WO2020200357A1 - Balkenartige brücke für einen ventiltrieb einer heavy-duty-brennkraftmaschine - Google Patents

Balkenartige brücke für einen ventiltrieb einer heavy-duty-brennkraftmaschine Download PDF

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WO2020200357A1
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transverse wall
bridge
contact surface
valve
end walls
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PCT/DE2020/100173
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French (fr)
Inventor
Oliver Witter
David Lang
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • the invention relates to a bar-like bridge for a valve train of a heavy-duty internal combustion engine for the transmission of a cam lift to two gas exchange valves with the same effect, which bridge has two side walls connected by a transverse wall and on the one hand, on an upper side of the transverse wall at its longitudinal center, a contact surface for one lever-like cam follower or a lifting cam and on the other hand, on an underside of the transverse wall, at each of its longitudinal ends, a valve contact surface.
  • a bridge of the generic type emerges from DE 10 2010 01 1 455 A1. This is designed as a solid part using casting or forging technology.
  • a “heavy-duty internal combustion engine” is to be understood as a machine such as is used in particular to drive a truck, van, light transporter, agricultural equipment, ship, mining or construction site equipment, etc.
  • the task is to create a bridge as mentioned above that is inexpensive and easy to build.
  • the bridge is an inverted cup-like hollow body made by stamping and bending technology from sheet steel a semi-ring-like arched course is immanent and with cut edges between the side and end walls, starting from the transverse wall, are present as recesses.
  • the hollow bridge body can also be extruded or stamped extruded.
  • differently spaced bending edges can be achieved for the end walls on the transverse wall, so that the bridge can be adapted to different valve distances with otherwise the same dimensions, or the end walls can have a different height than the area of the adjacent ones Can have side walls.
  • the bridge should have a wall thickness in the range from 2 to 10 mm, a preferred range being between approximately 3 and 6 mm and thus thick sheet metal being used.
  • the cold-formed bridge can be installed without any further mechanical finishing.
  • at least one of their functional surfaces mentioned in the last paragraph can be embossed so that the surface quality is improved here and / or one of these surfaces can be slightly arched so that edge carriers or the like are avoided during use.
  • the inverted cup-like structure of the bridge which in cross section thus has an inverted U-profile, gives it the necessary rigidity with comparatively little use of material.
  • the bridge itself which is now comparatively filigree with regard to its specific use, and this is also an essential feature of the invention, rests “freely” on the valve shafts in the shoring without further components. With the cylinder head connected traverses for their Füh tion or the like are not provided.
  • the end walls of the bridge can either be shaped like a semi-ring or also be straight-walled.
  • the “hollow” bridge can be present as a simple rectangular or elongated hole cup, the upright cut edges of which are open and unconnected between the side and end walls, as stated.
  • the middle section of the bridge can also be raised like a roof, which under certain circumstances gives it more rigidity and / or is a tribute to the necessary installation conditions to be bridged.
  • the bridge has a simplified geometry when the "lower", free edge of the side walls is completely flat. This also facilitates their handling and transport. Alternatively, this edge can be arched in the central area, which leads to more side wall height and thus to improved rigidity.
  • Figure 1 shows a three-dimensional view of the bridge from above
  • Figure 2 shows the bridge as mentioned above in a view from below.
  • the figures reveal a beam-like bridge 1 made of thick-walled sheet steel (4 - 6 mm) for a valve drive of a heavy-duty Internal combustion engine.
  • the bridge 1 is used to transmit a cam lift to two gas exchange valves that are located below and have the same effect.
  • the inverted cup-like, hollow bridge 1 has two side walls 3 connected by an “overhead” transverse wall 2. On an upper side 4 of the transverse wall 2, at a longitudinal center of the bridge 1, there is a flat and embossed contact surface 5 for a rocker arm. On an underside 6 of the transverse wall 2, at each of its longitudinal ends 7, the bridge 1 has a post-stamped valve contact surface 8.
  • end walls 9 depend on the transverse wall 2 like fingers. These are designed separately from the side walls 3, with recesses 11 being present in the area of “upright” cut edges 10 between the side and end walls 3, 9, starting from the transverse wall 2.
  • the end walls 9 have an approximately flat course and can be bent separately to form the side walls 3 when the final shape of the bridge 1 is displayed.
  • FIG. 2 best shows that the bridge 1, seen in a side view and starting from both longitudinal ends 7, consists of a plateau 12 on the transverse wall 2, on the respective underside 6 of which the valve contact surface 8 lies.
  • the plateaus 12 In the direction of the longitudinal center, the plateaus 12 continue in a roof-like ascending section 13, wel che sections 13 end before the longitudinal center and are connected via a contact surface 5 on the top 4 having flat piece 14.
  • a free edge 16 of the side walls 3 facing away from the transverse wall 4 is provided in the region of the longitudinal center with a stiffness-increasing elevation 17. Areas of the edge 16 opposite the plateaus 12, on the other hand, are planar and run approximately parallel to the plateaus 12. List of Pay Numbers) Bridge

