WO2007036447A1 - Lever pertaining to a shiftable cam follower device and method for producing the same - Google Patents
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- WO2007036447A1 WO2007036447A1 PCT/EP2006/066437 EP2006066437W WO2007036447A1 WO 2007036447 A1 WO2007036447 A1 WO 2007036447A1 EP 2006066437 W EP2006066437 W EP 2006066437W WO 2007036447 A1 WO2007036447 A1 WO 2007036447A1
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- F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
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Definitions
- Lever of a switchable finger lever device and method for producing the same.
- the present invention relates to a lever of a switchable finger lever device and to a manufacturing method for producing such a lever.
- Switchable finger lever devices are known in various designs. Essentially, these consist of two levers mounted one inside the other, one of these levers, the so-called primary lever, constantly being in valve contact, and the other lever, the so-called secondary lever, being switched on as required, preferably in response to a request for a large valve lift can. In a deactivated mode of the internal combustion engine, the secondary lever generally performs a so-called lost-motion motion.
- the secondary lever is also designed for package reasons mostly as Gleit vomhebel.
- the secondary lever Depending on the operating mode of the internal combustion engine, various requirements are imposed on the secondary lever. In the above-mentioned lost-motion mode, for example, a small mass is required to increase the maximum possible rotational speed of the internal combustion engine in this mode. On the other hand, in the switched mode in which the Secondary lever is switched on, a large valve lift and thus high forces transmitted via the secondary lever to an associated valve. This results in the demand for a high wear resistance of the sliding surface and a high strength of the secondary lever at the same time as low mass.
- thermally sprayed metal layers have relatively poor strength, and it is therefore known to improve the strength of the metal layers after application by, for example, plasma jets, laser beams, electron beams or by an arc to merge such that the spray materials mix and alloy with the base material melted simultaneously in the surface area at the same time.
- plasma jets laser beams
- electron beams or by an arc to merge
- inhomogeneous zones are formed.
- different composition in which both the base material and the layer material can predominate. If the base material content is too high, the layer wear is too high; with a low base material content, there is a risk of macro-crack formation in the case of different layer combinations, so that such layers can not be used. In such a case, frictional stresses can cause undesirable adhesive wear on the layers.
- this object is achieved on the device side by a lever of a switchable finger lever device with the characteristics of the patent application.
- the lever consists of at least two components which can be fixedly connected to one another, of which a first component as a basic carrier part is made of a first material and a second component is made as a sliding surface part of a second material.
- a first component as a basic carrier part is made of a first material
- a second component is made as a sliding surface part of a second material.
- sliding surface part due to the separate production in a simple way allows a free shape design.
- the sliding surfaces of the sliding surface part can be formed prior to connection to the base support member with the required radius or the required curvature, without having to pay attention to any adverse conditions of the base support member.
- the individual components can thus be made simpler, cheaper and with more advantageous geometrical configurations.
- the sliding surfaces of the sliding surface part can be better clamped, for example, in a grinding process, whereby the quality of the ground sliding surface can be improved.
- the contact width of the sliding surface can be maximized to an associated cam, as this is not reduced by bending radii, as necessary, for example, in shaped sheet metal toggle levers.
- Another advantage of the invention is that, for example, in a additionally applied coating method only smaller components must be introduced into the coating systems, so that the coating systems can be designed simpler and thus more cost-effective.
- the lever is designed as an inner or outer lever or primary or secondary lever of a finger lever device, which is used in an internal combustion engine.
- the sliding surface part has a sliding surface, which is formed unevenly with at least one curved cross-sectional section. Due to the separate production of the sliding surface part, such a curved sliding surface can be produced in a more cost-effective and advantageous manner.
- the base support member is formed as a sheet metal forming part, for example of 16 MnCr ⁇ , as a sheet deep-drawn, as a forged part or the like.
- the sliding surface part is preferably designed as a hard metal plate, as a cast part, for example as a shell hard cast part, as an MIM part or the like.
- both the basic carrier part and the sliding surface part can be manufactured separately from a material optimally adapted to the respective application, in a simple and cost-effective manner, and then optimally fixed to one another by a suitable connection method. exchange site
- the base support member is formed as Stahlfeingussteil, for example 40 CrMoV5 as Aluminiumtikgussteil, for example AISi9Cu3 or the like.
- the sliding surface part is preferably formed as a hard metal plate, casting, for example as shell hard casting, as MIM part or the like.
- the base support member and the sliding surface member are firmly bonded to each other, for example, by means of a bonding method adapted to the first and second materials, for example, by a casting method, a soldering method, an adhesive method or the like.
- the individual components can initially be produced separately from each other at low cost, with suitable geometrical configurations and from a material optimally adapted to the respective application, and then firmly connected to one another by means of a suitable connection method.
- FIG. 1 shows a perspective view of a switchable finger lever with a secondary lever, which is formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention
- FIG. 2 shows a side view of the switchable rocker arm from FIG. 1
- the same reference numerals designate the same or functionally identical components, unless indicated otherwise.
- the switchable drag lever 1 according to the embodiment shown in the figures of an inner lever or primary lever 4 and an outer lever or secondary lever 5.
- the present invention is generally applicable to any lever, it is based on the present Embodiment explained in more detail by way of example only with reference to an external or secondary lever 5.
- the secondary lever 5 consists according to the present embodiment of a base support member 5 and two Gleit vomtage 3.
- the components 2 and 3 are each prepared as separate components from each suitable materials and by suitable manufacturing processes and then fixed by means of a suitable and adapted to the materials used in each case connection method connected with each other.
