WO1998011327A1 - Valve drive idler arm for a reciprocating internal combustion engine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a rocker arm manufactured as a sheet metal part without cutting for a valve train of a reciprocating piston internal combustion engine, which, seen in cross section, has a U-shaped profile whose upper transverse wall facing a cam in a central section of the rocker arm has a substantially rectangular opening in plan view for receiving has a roller which rolls on the circumference of the cam, and whose side walls which extend downward from the transverse wall receive a bolt for mounting the roller, the side walls being convex at their edges delimiting the opening.
- rocker arms for the valve train of reciprocating piston internal combustion engines were mostly designed as castings and, in order to reduce the friction occurring at the point of application of the cam on the rocker arm, were provided with a roller-mounted roller.
- This design of the rocker arm could also be adhered to during its manufacture from sheet metal, this sheet metal finger follower being produced without cutting by cold forming the sheet metal.
- the invention is therefore based on the object of stiffening the rocker arm produced from a sheet-metal process without the width of the rocker arm being influenced thereby.
- this object is achieved by changing the vertical extent of the side walls, which is enlarged to such an extent that the roller lies within this extent of the side walls.
- the stiffness of the rocker arm can thus be increased by increasing the side walls in the direction of the cam. All other dimensions of the rocker arm do not change, so that this structural change does not affect the other structural dimensions of the rocker arm.
- a radius of the convex edges should correspond to a radius of the roller.
- the side walls, the convex edges of which have an apex in the region of a plane through a longitudinal central axis of the bolt, would end with the radius of the roller.
- the cam would have to dip into the rectangular opening.
- recesses should be present in surfaces of the edges which are adjacent to the two end faces of the roller. By means of these recesses can be safely prevented that the cam lever actuating cam starts up on its side walls due to slight axial movements of the rocker arm. These recesses also have the advantage that spray oil can collect in them, which is directed to the end faces of the roller and thus into the rolling bearing.
- the side walls can also run in a Z-shaped manner in the region of the opening above the bolt arrangement.
- a Z-shaped course means that, starting from their vertical course, the side walls are first angled horizontally and then angled vertically again. This Z-shaped course prevents a weakening of the cross section that would occur if the recess were arranged.
- the Z-shaped course of the side walls creates ribs on the outside thereof, these ribs do not have the disadvantage of the ribs provided according to the prior art at the lower edge of the rocker arm.
- the side walls have a curvature on their outer surface in the region of the upper edges, so that even in the case of this proposed deformation there is no risk that immediately adjacent rocker arms are arranged at a greater distance due to these ribs in the upper region of the side walls Need to become.
- FIG. 1 shows a side view of a rocker arm according to the invention
- FIG. 2 shows a longitudinal section through the rocker arm according to FIG. 1,
- Figure 4 shows a further embodiment of a rocker arm with a section through this rocker arm in the region of a roller arranged therein.
- FIG. 1 denotes a rocker arm which can be supported in a first end region 2 on a support element (not shown), which receives a roller 3 in a central region and which engages in a second end region 4 on a valve stem end of a gas exchange valve (also not shown).
- the roller 3 is rotatably supported by a pin 5 in the rocker arm 1 and can be acted upon by a cam 6 of a camshaft.
- the entire rocker arm is U-shaped, i. that is, the U-shaped profile is open in this preferred embodiment on the side facing away from the cam 6.
- the rocker arm 1 is an upper transverse wall 7 and side walls 8, 9, which can be seen in detail in the other Figure 3.
- the transverse wall 7 is provided in the central section of the rocker arm 1 with a rectangular opening 10.
- the roller 3 is mounted above the pin 5 in corresponding holes 13 and 14, a needle bearing, not shown, being arranged between the pin 5 and the roller 3 is.
- the roller 3 lies within the vertical extent of the side walls 8 and 9. This allows the rocker arm to be stiffened in an advantageous manner.
- the side walls are deformed parallel to the outside by a certain amount, so that there is an overall Z-shaped course.
- a radius R 2 at the base of the recesses This results in sickle-shaped recesses 15 and 16 in longitudinal section.
- side walls 17 and 18 are provided with recesses 19 and 20 which are formed in these side walls 17 and 18 by means of a non-cutting stamping process.