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Vorgeschlagen ist eine balkenartige Brücke (1) für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, welche Brücke (1) zwei durch eine Querwand (2) verbundene Seitenwände (3) hat sowie einerseits, an einer Oberseite (4) der Querwand (2) bei ihrer Längsmitte, eine Kontaktfläche (5) für einen hebelartigen Nockenfolger und andererseits, an einer Unterseite (6) der Querwand (2), bei jedem ihrer Längsenden (7), eine Ventilkontaktfläche (8) aufweist, wobei die Brücke (1) ein stanz-biegetechnisch aus Stahlblech hergestellter, umgekehrt napfartiger Hohlkörper ist, von deren Querwand (2) zum einen die Seitenwände (3) und zum anderen, quer bei jedem Längsende (7), Endwände (9) fingerartig abhängen, welchen Endwänden (9) ein planer oder ein halbringähnlich ausgewölbter Verlauf immanent ist und wobei Schnittkanten (10) zwischen den Seiten- und Endwänden (3, 9), ausgehend von der Querwand (2), als Aussparungen (11) vorliegen.

Description

Balkenartiqe Brücke für einen Ventiltrieb einer Heavv-Dutv-Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine balkenartige Brücke für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty- Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, welche Brücke zwei durch eine Querwand verbundene Seiten wände hat sowie einerseits, an einer Oberseite der Querwand bei ihrer Längsmitte, eine Kontaktfläche für einen hebelartigen Nockenfolger oder einen Hubnocken und andererseits, an einer Unterseite der Querwand, bei jedem ihrer Längsenden, eine Ventilkontaktfläche aufweist.
Eine gattungsgemäße Brücke geht aus der DE 10 2010 01 1 455 A1 hervor. Diese ist als Massivteil in Guss- oder Schmiedetechnik ausgebildet.
Eine weitere Brücke, hier mit hydraulischen Spielausgleichselementen, offenbart die DE 10 2015 21 1 124 A1 .
Unter„Heavy-Duty-Brennkraftmaschine“ ist dabei eine Maschine zu verstehen, wie sie insbesondere zum Antrieb eines Lkw, Transporters, Leichttransporters, landwirtschaft lichen Arbeitsgeräts, Schiffs, Bergbau- oder Baustellengeräts etc. verwendet wird.
Aufgabe ist es, eine Brücke wie vorgenannt zu kreieren, die kostengünstig ist und leicht baut.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Brücke ein stanz- biegetechnisch aus Stahlblech hergestellter, umgekehrt napfartiger Hohlkörper ist, von deren Querwand zum einen die Seitenwände und zum anderen, quer bei jedem Längsende, Endwände fingerartig abhängen, welchen Endwänden entweder ein pla ner oder ein halbringähnlich ausgewölbter Verlauf immanent ist und wobei Schnittkan ten zwischen den Seiten- und Endwänden, ausgehend von der Querwand, als Aus sparungen vorliegen. Somit liegt eine preiswert durch Stanzen und Biegen erzielbare Brücke, speziell für ei ne Applikation in einem Ventiltrieb einer Nutzkraftfahrzeug-Brennkraftmaschine oder einer anderen schwerbauenden Arbeitsmaschine, vor, der die erforderliche Steifigkeit immanent ist. Alternativ kann der hohle Brückenkörper auch fließgepresst oder präg fließgepresst sein.
Aufgrund der von den Seitenwänden separierten Endwände ist mit vergleichsweise wenig Spannungen im abgebogenen Material zu rechnen. Innenflächen der Endwän de dienen, gemeinsam mit angrenzenden Innenflächen der Seitenwände, als Ventil schaftführung. Durch Variation der Schnitthöhe zwischen den Seiten- und Endwänden können unterschiedlich voneinander beabstandete Biegekanten für die Endwände auf der Querwand erzielt werden, so dass die Brücke bei ansonsten gleichen Abmessun gen auf unterschiedliche Ventilabstände angepasst werden kann oder die Endwände eine andere Höhe als der Bereich der angrenzenden Seitenwände haben können.
Gemäß einer Fortbildung der Erfindung soll die Brücke eine Wandstärke im Bereich von 2 - 10 mm haben, wobei ein bevorzugter Bereich etwa zwischen 3 und 6 mm liegt und somit Dickblech verwendet ist.
Im Vergleich zu gegossenen oder geschmiedeten Varianten nach dem Stand der Technik fällt zudem die notwendige Nacharbeit der Kontaktfläche an der Oberseite und den Ventilkontaktflächen an der Unterseite weg oder verringert sich spürbar.