- the base support part 2 and the two sliding surface parts 3 each made of a suitable steel, aluminum, carbide, plastic or the like can be made such that they meet the respective requirements.
- the base support part 2 is thus made of a material by means of a suitable manufacturing process such that it has a high strength and a low weight.
- the sliding surface parts 3 are advantageously produced from a material and by means of a suitable production method such that the sliding surfaces of the sliding surface parts 3 have a high resistance to wear.
- the individual components 2, 3 can be produced, for example, by means of a casting method, a sheet-metal forming method, a sheet-metal deep-drawing method, a forging method or the like.
- the separately manufactured components 2, 3 by means of a suitable bonding method, for example, a welding method, a soldering method, a pouring method, a clamping method, a Adhesive method or the like, firmly connected together, depending on which connection method is suitable for the selected material combination.
- a suitable bonding method for example, a welding method, a soldering method, a pouring method, a clamping method, a Adhesive method or the like, firmly connected together, depending on which connection method is suitable for the selected material combination.
- the base support part 2 is produced as a separate component, for example, from the material 16MnCr5 or a material having similar properties, and designed with the desired shape by means of a sheet metal forming process.
- the base support part 2 can also be formed as a sheet-metal deep-drawn part or forged part.
- the sliding surface part 3 and the sliding surface parts 3 are advantageously formed as hard metal plates, as MIM (Metal Injection Molding) parts or as castings.
- MIM Metal Injection Molding
- shell hard castings have proven to be particularly advantageous because they have favorable sliding properties.
- the base support part 2 and the sliding surface parts 3 are resistance welded together.
- a resistance welding can be carried out directly in the forming machine, so that an additional downstream step is advantageously eliminated.
- Alternative bonding methods are realized by, for example, a laser welding method, a mold / adhesion method, for example, a caulking method, a soldering method, an adhesion method, or the like.
- the base support member 2 by means of a steel investment casting process as Stahlfeingussteil, for example the material 40 CrMoV5, produced by means of an aluminum die-casting process as an aluminum die-cast part, for example made of the material AISi9Cu3, or as consisting of a similar properties material existing part.
- a steel investment casting process as Stahlfeingussteil for example the material 40 CrMoV5
- an aluminum die-casting process as an aluminum die-cast part for example made of the material AISi9Cu3, or as consisting of a similar properties material existing part.
- the sliding surface parts 3 are preferably produced as hard metal plates made of a hard metal, as MIM (Metal Injection Molding) parts or as castings.
- MIM Metal Injection Molding
- the training has proven to be particularly advantageous as shell hard castings, as these parts have favorable sliding properties.
- connection of the base support part 2 and the sliding surface parts 3 according to the second embodiment in particular a pouring method, a soldering method and an adhesive method have been found to be advantageous connection methods.
- the sliding surface part or the sliding surface parts 3 are preferably produced with a curved sliding surface which, for example, has both a longitudinally and a transversely curved cross section.
- a curved sliding surface which, for example, has both a longitudinally and a transversely curved cross section.
- an embodiment of the associated camshaft made of a 100Cr6 material is to be preferred since such a combination of materials has properties to be emphasized, ie a low abrasion of the sliding surfaces.
- Drag lever device Basic carrier part Sliding surface part Inner lever / primary lever External lifting / Secondary lever
Landscapes
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Abstract
Description
Bezeichnung der Erfi ndung Name of the invention
Hebel einer schaltbaren Schlepphebelvorrichtung und Verfahren zur Herstellung desselben.Lever of a switchable finger lever device and method for producing the same.
Gebiet der Erfi ndu ngField of the Invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hebel einer schaltbaren Schlepphebelvorrichtung und auf ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines derartigen Hebels.The present invention relates to a lever of a switchable finger lever device and to a manufacturing method for producing such a lever.
Obwohl auf beliebige reibungsbehaftete Hebel anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Aufgabe in Bezug auf einen Sekundärhebel einer schaltbaren Schlepphebelvorrichtung näher erläutert, welche im Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine zur Ventil- / Zylinderabschaltung bzw. Ventilhubumschaltung einsetzbar ist.Although applicable to any frictional lever, the present invention and the underlying object are explained in detail with respect to a secondary lever of a switchable finger follower device, which can be used in the valve train of an internal combustion engine for valve / cylinder shutdown or valve lift.
Schaltbare Schlepphebelvorrichtungen sind in den verschiedensten Ausführun- gen bekannt. Im Wesentlichen bestehen diese aus zwei ineinander gelagerten Hebeln, wobei einer dieser Hebel, der so genannte Primärhebel, sich ständig im Ventilkontakt befindet und wobei der weitere Hebel, der so genannte Sekundärhebel, bei Bedarf, vorzugsweise bei einer Forderung nach einem großen Ventilhub, zugeschaltet werden kann. In einem abgeschalteten Modus der Verbren- nungskraftmaschine führt der Sekundärhebel im Allgemeinen eine so genannte Lost-Motion-Bewegung aus. Der Sekundärhebel ist zudem aus Package- Gründen zumeist als Gleitflächenhebel ausgeführt.Switchable finger lever devices are known in various designs. Essentially, these consist of two levers mounted one inside the other, one of these levers, the so-called primary lever, constantly being in valve contact, and the other lever, the so-called secondary lever, being switched on as required, preferably in response to a request for a large valve lift can. In a deactivated mode of the internal combustion engine, the secondary lever generally performs a so-called lost-motion motion. The secondary lever is also designed for package reasons mostly as Gleitflächenhebel.