- These recesses 19 and 20 have the same function as the recesses of FIG. 3 produced by the Z-shaped deformation of the rocker arm.
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Abstract
Description
Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine Rocker arm for a valve train of a reciprocating piston internal combustion engine
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die Erfindung betrifft einen als Blechteil spanlos hergestellten Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, der, im Querschnitt gesehen, ein U-förmiges Profil aufweist, dessen einem Nocken zugewandte obere Querwand in einem mittleren Abschnitt des Schlepphebels eine in einer Draufsicht im wesentlichen rechteckige Öffnung zur Aufnahme einer am Umfang des Nockens abwälzenden Rolle aufweist, und dessen sich von der Quer- wand nach unten erstreckenden Seitenwände einen Bolzen zur Lagerung der Rolle aufnehmen, wobei die Seitenwände an ihren die Öffnung begrenzenden Rändern konvex verlaufen.The invention relates to a rocker arm manufactured as a sheet metal part without cutting for a valve train of a reciprocating piston internal combustion engine, which, seen in cross section, has a U-shaped profile whose upper transverse wall facing a cam in a central section of the rocker arm has a substantially rectangular opening in plan view for receiving has a roller which rolls on the circumference of the cam, and whose side walls which extend downward from the transverse wall receive a bolt for mounting the roller, the side walls being convex at their edges delimiting the opening.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Kipphebel für den Ventiltrieb von Hubkolbenbrennkraftmaschinen wurden in der Vergangenheit zumeist als Gußteile ausgebildet, und zur Verringerung der am Angriffspunkt des Nockens am Kipphebel auftretenden Reibung mit einer wälzgelagerten Rolle versehen. Diese Bauform des Schlepphebels konnte auch bei seiner Herstellung aus Blech eingehalten werden, wobei dieser Blechschlepphebel spanlos durch eine Kaltumformung des Blechs hergestellt wurde. Probleme bei einem derartigen gegenüber einem Gußschlepphebel relativ dünnwandigen und damit leichteren und kostengünstigeren Schlepphebel ergaben sich aber, da dieser Schlepphebel nicht ausreichend steif ausgebildet werden konnte.In the past, rocker arms for the valve train of reciprocating piston internal combustion engines were mostly designed as castings and, in order to reduce the friction occurring at the point of application of the cam on the rocker arm, were provided with a roller-mounted roller. This design of the rocker arm could also be adhered to during its manufacture from sheet metal, this sheet metal finger follower being produced without cutting by cold forming the sheet metal. Problems with such a rocker arm that were relatively thin-walled compared to a cast rocker arm and therefore lighter and less expensive resulted, however, since this rocker arm could not be designed to be sufficiently rigid.
Aus der DE-A 39 29 486 ist ein entsprechender kaltgeformter Schlepphebel gemäß dem Gattungsbegriff bekannt. Zur Versteifung dieses Blechschlepphebels sind die Seitenwände unterhalb der Bolzenanordnung mit nach außen vorstehenden Rippen versehen. Zum einen hat sich herausgestellt, daß diese Rippen den Schlepphebel nicht ausreichend versteifen, und zum anderen vergrößern diese Rippen die Breite des Schlepphebels. Da aber gerade bei mehrventiligen Zylindereinheiten nur ein geringer Raum für die nebeneinanderliegenden Schlepphebel vorhanden ist, können die Schlepphebel nicht mit entsprechenden Rippen versehen werden.From DE-A 39 29 486 a corresponding cold-formed rocker arm is known according to the generic term. To stiffen this sheet metal finger follower the side walls below the bolt arrangement are provided with outwardly projecting ribs. On the one hand it has been found that these ribs do not sufficiently stiffen the rocker arm, and on the other hand these ribs increase the width of the rocker arm. However, since there is only a small space for the side-by-side rocker arms, especially in multi-valve cylinder units, the rocker arms cannot be provided with corresponding ribs.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den durch ein spanloses Verfahren aus Blech hergestellten Schlepphebel zu versteifen, ohne daß dadurch die Breite des Schlepphebels beeinflußt wird.The invention is therefore based on the object of stiffening the rocker arm produced from a sheet-metal process without the width of the rocker arm being influenced thereby.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Veränderung der vertikalen Erstreckung der Seitenwände gelöst, die soweit vergrößert ist, daß die Rolle innerhalb dieser Erstreckung der Seitenwände liegt. Somit kann die Steifigkeit des Schlepphebels durch eine Vergrößerung der Seitenwände in Richtung des Nockens erhöht werden. Alle übrigen Abmessungen des Schlepphebels ver- ändern sich nicht, so daß diese bauliche Veränderung die übrigen baulichen Abmessungen des Schlepphebels nicht beeinflußt.According to the invention, this object is achieved by changing the vertical extent of the side walls, which is enlarged to such an extent that the roller lies within this extent of the side walls. The stiffness of the rocker arm can thus be increased by increasing the side walls in the direction of the cam. All other dimensions of the rocker arm do not change, so that this structural change does not affect the other structural dimensions of the rocker arm.