Die kaltumgeformte Brücke kann, wie gesagt, ohne weitere mechanische Nachbear beitung verbaut werden. Alternativ kann wenigstens eine ihrer im letzten Absatz ge nannten Funktionsflächen geprägt sein, so dass hier die Oberflächengüte verbessert ist und / oder eine dieser Flächen kann geringfügig ausgewölbt vorliegen, so dass im Einsatz Kantenträger oder dergleichen vermieden sind. Die erfindungsgemäß umgekehrt napfartige Struktur der Brücke, welche im Quer schnitt somit ein umgekehrtes U-Profil hat, verleiht dieser die notwendige Steifigkeit bei vergleichsweise geringem Materialeinsatz. Die nunmehr im Hinblick auf deren konkrete Verwendung vergleichsweise filigrane Brücke selbst, und dies ist auch ein wesentliches Merkmal der Erfindung, liegt ohne weitere Bauteile„frei“ auf den Ventil schäften im Verbau auf. Mit dem Zylinderkopf verbundene Traversen zu deren Füh rung oder Ähnliches sind nicht vorgesehen.
Nach einer Fortbildung der Erfindung können die Endwände der Brücke entweder halbringähnlich ausgeformt oder auch glattwandig-gerade sein.
Die„hohlbauende“ Brücke kann als einfacher Rechteck- oder Langlochnapf vorliegen, deren hochstehende Schnittkanten, zwischen den Seiten- und Endwänden, wie darge legt, offen-unverbunden sind. Auch kann die Brücke in ihrem Mittelabschnitt dachartig abgehoben sein, was ihr unter Umständen mehr Steifigkeit verleiht und / oder ein Tri but an die notwendigen zu überbrückenden Einbaubedingungen ist.
Eine vereinfachte Geometrie der Brücke liegt dann vor, wenn der„untere“, freie Rand der Seitenwände komplett plan ist. Dies erleichtert auch deren Handling und Trans port. Alternativ kann dieser Rand im Mittenbereich ausgewölbt sein, was zu mehr Sei tenwandhöhe und somit zu einer verbesserten Steifigkeit führt.
Zur Zeichnung:
Figur 1 zeigt eine räumliche Ansicht auf die Brücke von oben und
• Figur 2 zeigt die Brücke wie vorgenannt in Unteransicht.
Die Figuren offenbaren eine stanz-biegetechnisch aus dickwandigem Stahlblech (4 - 6 mm) hergestellte balkenartige Brücke 1 für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty- Brennkraftmaschine. Die Brücke 1 dient zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei darunter liegende, gleichwirkende Gaswechselventile.
Die umgekehrt napfartige, hohlbauende Brücke 1 hat zwei durch eine„obenliegende“ Querwand 2 verbundene Seitenwände 3. An einer Oberseite 4 der Querwand 2 liegt bei einer Längsmitte der Brücke 1 eine plane und nachgeprägte Kontaktfläche 5 für einen Kipphebel. An einer Unterseite 6 der Querwand 2, bei jedem ihrer Längsenden 7, hat die Brücke 1 eine nachgeprägte Ventilkontaktfläche 8.
Zu erkennen ist, dass von der Querwand 2 Endwände 9 fingerartig abhängen. Diese sind zu den Seitenwänden 3 separat ausgeführt, wobei im Bereich von„aufrechten“ Schnittkanten 10 zwischen den Seiten- und Endwänden 3, 9, ausgehend von der Querwand 2, Aussparungen 1 1 vorliegen. Die Endwände 9 haben einen in etwa pla nen Verlauf und können beim Darstellen der finalen Form der Brücke 1 separat zu den Seitenwänden 3 gebogen werden.
Am besten zeigt Figur 2, dass die Brücke 1 , in Seitenansicht gesehen und ausgehend von beiden Längsenden 7, aus je einem Plateau 12 an der Querwand 2 besteht, an dessen jeweiliger Unterseite 6 die Ventilkontaktfläche 8 liegt. In Richtung zur Längs mitte laufen die Plateaus 12 in je einem dachartig ansteigenden Abschnitt 13 fort, wel che Abschnitte 13 vor der Längsmitte enden und über ein die Kontaktfläche 5 an der Oberseite 4 aufweisendes Flachstück 14 verbunden sind.
Wie in Figur 1 schließlich gezeichnet, ist ein der Querwand 4 abgewandter freier Rand 16 der Seitenwände 3 im Bereich der Längsmitte mit einer steifigkeitserhöhenden Er hebung 17 versehen. Den Plateaus 12 gegenüberliegende Bereiche des Randes 16 hingegen sind plan und verlaufen in etwa parallel zu den Plateaus 12. Liste der Bezuqszahlen ) Brücke
) Querwand
) Seitenwand
) Oberseite
) Kontaktfläche
) Unterseite
) Längsende
) Ventilkontaktfläche
) Endwand
0)Schnittkante
1 )Aussparung
2)Plateau
3)Abschnitt
4)Flachstück
5)Nachprägung
6)Rand
7)Erhebung

