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Title:
BEAM-LIKE CROSSHEAD FOR A VALVE TRAIN OF A HEAVY DUTY INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/073680
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a beam-like crosshead (1) for a valve train of a heavy duty internal combustion engine for the transmission of a cam lift to two identically acting gas exchange valves, which crosshead (1) is a single-piece hollow body with a reversed U-shaped profile produced from sheet steel by stamping/bending, formed by a transverse wall (3) having side walls (4) hanging from the longitudinal edges (9a) thereof, which transverse wall (3), proceeding from each longitudinal end (8) of the crosshead (1), has a plateau (10), and at the longitudinal centre of the crosshead (1), has a raised contact zone (6) for an at least indirect cam counter-rotation, which plateaus (10) are each connected to the contact zone (6) via a roof portion (11), wherein: on an underside (7) of the transverse wall (3) at each of the longitudinal ends (8) there is a gas exchange valve contact surface (9); the plateaus (10) each have a rectangular channel-like central portion (12) which is sunken relative to the longitudinal edges (9a) by deep drawing and whose longitudinal walls (13) have outer surfaces (14) which face inner sides (15) of the transverse walls (3) over a portion of their height; the gas exchange valve contact surfaces (9) are located on lower surfaces (16) of the central portions (12) of the plateaus (10); the roof portions (11) are in the form of spherical segments; and the side walls (4) come to end in an unconnected manner at the longitudinal ends (8) of the crosshead (1).

Inventors:
LANG DAVID (DE)
DUPKE STEFAN (DE)
WIEDMANN MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/DE2020/100788
Publication Date:
April 22, 2021
Filing Date:
September 10, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F01L1/26
Foreign References:
DE202019103327U12019-06-19
DE102014224625A12016-06-02
DE102006002994A12007-08-02
DE202019101904U12019-04-23
DE102013222436A12015-05-07
EP2295739A12011-03-16
DE202019103327U12019-06-19
DE202019101904U12019-04-23
DE102010011455A12011-09-15
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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) ein einteiliger, stanz- biegetechnisch aus Stahlblech hergestellter Hohlkörper mit umgekehrtem U- Profil ist, gebildet durch eine Querwand (3) mit von ihren Längsrändern (9a) abhängenden Seitenwänden (4), welche Querwand (3), ausgehend von Längs enden (8) der Brücke (1), je ein Plateau (10) und bei ihrer Längsmitte eine ab gehobene Kontaktzone (6) für einen zumindest mittelbaren Nockengegenlauf aufweist, welche Plateaus (10) mit der Kontaktzone (6) über je einen Dachab schnitt (11) verbunden sind, wobei an einer Unterseite (7) der Querwand (3), bei den Längsenden (8), je eine Gaswechselventilkontaktfläche (9) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Plateaus (10) jeweils über einen gegen über den Längsrändern (9a) durch Tiefziehen abgesenkten, rechteckkanalähn lichen Mittenabschnitt (12) verfügen, dessen Längswände (13) mit ihren Au ßenflächen (14) höhenabschnittsweise vor Innenseiten (15) der Querwände (3) stehen, wobei die Gaswechselventilkontaktflächen (9) an Unterflächen (16) der Mittenabschnitte (12) der Plateaus (10) liegen, wobei die Dachabschnitte (11) kugelsegmentartig sind und wobei die Seitenwände (4) an den Längsenden (8) der Brücke (1) unverbundenen-frei auslaufen.

2. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (1 ) eine Wandstärke von 2 - 10 mm hat.

3. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der abgesenkte Mit tenabschnitt (12) an wenigstens einem der Längsenden (8) mit einer abwärts gebogenen Führungslasche (17) versehen ist.

4. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein der Querwand (3) abgewandter freier Rand (2) der Seitenwände (4) entweder eine Planfläche oder im Bereich der Längsmitte ausgewölbt ist.

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 ein einteiliger, stanz-biegetechnisch aus Stahl blech hergestellter Hohlkörper mit umgekehrtem U-Profil ist, gebildet durch eine Querwand mit von ihren Längsrändern abhängenden Seitenwänden, welche Quer wand, ausgehend von Längsenden der Brücke, je ein Plateau und bei ihrer Längsmit te eine abgehobene Kontaktzone für einen zumindest mittelbaren Nockengegenlauf aufweist, welche Plateaus mit der Kontaktzone über je einen Dachabschnitt verbun den sind, wobei an einer Unterseite der Querwand, bei den Längsenden, je eine Gas wechselventilkontaktfläche liegt.

Unter „Heavy-Duty-Brennkraftmaschine“ ist eine Maschine zu verstehen, wie sie ins besondere zum Antrieb eines Lkw, Transporters, Leichttransporters, landwirtschaftli chen Arbeitsgeräts, Schiffs, Bergbau- oder Baustellengeräts etc. verwendet wird.