In Abhängigkeit von dem Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine erge- ben sich verschiedene Anforderungen an den Sekundärhebel. In dem oben genannten Lost-Motion-Modus ist beispielsweise eine kleine Masse gefordert, um die maximal mögliche Drehzahl der Brennkraftmaschine in diesem Modus zu erhöhen. Andererseits wird in dem zugeschalteten Modus, in welchem der Sekundärhebel zugeschaltet wird, ein großer Ventilhub und somit hohe Kräfte über den Sekundärhebel auf ein zugeordnetes Ventil übertragen. Hieraus ergibt sich die Forderung nach einer hohen Verschleißbeständigkeit der Gleitfläche und nach einer hohen Festigkeit des Sekundärhebels bei gleichzeitig möglichst geringer Masse.Depending on the operating mode of the internal combustion engine, various requirements are imposed on the secondary lever. In the above-mentioned lost-motion mode, for example, a small mass is required to increase the maximum possible rotational speed of the internal combustion engine in this mode. On the other hand, in the switched mode in which the Secondary lever is switched on, a large valve lift and thus high forces transmitted via the secondary lever to an associated valve. This results in the demand for a high wear resistance of the sliding surface and a high strength of the secondary lever at the same time as low mass.
Allgemein unterliegen derartige Schlepphebelvorrichtungen steigenden Anforderungen bezüglich des Verschleißwiderstandes und der Ressourcenschonung. Die Ursachen für die Notwendigkeit eines erhöhten Verschleißwiderstandes liegen in den immer höher werdenden Belastungen und Beanspruchungen des tribologischen Systems, bestehend aus Steuernocken und -stössel. Die Ursachen hierfür liegen in neuen Motorkonzepten, wie beispielsweise Benzin- und Diesel-Direkteinspritzsystemen, mit stetig steigenden Einspritzdrücken, einem zunehmenden Anteil an adhäsiven Partikeln im Schmierstoff, mangelnder Öl- Versorgung der Reibpartner, was einen erhöhten Anteil an Mischreibung zur Folge hat, und der zunehmenden Verwendung von tribologisch ungünstigen Stahlnocken zur Kosten- und Massereduzierung. Ein wichtiger Beitrag zur Ressourcenschonung ist die Reduzierung der Reibungsverluste im Ventiltrieb, mit daraus folgender Kraftstoffeinsparung bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebens- dauer des gesamten Ventiltriebes. Um die Reibungsverluste effektiv zu reduzieren, ist es notwendig, Reibmomente im gesamten Drehzahlbereich zu senken, eine verschleißbeständige Gleitfläche und einen eine hohe Festigkeit aufweisenden Hebelkörper zu schaffen.Generally, such finger lever devices are subject to increasing demands in terms of wear resistance and resource conservation. The reasons for the need for increased wear resistance lie in the ever increasing loads and stresses of the tribological system, consisting of control cam and pestle. The reasons for this are in new engine concepts, such as gasoline and diesel direct injection systems, with steadily increasing injection pressures, an increasing proportion of adhesive particles in the lubricant, lack of oil supply of the friction partners, which has an increased proportion of mixed friction result, and Increasing use of tribologically unfavorable steel cams for cost and mass reduction. An important contribution to the conservation of resources is the reduction of friction losses in the valve train, resulting in fuel savings and at the same time increasing the service life of the entire valve train. In order to effectively reduce the friction losses, it is necessary to reduce friction torques in the entire speed range, to provide a wear-resistant sliding surface and a high-strength lever body.
Eine oben erläuterte Schlepphebelvorrichtung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der Druckschrift US 3,542,001 bekannt. Nachteilig an der in dieser Druckschrift beschriebenen Schlepphebelvorrichtung hat sich die Tatsache herausgestellt, dass durch die Reibung zwischen Abstütz- Element und kalottenförmiger Aussparung, d. h. durch die Reibung Stahl gegen Stahl, ein erheblicher Verschleiß auftreten kann, der die Lebensdauer eines solchen Ventiltriebs verringert. Diesen Verschleiß, d. h. die bei Dauerbeanspruchung von sich berührenden Partnern auftretende Abnutzungserscheinungen und die im Allgemeinen unerwünschten Veränderungen der Oberfläche durch Lostrennen kleinster Teilchen in Folge mechanischer bzw. tribologischer Ursachen, hat man dadurch zu verringern versucht, dass man die beteiligten Partner einer thermischen bzw. thermisch-chemischen Behandlung zur Erzielung be- stimmter Eigenschaften unterworfen hat, d.h. deren Gleitflächen werden zum Verschleißschutz mit Wärmebehandlungs- bzw. Beschichtungsverfahren, wie z. B. Nitrocarborieren oder Plasma-Nitrieren behandelt.An above-explained finger follower device for a valve train of an internal combustion engine is known for example from the publication US 3,542,001. A disadvantage of the finger lever device described in this document, the fact has been found that by the friction between the support element and dome-shaped recess, ie by the friction steel against steel, a significant wear can occur, which reduces the life of such a valve train. This wear, ie the signs of wear occurring during continuous use of contacting partners and the generally undesirable changes in the surface due to release of minute particles as a result of mechanical or tribological causes, has been attempted to be reduced by subjecting the partners involved to thermal or chemical treatment in order to obtain specific properties, ie their sliding surfaces are used for wear protection with heat treatment or coating method, such. B. Nitrocarborieren or plasma nitriding treated.