Claims

Patentansprüche
1. Balkenartige Brücke (1 ) für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty- Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwir kende Gaswechselventile, welche Brücke (1 ) zwei durch eine Querwand (2) verbundene Seitenwände (3) hat sowie einerseits, an einer Oberseite (4) der Querwand (2) bei ihrer Längsmitte, eine Kontaktfläche (5) für einen hebelarti gen Nockenfolger oder einen Hubnocken und andererseits, an einer Unterseite (6) der Querwand (2), bei jedem ihrer Längsenden (7), eine Ventil kontaktfläche (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (1 ) ein stanz- biegetechnisch aus Stahlblech hergestellter, umgekehrt napfartiger Hohlkörper ist, von deren Querwand (2) zum einen die Seitenwände (3) und zum anderen, quer bei jedem Längsende (7), Endwände (9) fingerartig abhängen, welchen Endwänden (9) entweder ein planer oder ein halbringähnlich ausgewölbter Ver lauf immanent ist und wobei Schnittkanten (10) zwischen den Seiten- und Endwänden (3, 9), ausgehend von der Querwand (2), als Aussparungen (11 ) vorliegen.
2. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (1 ) eine Wandstärke von 2 - 10 mm hat.
3. Brücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (1 ), in Seitenansicht gesehen und ausgehend von beiden Längsenden (7), aus je einem Plateau (12) an der Querwand (2) besteht, an dessen jeweiliger Un terseite (6) die Ventilkontaktfläche (8) liegt, wobei die Plateaus (12) in Richtung zur Längsmitte in je einem dachartig ansteigenden Abschnitt (13) fortlaufen, welche Abschnitte (13) vor der Längsmitte enden und über ein die Kontaktflä che (5) an der Oberseite (4) aufweisendes Flachstück (14) verbunden sind.
4. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (5) an der Oberseite (4) und die Ventilkontaktflächen (8) an der Unterseite (6), oder zumindest eine der Flächen (5, 8), Nachprägungen (15) sind.
5. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein der Querwand (4) abgewandter freier Rand (16) der Seitenwände (3) entweder eine Planflä che oder im Bereich der Längsmitte mit einer Erhebung (17) versehen ist.
PCT/DE2020/100173 2019-04-03 2020-03-10 Balkenartige brücke für einen ventiltrieb einer heavy-duty-brennkraftmaschine WO2020200357A1 (de)

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