Eine Brücke für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine zeigt die DE 20 2019 103 327 U1. An Unterseiten deren Plateaus sind die Gaswechselventilkon taktflächen angeordnet. Die Querwand ist im Bereich der Längsmitte mit einer recht eckähnlichen Kontaktzone versehen, welche über Plattenstücke mit den Plateaus ver bunden ist.

Eine ähnliche Brücke wie zuvor genannt geht aus der DE 202019 101 904 U1 hervor. Hierbei sind die Seitenwände an den Längsenden der Brücke verbunden ausgeführt.

Eine weitere Brücke offenbart die DE 102010 011 455 A1 . Diese ist als Massivteil in Guss- oder Schmiedetechnik ausgebildet.

Aufgabe ist es, eine Brücke wie vorgenannt zu kreieren, die sehr kostengünstig ist, leicht baut und zugleich zwischen hohen vertikalen Abstände von ihrer Kontaktzone zu den Gaswechselventilflächen eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Plateaus jeweils über einen gegenüber den Längsrändern durch Tiefziehen abgesenkten, rechteckka nalähnlichen Mittenabschnitt verfügen, dessen Längswände mit ihren Außenflächen höhenabschnittsweise vor Innenseiten der Querwände stehen, wobei die Gaswech selventilkontaktflächen an Unterflächen der Mittenabschnitte der Plateaus liegen, wo bei die Dachabschnitte kugelsegmentartig sind und wobei die Seitenwände an den Längsenden der Brücke unverbundenen-frei auslaufen.

Somit liegt eine preiswert durch Stanzen und Biegen erzielbare, vertikal bewegbare Brücke zum simultanen Öffnen zweier Gaswechselventile, ganz speziell für eine Ap plikation in einem Ventiltrieb einer Nutzkraftfahrzeug-Brennkraftmaschine oder einer anderen schwerbauenden Arbeitsmaschine, vor, der die erforderliche Steifigkeit im manent ist, die vergleichsweise leicht baut und die zugleich für hohe vertikale Einbau abstände taugt.

Der hohe zu überbrückende Abstand zwischen der Kontaktzone für den zumindest mittelbaren Nockengegenlauf an der Oberseite und den Ventilkontaktflächen an der Unterseite der Querwand der Brücke ist, unter Beibehaltung der generell umgekehrten U-Form der Brücke, nunmehr geschickt durch die beiden rechteckkanalähnlich abge senkten, nachgeformten Abschnitte der Plateaus erzielt.

Einer Erhöhung einer Ziehtiefe der von der Oberseite abgehobenen Kontaktzone sind umformtechnische Grenzen gesetzt, Stichwort bspw. „Rissgefahr“. Im Querschnitt durch die Mittenabschnitte ergibt sich somit eine M-ähnliche Gestaltung mit „Dopp lung“ von Wandmaterial. Innenflächen der Längswände des jeweiligen Rechteckka nals dienen einer lateralen Führung des jeweiligen Gaswechselventils. Klar ist an die ser Stelle, dass die beiden Rechteckkänale auch muldenförmig oder dergleichen sein können.

Gemäß einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung soll die Brücke eine Wandstärke 2 - 10 mm haben, bezogen auf ihren Grundkörper ohne die abgesenkten Mittenab- schnitte. Eine Dickblechausbildung mit einer Stärke von etwa 4 - 6 mm ist hierbei be sonders bevorzugt.

Zugleich ist es vorgeschlagen, die Brücke an deren Längsenden „offen“ auslaufen zu lassen. Alternativ kann von wenigstens einem Längsende eine abwärts gebogene Führungslasche abstehen, an deren Innenseiten eine Gaswechselventilführung er folgt. Im Fall der „offenen“ Gestaltung können ggf. noch zusätzliche Sicherungsele mente wie Klips o. dergleichen in diesem Bereich angebracht werden.

Außerdem ist es vorgeschlagen, die Kontaktzone an der Oberseite der Brücke kreis förmig zu gestalten. Ggf. kann die Kontaktzone auch einen elliptischen Verlauf haben. Sie kann zudem sphärisch ausgewölbt vorliegen u./o. nachgeprägt u./o. mit einer auf getragenen Hartstoffschicht versehen sein.

Liegt der freie, untere Rand der Seitenwände wie konkretisierend vorgeschlagen plan vor, ist ein Handling der Brücke erleichtert. Ggf. kann Letztgenannte im Mittenbereich auch abwärts ausgeformt sein, was u. U. die Steifigkeit erhöht und Material für den Tiefziehvorgang schafft.