An diesem Ansatz hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass die bekannten Beschichtungen bei den bei Schlepphebelvorrichtungen auftretenden Kontaktpressungen und Schmierbedingungen keinen ausreichenden Verschleißschutz darstellen. Ferner ist zur Reduzierung der Verschleißneigung zusätzlich eine Ölanspritzung erforderlich. Ferner ist nachteilig, dass die bei Schaltschlepphebelvorrichtungen durch die Gleitflächen im System bedingte Reibung durch konventionelle Beschichtungsverfahren nicht kompensiert werden kann.In this approach, however, the fact has proved to be disadvantageous that the known coatings do not provide sufficient wear protection in the contact pressures and lubrication conditions occurring in drag lever devices. Furthermore, to reduce the tendency to wear additionally Ölbeanitzung is required. Furthermore, it is disadvantageous that the friction caused by the sliding surfaces in the system in the case of shift rocker lever devices can not be compensated by conventional coating methods.
Nach einem Ansatz gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, Laufflächen von einem reibenden Verschleiß ausgesetzten Maschinenteilen mit Verschleiß- Schutzschichten zu versehen, die je nach Anwendungsfall bevorzugt aus galvanisch aufgetragenen Metallen oder aus in einem chemischen Spritzverfahren aufgetragenen Metallen und/oder Metall-Legierungen mit gegebenenfalls Hartstoffzusätzen bestehen.According to an approach according to the prior art, it is known to provide running surfaces of a grinding wear exposed machine parts with wear protective layers, depending on the application preferably of electroplated metals or applied by a chemical spraying process metals and / or metal alloys optionally consist of hard material additives.
An diesem Ansatz hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass thermisch aufgespritzte Metallschichten eine relativ schwache Festigkeit besitzen, und es ist daher bekannt, zur Verbesserung der Festigkeit die Metallschichten nach dem Auftragen durch beispielsweise Plasmastrahlen, Laser- strahlen, Elektrodenstrahlen oder durch einen Lichtbogen derart zu verschmelzen, dass sich die Spritzwerkstoffe mit dem dabei gleichzeitig im Oberflächenbereich aufgeschmolzenen Grundwerkstoff schmelzflüssig vermischen und legieren. Beim Umschmelz-Legieren entstehen jedoch inhomogene Zonen unter- schiedlicher Zusammensetzung, in denen sowohl der Grundwerkstoff als auch das Schichtmaterial überwiegen kann. Bei zu hohem Grundmaterialanteil ist der Schichtverschleiß zu hoch, bei geringem Grundmaterialanteil besteht bei verschiedenen Schichtkombinationen die Gefahr von Makro-Rissbildungen, so dass solche Schichten nicht einsetzbar sind. In einem derartigen Fall können Reibungsbelastungen einen unerwünschten Adhäsiv-Verschleiß an den Schichten verursachen.However, this approach has proved to be disadvantageous in that thermally sprayed metal layers have relatively poor strength, and it is therefore known to improve the strength of the metal layers after application by, for example, plasma jets, laser beams, electron beams or by an arc to merge such that the spray materials mix and alloy with the base material melted simultaneously in the surface area at the same time. In remelting, however, inhomogeneous zones are formed. different composition in which both the base material and the layer material can predominate. If the base material content is too high, the layer wear is too high; with a low base material content, there is a risk of macro-crack formation in the case of different layer combinations, so that such layers can not be used. In such a case, frictional stresses can cause undesirable adhesive wear on the layers.
So ist es beispielsweise üblich, derartige Schlepphebelvorrichtungen einer Einsatzhärtung zu unterwerfen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass trotz der dabei erzielten Oberflächenhärtung bei hohen Kontaktpressungen nach wie vor ein massiver Verschleiß auftritt.For example, it is customary to subject such finger lever devices to case hardening. However, it has been shown that despite the surface hardening achieved at high contact pressures as before, a massive wear occurs.
Ferner ist an den oben erläuterten Ansätzen die Tatsache nachteilig, dass die Werkstoffwahl der einzelnen Hebel einer Schlepphebelvorrichtung von dem jeweiligen Herstellungsverfahren abhängig ist, so dass eine optimale Werkstoffauswahl, die auf den Kontakt zwischen dem Nocken und der Gleitfläche abgestellt ist, nicht möglich ist. Aufgrund der derzeit lediglich eingeschränkten Werkstoffwahl für die Gleitfläche der Hebel der Schlepphebelvorrichtung ist somit der Werkstoff der Nockenwelle nicht frei wählbar, sondern an die Materialwahl des Hebels gebunden. Zudem weisen die oben genannten Ansätze den Nachteil auf, dass zusätzliche Beschichtungsverfahren zum Herstellen einer verschleißfesten Beschichtung auf den Hebeln einen kostenintensiven und aufwändigen Vorgang darstellen.Furthermore, the fact that the choice of material of the individual levers of a finger lever device depends on the respective production method is disadvantageous in the above-explained approaches, so that an optimum material selection, which is based on the contact between the cam and the sliding surface, is not possible. Due to the currently only limited choice of material for the sliding surface of the lever of the finger lever device thus the material of the camshaft is not arbitrary, but bound to the choice of material of the lever. In addition, the abovementioned approaches have the disadvantage that additional coating processes for producing a wear-resistant coating on the levers represent a cost-intensive and expensive process.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hebel einer schaltbaren Schlepphebelvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen, wodurch der Hebel auf kostengünstige Weise mit einer hohen Verschleißbeständigkeit der Gleitfläche und mit einer hohen Festigkeit des Hebels bei möglichst geringer Masse herstellbar ist.It is therefore an object of the present invention to provide a lever of a switchable finger follower device and a method for producing the same, whereby the lever can be produced in a cost effective manner with a high wear resistance of the sliding surface and with a high strength of the lever with the lowest possible mass.