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll ein Radius der konvex verlaufenden Ränder einem Radius der Rolle entsprechen. Somit würden die Seitenwände, deren konvex verlaufende Ränder einen Scheitelpunkt im Bereich einer durch eine Längsmittelachse des Bolzens gelegten Ebene aufweisen, mit dem Radius der Rolle abschließen. Es besteht darüberhinaus aber auch die Möglichkeit, die Seitenwände so weit zu verlängern, daß sich ein Abstand von den Rändern zu dem tieferliegendem Umfang der Rolle ergibt. In diesem Fall müßte der Nocken in die rechteckige Öffnung eintauchen.In a further embodiment of the invention, a radius of the convex edges should correspond to a radius of the roller. Thus the side walls, the convex edges of which have an apex in the region of a plane through a longitudinal central axis of the bolt, would end with the radius of the roller. But there is also the possibility of extending the side walls so far that there is a distance from the edges to the lower circumference of the roll. In this case, the cam would have to dip into the rectangular opening.
Weiterhin sollen in Flächen der Ränder, die den beiden Stirnseiten der Rolle benachbart sind, Ausnehmungen vorhanden sein. Mittels dieser Ausnehmungen kann auf sichere Weise verhindert werden, daß der den Schlepphebel betätigende Nocken aufgrund geringfügiger Axialbewegungen des Schlepphebels an dessen Seitenwänden anläuft. Diese Ausnehmungen haben außerdem den Vorteil, daß sich in ihnen Spritzöl sammeln kann, welches an die Stirnseiten der Rolle und somit in das Wälzlager geleitet wird.In addition, recesses should be present in surfaces of the edges which are adjacent to the two end faces of the roller. By means of these recesses can be safely prevented that the cam lever actuating cam starts up on its side walls due to slight axial movements of the rocker arm. These recesses also have the advantage that spray oil can collect in them, which is directed to the end faces of the roller and thus into the rolling bearing.
Alternativ zu der vorgenannten Lösung, bei der Ausnehmungen in den Seitenwänden vorhanden sind, können die Seitenwände aber auch im Bereich der Öffnung oberhalb der Bolzenanordnung in vertikaler Richtung Z-förmig ver- laufen. Ein Z-förmiger Verlauf bedeutet, daß die Seitenwände, ausgehend von ihrem vertikalen Verlauf zunächst horizontal abgewinkelt und anschließend nochmal vertikal abgewinkelt sind. Durch diesen Z-förmigen Verlauf wird eine Schwächung des Querschnitts, die bei der Anordnung von Ausnehmung eintreten würde, verhindert. Wenngleich durch den Z-förmigen Verlauf der Seiten- wände an deren Außenseite Rippen entstehen, weisen diese Rippen nicht den Nachteil der nach dem Stand der Technik vorgesehenen Rippen am unteren Rand des Schlepphebels auf. Es ist nämlich zu beachten, daß die Seitenwände an ihrer Außenfläche im Bereich der oberen Ränder eine Krümmung aufweisen, so daß auch im Falle dieser vorgeschlagenen Verformung nicht das Risiko besteht, daß unmittelbar benachbarte Schlepphebel aufgrund dieser Rippen im oberen Bereich der Seitenwände mit größerem Abstand angeordnet werden müssen.As an alternative to the aforementioned solution, in which there are recesses in the side walls, the side walls can also run in a Z-shaped manner in the region of the opening above the bolt arrangement. A Z-shaped course means that, starting from their vertical course, the side walls are first angled horizontally and then angled vertically again. This Z-shaped course prevents a weakening of the cross section that would occur if the recess were arranged. Although the Z-shaped course of the side walls creates ribs on the outside thereof, these ribs do not have the disadvantage of the ribs provided according to the prior art at the lower edge of the rocker arm. It should be noted that the side walls have a curvature on their outer surface in the region of the upper edges, so that even in the case of this proposed deformation there is no risk that immediately adjacent rocker arms are arranged at a greater distance due to these ribs in the upper region of the side walls Need to become.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Ausnehmungen mit einem Radius an ihrem Grund auszubilden, der größer ist als der Radius der Ränder. Dadurch sind diese Ausnehmung sichelförmig ausgebildet. Die gleichen Verhältnisse können auch bei einer Z-förmigen Formgebung der Seitenwände an den Rändern eingehalten werden.Furthermore, there is the possibility of forming the recesses with a radius at their base which is larger than the radius of the edges. As a result, this recess is crescent-shaped. The same relationships can also be maintained with a Z-shaped shape of the side walls at the edges.
Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Kurze Beschreibung der ZeichnungenThe invention is explained in more detail below using two exemplary embodiments. Brief description of the drawings
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schlepphebels,FIG. 1 shows a side view of a rocker arm according to the invention,
Figur 2 einen Längsschnitt durch den Schlepphebel nach Figur 1 ,FIG. 2 shows a longitudinal section through the rocker arm according to FIG. 1,
Figur 3 einen Schnitt gemäß Linie MI-MI in Figur 2 und3 shows a section along line MI-MI in Figure 2 and
Figur 4 eine weitere Ausbildung eines Schlepphebels mit einem Schnitt durch diesen Schlepphebel im Bereich einer darin angeordneten Rolle.Figure 4 shows a further embodiment of a rocker arm with a section through this rocker arm in the region of a roller arranged therein.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In Figur 1 ist mit 1 ein Schlepphebel bezeichnet, der in einem ersten Endbereich 2 an einem nicht dargestellten Abstützelement abstützbar ist, der in einem mittleren Bereich eine Rolle 3 aufnimmt und der in einem zweiten Endbereich 4 an einem ebenfalls nicht dargestellten Ventilschaftende eines Gaswechselventils angreift. Die Rolle 3 ist über einen Bolzen 5 in dem Schlepphebel 1 drehbar gelagert und über einen Nocken 6 einer Nockenwelle beaufschlagbar. Der gesamte Schlepphebel ist U-förmig ausgebildet, d. h., daß das U-förmige Profil in dieser bevorzugten Ausführung an der dem Nocken 6 abgewandten Seite offen ist. Darüberhinaus besteht aber auch die Möglichkeit, einen Schlepphebel mit in Richtung des Nockens 6 offenem Profil zu verwenden, wie er beispielsweise aus der US-A 4,796,483 hervorgeht. Auch bei dieser Bauweise des Schlepphebels ist es sinnvoll, die nachfolgend erläuterten Maßnahmen zu seiner Versteifung zu verwenden.In Figure 1, 1 denotes a rocker arm which can be supported in a first end region 2 on a support element (not shown), which receives a roller 3 in a central region and which engages in a second end region 4 on a valve stem end of a gas exchange valve (also not shown). The roller 3 is rotatably supported by a pin 5 in the rocker arm 1 and can be acted upon by a cam 6 of a camshaft. The entire rocker arm is U-shaped, i. that is, the U-shaped profile is open in this preferred embodiment on the side facing away from the cam 6. In addition, however, there is also the possibility of using a rocker arm with a profile open in the direction of the cam 6, as is evident, for example, from US Pat. No. 4,796,483. With this construction of the rocker arm it also makes sense to use the measures explained below for its stiffening.