Zur Zeichnung:

• Figur 1 zeigt eine räumliche Ansicht der Brücke in ihrem generellen Design nach ihrem ersten Ziehschritt;

• Figur 2 zeigt die Brücke wie vorgenannt, in finaler Darstellung mit in die Pla teaus eingeformten Kanälen und

• Figur 3 zeigt eine Teilansicht der Brücke mit optionaler, endseitiger Führungs lasche.

Aus Figur 2 geht eine balkenartige Brücke 1 aus Stahlblech für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine hervor. Die Brücke 1 dient einer gleichzeitigen Über tragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile und wird ge- genüber einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nicht an Säulen oder dergleichen geführt.

Im Hinblick auf die im Heavy-Duty-Bereich auftretenden hohen Kräfte / Belastungen kann die Brücke 1 bspw. aus Dickblech mit einer Wandstärke von 4 mm vorliegen, wobei jedoch insgesamt an einen Bereich von etwa 2 - 10 mm gedacht ist. Die Brü cke 1 ist stanz-biegetechnisch in zumindest zwei aufeinanderfolgenden Ziehstufen ge fertigt, wobei Figur 1 die Brücke 1 nach ihrer wesentlichen Ziehstufe in ihrer im Quer schnitt umgekehrten U-Form zeigt.

Die Brücke 1 hat eine obenliegende Querwand 3, von deren Längsrändern 9a Seiten wände 4 abhängen. Somit bildet die Brücke 1 einen Hohlkörper. Von einer Oberseite 5 der Querwand 3 steht bei einer Längsmitte der Brücke 1 eine abgehobene Kontakt zone 6 für einen Gegenlauf eines hier hebelartigen Nockenfolgers (Kipphebel, Schlepphebel) ab. Die Kontaktzone 6 hat erkennbar eine Kreisform und ist geringfügig ausgewölbt. Die Querwand 3 weist, ausgehend von Längsenden 8 der Brücke 1 , je ein Plateau 10 auf. Eine Anbindung der Plateaus 10 an die Kontaktzone 6 ist über gut tiefziehbare, kugelsegmentartige Dachabschnitte 11 realisiert.

An einer Unterseite 7 der vorgenannten Querwand 3 ist vor den sich gegenüberlie genden Längsenden 8 je eine Gaswechselventilkontaktfläche 9 gebildet (s. u.). Über Innenseiten 14 der Seitenwände 4 erfolgt eine Führung der Brücke 1 an den Schäften der Gaswechselventile im Verbau. In diesem Kontext geht aus Figur 3 eine Variante hervor, bei welcher ein- oder beidendig der Brücke 1 eine Führungslasche 17 abge bogen ist, über welche eine zusätzliche Längsfixierung / -führung der Brücke 1 an den Gaswechselventilen erfolgen kann. Hierbei kann die Brücke 1 , bei einer Baugröße, über unterschiedliche Anschnitttiefen der Führungslaschen 17 an der Querwand 3 an unterschiedliche Ventilabstände adaptiert werden.

Figur 2 zeigt die Brücke 1 nach einem ergänzenden Ziehschritt, welcher ggf. auch in den vorangehenden, oben beschriebenen Ziehschritt integriert werden kann. Dem- nach hat jedes Plateau 10 der Querwand 3 einen gegenüber den Längsrändern 9a abgesenkten, rechteckkanalähnlichen Mittenabschnitt 12. Die dick in den Figuren 1, 2 gezeichneten Pfeile symbolisieren hierbei die wesentlichen Ziehrichtungen im Ge senk. Wie in Figur 2 zu erkennen, liegen aufgrund des zusätzlichen Ziehschrittes Längswände 13 der abgesenkten Mittenabschnitte 12 abschnittsweise mit ihren Au ßenflächen 14 vor Innenseiten 15 der Querwände 3. Ggf. kann hierzwischen auch ein sichtbar größerer Abstand gewählt werden, um die Biegespannungen im Zaum zu hal ten. Im Querschnitt ergibt sich somit ein M-ähnliches Profil. Die beidendigen Gaswechselventilkontaktflächen 9 verlaufen an Unterflächen 16 der Mittenabschnitte 12. Aufgrund der abgesenkten Mittenabschnitte 12 können über die Brücke 1, bei deren guter Tiefziehfähigkeit, vergleichsweise hohe vertikale Abstände zwischen Nockengegenlauf und Gaswechselventilen „überspannt“ werden.

Liste der Bezuqszahlen

1) Brücke

2) Rand 3) Querwand

4) Seitenwand

5) Oberseite

6) Kontaktzone

7) Unterseite 8) Längsende

9) Gaswechselventilkontaktfläche 9a) Längsrand

10)Plateau

11)Dachabschnitt 12)Mittenabschnitt

13)Längswand

14)Außenfläche

15)lnnenseite

16)Unterfläche 17)Führungslasche