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig durch einen Hebel einer schaltbaren Schlepphebelvorrichtung mit den Merkmalen des Patentan- Spruchs 1 und verfahrensseitig durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.According to the invention, this object is achieved on the device side by a lever of a switchable finger lever device with the characteristics of the patent application. Award 1 and procedurally solved by a method having the features of claim 10.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass der Hebel aus mindestens zwei miteinander fest verbindbaren Bauteilen besteht, von denen ein erstes Bauteil als Grundträgerteil aus einem ersten Material und ein zweites Bauteil als Gleitflächenteil aus einem zweiten Material hergestellt ist. Somit wird ein zumindest zwei- oder mehrteiliger Hebel einer schaltbaren Schlepphebelvorrichtung geschaffen, wobei die Materialwahl der einzelnen Bauteile an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann. Dadurch kann für den Grundträger des Hebels ein leichtes und eine hohe Festigkeit aufweisendes Material verwendet werden, wohingegen für das Gleitflächenteil beispielsweise ein Material mit einer hohen Verschleißbeständigkeit Verwendung findet.The idea on which the present invention is based is that the lever consists of at least two components which can be fixedly connected to one another, of which a first component as a basic carrier part is made of a first material and a second component is made as a sliding surface part of a second material. Thus, an at least two- or multi-part lever of a switchable finger lever device is created, wherein the choice of material of the individual components can be adapted to the respective requirements. As a result, a light and high-strength material can be used for the base support of the lever, whereas for the sliding surface part, for example, a material having a high wear resistance is used.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Gleitflächenteil aufgrund der separaten Herstellung auf einfache Weise eine freie Formgestaltung zulässt. Die Gleitflächen des Gleitflächenteils können vor einer Verbindung mit dem Grundträgerteil mit dem erforderlichen Radius bzw. der erforderlichen Krümmung ausgebildet werden, ohne dass auf etwaige nachteilige Gegebenheiten des Grundträgerteils geachtet werden muss. Die einzelnen Bauteile können somit einfacher, kostengünstiger und mit vorteilhafteren geometrischen Ausgestaltungen hergestellt werden.Another advantage is that the sliding surface part due to the separate production in a simple way allows a free shape design. The sliding surfaces of the sliding surface part can be formed prior to connection to the base support member with the required radius or the required curvature, without having to pay attention to any adverse conditions of the base support member. The individual components can thus be made simpler, cheaper and with more advantageous geometrical configurations.
Die Gleitflächen des Gleitflächenteils lassen sich beispielsweise bei einem Schleifverfahren besser einspannen, wodurch die Qualität der geschliffenen Gleitoberfläche verbessert werden kann. Zudem kann auch die Kontaktbreite der Gleitfläche zu einem zugeordneten Nocken maximiert werden, da diese nicht durch Biegeradien, wie beispielsweise bei geformten Blechschlepphebeln notwendig, reduziert wird.The sliding surfaces of the sliding surface part can be better clamped, for example, in a grinding process, whereby the quality of the ground sliding surface can be improved. In addition, the contact width of the sliding surface can be maximized to an associated cam, as this is not reduced by bending radii, as necessary, for example, in shaped sheet metal toggle levers.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass beispielsweise bei einem zusätzlich angewendeten Beschichtungsverfahren lediglich kleinere Bauteile in die Beschichtungsanlagen eingebracht werden müssen, so dass die Beschich- tungsanlagen einfacher und somit kostengünstiger ausgestaltet werden können.Another advantage of the invention is that, for example, in a additionally applied coating method only smaller components must be introduced into the coating systems, so that the coating systems can be designed simpler and thus more cost-effective.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Hebels und des im Patentanspruch 10 angegebenen Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Hebels.In the dependent claims are advantageous refinements and improvements of the specified in claim 1 lever and the method specified in claim 10 for producing such a lever.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Hebel als Innen- oder Außen- hebel bzw. Primär- oder Sekundärhebel einer Schlepphebelvorrichtung ausgebildet, die in einer Verbrennungskraftmaschine Verwendung findet. Vorteilhafterweise weist das Gleitflächenteil eine Gleitfläche auf, welche uneben mit mindestens einem gekrümmt ausgebildeten Querschnittsabschnitt ausgebildet ist. Aufgrund der separaten Herstellung des Gleitflächenteils ist eine derart ge- krümmte Gleitfläche auf kostengünstiger und vorteilhaftere Weise herstellbar.According to a preferred embodiment, the lever is designed as an inner or outer lever or primary or secondary lever of a finger lever device, which is used in an internal combustion engine. Advantageously, the sliding surface part has a sliding surface, which is formed unevenly with at least one curved cross-sectional section. Due to the separate production of the sliding surface part, such a curved sliding surface can be produced in a more cost-effective and advantageous manner.