In der Schnittdarstellung in Figur 2, die den Schlepphebel 1 ohne Rolle 3 zeigt, ist zu erkennen, daß der Schlepphebel 1 eine obere Querwand 7 und Seitenwände 8, 9, die im einzelnen der weiteren Figur 3 zu entnehmen sind, besteht. Die Querwand 7 ist im mittleren Abschnitt des Schlepphebels 1 mit einer rechteckigen Öffnung 10 versehen. In den Seitenwänden 8 und 9, die Ränder 1 1 und 12 mit einem konvexen Verlauf aufweisen, ist über den Bolzen 5 in entsprechenden Bohrung 13 und 14 die Rolle 3 gelagert, wobei ein nicht näher dargestelltes Nadellager zwischen dem Bolzen 5 und der Rolle 3 angeordnet ist.In the sectional view in Figure 2, which shows the rocker arm 1 without roller 3, it can be seen that the rocker arm 1 is an upper transverse wall 7 and side walls 8, 9, which can be seen in detail in the other Figure 3. The transverse wall 7 is provided in the central section of the rocker arm 1 with a rectangular opening 10. In the side walls 8 and 9, which have edges 11 and 12 with a convex shape, the roller 3 is mounted above the pin 5 in corresponding holes 13 and 14, a needle bearing, not shown, being arranged between the pin 5 and the roller 3 is.
Wie bereits aus der Figur 1 hervorgeht, liegt die Rolle 3 innerhalb der vertikalen Erstreckung der Seitenwände 8 und 9. Dadurch läßt sich der Schlepphebel in vorteilhafter Weise versteifen. Im Bereich der Ränder 1 1 und 12 sind aber die Seitenwände um ein bestimmtes Maß parallel nach außen verformt, so daß sich insgesamt ein Z-förmiger Verlauf ergibt. Dadurch entstehen an den Flächen der Ränder 1 1 und 12, die den Stirnseiten der Rolle 3 zugewandt sind, Ausnehmungen 1 5 und 16. Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, soll ein Radius R, an den Rändern 1 1 und 12 kleiner sein als ein Radius R2 am Grund der Ausnehmun- gen. Dadurch ergeben sich im Längsschnitt sichelförmige Ausnehmungen 15 und 16. Diese Ausnehmungen verhindern, daß der Nocken aufgrund eines axialen Spiels in der Lagerung der Nockenwelle oder einer Führung des Schlepphebels an den Seitenwänden 8 oder 9 anläuft.As can already be seen from FIG. 1, the roller 3 lies within the vertical extent of the side walls 8 and 9. This allows the rocker arm to be stiffened in an advantageous manner. In the area of the edges 11 and 12, however, the side walls are deformed parallel to the outside by a certain amount, so that there is an overall Z-shaped course. This results in recesses 1 5 and 16 on the surfaces of the edges 11 and 12 which face the end faces of the roller 3. As can be seen in FIG a radius R 2 at the base of the recesses. This results in sickle-shaped recesses 15 and 16 in longitudinal section. These recesses prevent the cam from starting due to an axial play in the bearing of the camshaft or a guide of the rocker arm on the side walls 8 or 9 .
In einer weiteren Ausgestaltung nach Figur 4 sind Seitenwände 1 7 und 18 mit Ausnehmungen 19 und 20 versehen, die mittels eines spanlosesen Prägevorgangs in diesen Seitenwänden 1 7 und 18 ausgebildet werden. Diese Ausnehmungen 1 9 und 20 haben die gleiche Funktion wie die durch die Z-förmige Verformung des Schlepphebels hergestellten Ausnehmungen der Figur 3. In a further embodiment according to FIG. 4, side walls 17 and 18 are provided with recesses 19 and 20 which are formed in these side walls 17 and 18 by means of a non-cutting stamping process. These recesses 19 and 20 have the same function as the recesses of FIG. 3 produced by the Z-shaped deformation of the rocker arm.
BezugszahlenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
I Schlepphebel 2 erster EndbereichI rocker arm 2 first end area
3 Rolle3 roll
4 zweiter Endbereich4 second end area
5 Bolzen5 bolts
6 Nocken 7 obere Querwand6 cams 7 upper transverse wall
8 Seitenwand8 side wall
9 Seiten wand9 sides wall
10 rechteckige Öffnung10 rectangular opening
I I Rand 1 2 RandI I edge 1 2 edge
13 Bohrung13 hole
14 Bohrung14 hole
1 5 Ausnehmung1 5 recess
16 Ausnehmung 1 7 Seitenwand16 recess 1 7 side wall
18 Seitenwand18 side wall
19 Ausnehmung19 recess
20 Ausnehmung20 recess
R, Radius an den Rändern 1 1 und 12R, radius at the edges 1 1 and 12
R2 Radius am Grund der Ausnehmungen 14 und 15 R 2 radius at the bottom of the recesses 14 and 15
Claims
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