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Grundträgerteil als Blechumformteil, beispielsweise aus 16 MnCrδ, als Blechtiefziehteil, als Schmiedeteil oder dergleichen ausgebildet. In diesem Fall ist das Gleitflächen- teil vorzugsweise als Hartmetallplatte, als Gussteil, beispielsweise als Schalen- hartgussteil, als MIM-Teil oder dergleichen ausgebildet. Die oben genannten Varianten für das Trägerteil und das Gleitflächenteil können beliebig miteinander kombiniert werden, je nach dem welche Eigenschaften für die einzelnen Bauteile erwünscht sind. In diesem Fall werden das Grundträgerteil und das Gleitflächenteil mittels eines an die Materialien derselben angepassten Verbindungsverfahrens, beispielsweise mittels eines Widerstandsschweißverfahrens, eines Form-/Kraftschlussverfahrens, eines Lötverfahrens, eines Klebeverfahrens oder dergleichen, miteinander fest verbunden. Somit können sowohl das Grundträgerteil als auch das Gleitflächenteil separat auf einfache und kosten- günstige Weise aus einem dem jeweiligen Anwendungsfall optimal angepassten Material hergestellt und anschließend durch ein geeignetes Verbindungsverfahren optimal miteinander fest verbunden werden. AustauschseiteAccording to a further preferred embodiment, the base support member is formed as a sheet metal forming part, for example of 16 MnCrδ, as a sheet deep-drawn, as a forged part or the like. In this case, the sliding surface part is preferably designed as a hard metal plate, as a cast part, for example as a shell hard cast part, as an MIM part or the like. The abovementioned variants for the carrier part and the sliding surface part can be combined as desired, depending on which properties are desired for the individual components. In this case, the base support member and the sliding surface member are firmly bonded to each other by means of a joining method adapted to the materials thereof, for example, by a resistance welding method, a mold / adhesion method, a soldering method, an adhesive method or the like. Thus, both the basic carrier part and the sliding surface part can be manufactured separately from a material optimally adapted to the respective application, in a simple and cost-effective manner, and then optimally fixed to one another by a suitable connection method. exchange site
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Grundträgerteil als Stahlfeingussteil, beispielsweise aus 40 CrMoV5 als Aluminiumdruckgussteil, beispielsweise aus AISi9Cu3 oder dergleichen ausgebildet. In diesem Fall ist das Gleitflächenteil vorzugsweise als Hartmetallplatte, Gussteil, beispielsweise als Schalenhartgussteil, als MIM-Teil oder dergleichen ausgebildet. Die vorstehend genannten Varianten für das Grundträgerteil und das Gleitflächenteil können wiederum beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem welche Eigenschaften der jeweiligen Bauteile gerade gewünscht sind. In einem derartigen Fall werden das Grundträgerteil und das Gleitflächenteil beispielsweise mittels eines an das erste und zweite Material angepassten Verbin- dungsverfahrens, beispielsweise mittels eines Eingussverfahrens, eines Lötverfahrens, eines Klebeverfahrens oder dergleichen, fest miteinander verbunden. Analog zu dem oben Gesagten können dadurch die einzelnen Bauteile zu- nächst getrennt voneinander kostengünstig, mit geeigneten geometrischen Ausgestaltungen und aus einem dem jeweiligen Anwendungsfall optimal angepassten Material hergestellt und anschließend mittels eines geeigneten Verbindungsverfahrens fest miteinander verbunden werden.According to a further preferred embodiment, the base support member is formed as Stahlfeingussteil, for example 40 CrMoV5 as Aluminiumdruckgussteil, for example AISi9Cu3 or the like. In this case, the sliding surface part is preferably formed as a hard metal plate, casting, for example as shell hard casting, as MIM part or the like. The abovementioned variants for the base support part and the sliding surface part can in turn be combined with one another as desired, depending on which properties of the respective components are currently desired. In such a case, the base support member and the sliding surface member are firmly bonded to each other, for example, by means of a bonding method adapted to the first and second materials, for example, by a casting method, a soldering method, an adhesive method or the like. Analogously to what has been said above, the individual components can initially be produced separately from each other at low cost, with suitable geometrical configurations and from a material optimally adapted to the respective application, and then firmly connected to one another by means of a suitable connection method.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments with reference to the accompanying figures of the drawings.
Von den Figuren zeigen:From the figures show:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines schaltbaren Schlepphebels mit einem Sekundärhebel, der gemäß einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist; und1 shows a perspective view of a switchable finger lever with a secondary lever, which is formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention; and
Figur 2 eine Seitenansicht des schaltbaren Schlepphebels aus Figur 1. In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.2 shows a side view of the switchable rocker arm from FIG. 1 In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally identical components, unless indicated otherwise.
Wie in den Figuren ersichtlich ist, besteht der schaltbare Schlepphebel 1 gemäß dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Innenhebel bzw. Primärhebel 4 und einem Außenhebel bzw. Sekundärhebel 5. Obwohl die vorliegende Erfindung generell auf beliebige Hebel anwendbar ist, wird sie anhand des vorliegenden Ausführungsbeispiels lediglich in Bezug auf einen Außen- bzw. Sekundärhebel 5 beispielhaft näher erläutert.As can be seen in the figures, the switchable drag lever 1 according to the embodiment shown in the figures of an inner lever or primary lever 4 and an outer lever or secondary lever 5. Although the present invention is generally applicable to any lever, it is based on the present Embodiment explained in more detail by way of example only with reference to an external or secondary lever 5.
Der Sekundärhebel 5 besteht gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Grundträgerteil 5 und zwei Gleitflächenteilen 3. Die Bauteile 2 und 3 werden jeweils als separate Bauteile aus jeweils geeigneten Materialien und mittels geeigneter Herstellungsverfahren hergestellt und anschließend mittels eines geeigneten und an die jeweils verwendeten Materialien angepassten Verbindungsverfahrens fest miteinander verbunden.The secondary lever 5 consists according to the present embodiment of a base support member 5 and two Gleitflächenteilen 3. The components 2 and 3 are each prepared as separate components from each suitable materials and by suitable manufacturing processes and then fixed by means of a suitable and adapted to the materials used in each case connection method connected with each other.
Beispielsweise können das Grundträgerteil 2 sowie die beiden Gleitflächenteile 3 jeweils aus einem geeigneten Stahl, Aluminium, Hartmetall, Kunststoff oder dergleichen derart hergestellt werden, dass sie den jeweiligen Anforderungen gerecht werden. Vorteilhaft wird das Grundträgerteil 2 demnach aus einem Material mittels eines geeigneten Herstellungsverfahrens derart hergestellt, dass es eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht aufweist. Die Gleitflächenteile 3 werden vorteilhaft aus einem Material und mittels eines geeigneten Herstel- lungsverfahrens derart hergestellt, dass die Gleitflächen der Gleitflächenteile 3 eine hohe Verschleißbeständigkeit besitzt. Die einzelnen Bauteile 2, 3 können beispielsweise mittels eines Gussverfahrens, eines Blechumformverfahrens, eines Blechtiefziehverfahrens, eines Schmiedeverfahrens oder dergleichen hergestellt werden.For example, the base support part 2 and the two sliding surface parts 3 each made of a suitable steel, aluminum, carbide, plastic or the like can be made such that they meet the respective requirements. Advantageously, the base support part 2 is thus made of a material by means of a suitable manufacturing process such that it has a high strength and a low weight. The sliding surface parts 3 are advantageously produced from a material and by means of a suitable production method such that the sliding surfaces of the sliding surface parts 3 have a high resistance to wear. The individual components 2, 3 can be produced, for example, by means of a casting method, a sheet-metal forming method, a sheet-metal deep-drawing method, a forging method or the like.
Anschließend werden die separat hergestellten Bauteile 2, 3 mittels eines geeigneten Verbindungsverfahrens, beispielsweise eines Schweißverfahrens, eines Lötverfahrens, eines Eingussverfahrens, eines Klemmverfahrens, eines Klebeverfahrens oder dergleichen, fest miteinander verbunden, in Abhängigkeit davon, welches Verbindungsverfahren für die gewählte Materialkombination geeignet ist.Subsequently, the separately manufactured components 2, 3 by means of a suitable bonding method, for example, a welding method, a soldering method, a pouring method, a clamping method, a Adhesive method or the like, firmly connected together, depending on which connection method is suitable for the selected material combination.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird das Grundträgerteil 2 als separates Bauteil beispielsweise aus dem Material 16MnCr5 oder einem ähnliche Eigenschaften aufweisenden Material hergestellt und mittels eines Blechumformverfahrens mit der gewünschten Form ausgestaltet. Alternativ kann das Grundträgerteil 2 auch als Blechtiefziehteil oder Schmiedeteil ausge- bildet werden.According to a first preferred embodiment, the base support part 2 is produced as a separate component, for example, from the material 16MnCr5 or a material having similar properties, and designed with the desired shape by means of a sheet metal forming process. Alternatively, the base support part 2 can also be formed as a sheet-metal deep-drawn part or forged part.
In diesem Fall werden das Gleitflächenteil 3 bzw. die Gleitflächenteile 3 vorteilhaft als Hartmetallplatten, als MIM(Metal-lnjection-Moulding)-Teile oder als Gussteile ausgebildet. Im Falle einer Ausbildung als Gussteile haben sich Scha- lenhartgussteile als besonders vorteilhaft herausgestellt, da diese günstige Gleiteigenschaften aufweisen.In this case, the sliding surface part 3 and the sliding surface parts 3 are advantageously formed as hard metal plates, as MIM (Metal Injection Molding) parts or as castings. In the case of training as castings, shell hard castings have proven to be particularly advantageous because they have favorable sliding properties.
Die oben beschriebenen Varianten der Ausgestaltungen des Grundträgerteils 2 sowie des Gleitflächenteils 3 gemäß der ersten Ausführungsform können belie- big miteinander kombiniert werden.The above-described variants of the embodiments of the base support part 2 and the sliding surface part 3 according to the first embodiment can be arbitrarily combined with each other.
Nach der separaten Herstellung der einzelnen Bauteile 2 und 3 werden diese mittels eines geeigneten Verbindungsverfahren fest miteinander verbunden. Beispielsweise werden das Grundträgerteil 2 sowie die Gleitflächenteile 3 mit- einander widerstandsverschweißt. Im Falle eines Blechumformverfahrens kann ein Widerstandsverschweißen unmittelbar in der Umformmaschine erfolgen, so dass ein zusätzlich nachgelagerter Schritt vorteilhaft entfällt. Alternative Verbindungsverfahren werden beispielsweise durch ein Laser-Schweißverfahren, ein Form-/Kraftschlussverfahren, beispielsweise ein Verstemmungsverfahren, ein Lötverfahren, ein Klebeverfahren oder dergleichen realisiert.After the separate production of the individual components 2 and 3, these are firmly connected to each other by means of a suitable connection method. For example, the base support part 2 and the sliding surface parts 3 are resistance welded together. In the case of a sheet metal forming process, a resistance welding can be carried out directly in the forming machine, so that an additional downstream step is advantageously eliminated. Alternative bonding methods are realized by, for example, a laser welding method, a mold / adhesion method, for example, a caulking method, a soldering method, an adhesion method, or the like.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird das Grundträgerteil 2 mittels eines Stahl-Feingussverfahrens als Stahlfeingussteil, beispielsweise aus dem Material 40 CrMoV5, mittels eines Aluminiumdruckgussverfahrens als A- luminiumdruckgussteil, beispielsweise aus dem Material AISi9Cu3, oder als aus einem ähnliche Eigenschaften aufweisenden Werkstoff bestehendes Teil hergestellt.According to a second preferred embodiment, the base support member 2 by means of a steel investment casting process as Stahlfeingussteil, for example the material 40 CrMoV5, produced by means of an aluminum die-casting process as an aluminum die-cast part, for example made of the material AISi9Cu3, or as consisting of a similar properties material existing part.
In diesem Fall werden die Gleitflächenteile 3 vorzugsweise als Hartmetallplatten aus einem Hartmetall, als MIM (Metal-Injection-Moulding)-Teile oder als Gussteile hergestellt. Im Falle von Gussteilen hat sich wiederum die Ausbildung als Schalenhartgussteile als besonders vorteilhaft erwiesen, da diese Teile günstige Gleiteigenschaften besitzen.In this case, the sliding surface parts 3 are preferably produced as hard metal plates made of a hard metal, as MIM (Metal Injection Molding) parts or as castings. In the case of castings, in turn, the training has proven to be particularly advantageous as shell hard castings, as these parts have favorable sliding properties.
Die oben genannten Varianten für die Ausgestaltung des Grundträgerteils 2 sowie der Gleitflächenteile 3 gemäß der zweiten Ausführungsform können analog beliebig miteinander kombiniert werden.The abovementioned variants for the embodiment of the base support part 2 and the sliding surface parts 3 according to the second embodiment can be combined with each other in an arbitrary manner.
Für eine Verbindung des Grundträgerteils 2 und der Gleitflächenteile 3 gemäß der zweiten Ausführungsform haben sich insbesondere ein Eingussverfahren, ein Lötverfahren und ein Klebeverfahren als vorteilhafte Verbindungsverfahren herausgestellt.For a connection of the base support part 2 and the sliding surface parts 3 according to the second embodiment, in particular a pouring method, a soldering method and an adhesive method have been found to be advantageous connection methods.
Das Gleitflächenteil bzw. die Gleitflächenteile 3 werden vorzugsweise mit einer gekrümmt ausgebildeten Gleitfläche hergestellt, welche beispielsweise sowohl einen in Längsrichtung als auch einen in Querrichtung gekrümmt ausgebildeten Querschnitt aufweist. Für die Herstellung derart gekrümmter Bauteile mit vorbe- stimmten Radien bzw. Krümmungen ist es wiederum vorteilhaft, diese Teile als separate Bauteile herstellen zu können und anschließend ohne jegliche Restriktionen an andere Bauteile anzubinden.The sliding surface part or the sliding surface parts 3 are preferably produced with a curved sliding surface which, for example, has both a longitudinally and a transversely curved cross section. For the production of such curved components with predetermined radii or curvatures, it is again advantageous to be able to produce these parts as separate components and then to connect them to other components without any restrictions.
Im Falle einer Ausgestaltung der Gleitflächenteile 3 als Schalenhartgussteile oder als Stahlteile mit einer DLC-Beschichtung ist eine Ausgestaltung der zugeordneten Nockenwelle aus einem 100Cr6-Material zu bevorzugen, da eine derartige Werkstoffkombination besonders hervorzuhebende Eigenschaften, d. h. einen geringen Abrieb der Gleitflächen, aufweist. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.In the case of an embodiment of the sliding surface parts 3 as shell hard castings or as steel parts with a DLC coating, an embodiment of the associated camshaft made of a 100Cr6 material is to be preferred since such a combination of materials has properties to be emphasized, ie a low abrasion of the sliding surfaces. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but modifiable in a variety of ways.
Es ist für einen Fachmann beispielsweise offensichtlich, dass neben den oben angeführten Materialien der einzelnen Bauteile, der oben angeführten Kombinationsmöglichkeiten, der einzelnen Herstellungsverfahren der einzelnen Bauteile sowie der einzelnen Verbindungsverfahren weitere Materialien, Kombinationen, Herstellungsverfahren und Verbindungsverfahren denkbar sind, die jedoch nicht allesamt im Einzelnen auszuführen sind, da sie von dem Schutzumfang der geltenden Ansprüche 1 und 10 mitumfasst sind. Entscheidend ist lediglich, dass das Grundträgerteil und die Gleitflächenteile separat und getrennt voneinander aus verschiedenen jeweils optimierten Materialien mit eventuell nachgelagerten Behandlungsverfahren hergestellt und mit den jeweiligen gewünschten geometrischen Formen ausgestaltet werden, und anschließend mittels eines für die vorliegende Materialkombination passenden Verbindungsverfahrens fest miteinander verbunden werden. Dadurch wird ein Hebel für eine schaltbare Schlepphebelvorrichtung gewährleistet, dessen Grundkörper eine hohe Festig- keit und dessen Gleitfläche eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweist. For example, it is obvious to a person skilled in the art that apart from the abovementioned materials of the individual components, the above-mentioned combination possibilities, the individual production methods of the individual components and the individual connection methods, further materials, combinations, production methods and connection methods are conceivable, but not all in detail are to be performed, since they are covered by the scope of the valid claims 1 and 10. It is only crucial that the basic support member and the Gleitflächenteile be made separately and separately from different optimized materials with any downstream treatment process and configured with the respective desired geometric shapes, and then firmly connected to each other by means of a suitable combination of materials for this combination method. This ensures a lever for a switchable finger follower device whose main body has a high strength and whose sliding surface has high wear resistance.
Austauschseiteexchange site
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Schlepphebelvorrichtung Grundträgerteil Gleitflächenteil Innenhebel/Primärhebel Außenheben/Sekundärhebel Drag lever device Basic carrier part Sliding surface part Inner lever / primary lever External lifting / Secondary lever
Claims
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