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Title:
METHOD FOR THE PRODUCTION OF VALVE GEAR COMPONENTS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND CONTROLLABLE VALVE GEAR COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/076770
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a controllable valve gear component (1) comprising at least two parts (2, 3) that can move axially or pivotally relative to one another and at least one locking means (4) having a piston. For locking purposes, said locking means (4) can be displaced from one part (2) in the direction of the other part (3) in such a way that it overreaches a joint face (5) between said parts (2, 3) and extends in certain areas in a locating hole (7) such as a borehole of the other part (3). The valve gear component (1) is provided with a pre-wearing in the locking area between the locating hole (7) and the locking means (4) before being mounted in the internal combustion engine. Owing to said pre-wearing (setting), little additional wear in the locking area occurs during operation of the internal combustion engine. This enhances the setting range (EB) for the locking play (VS) during assembly of the cam follower, whereby, for example, grouping, can be rendered less complicated.

Inventors:
FARIA CHRISTOF (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/000305
Publication Date:
September 18, 2003
Filing Date:
January 15, 2003
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
FARIA CHRISTOF (DE)
International Classes:
F01L1/14; F01L13/00; (IPC1-7): F01L1/24; F01L1/14; F01L13/00
Foreign References:
EP0652353A11995-05-10
EP0323234A11989-07-05
DE19804952A11999-08-12
EP0843078A11998-05-20
DE19604866A11997-08-14
US5351661A1994-10-04
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1 - 3 Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von schaltbaren Ventiltriebsgliedern einer Brenn kraftmaschine, wobei jedes Ventiltriebsglied (1) wenigstens zwei zueinander relativ axialoder verschwenkbewegliche Teile (2,3) und zumindest ein Verriegelungsmittel (4) wie einen Kolben hat, welches Verriegelungsmittel (4) zum Zweck einer Verriegelung derartig von einem in Richtung zum an deren Teil (2,3) verlagerbar ist, daß es eine Trennfläche (5) zwischen den Teilen (2,3) übergreift und in einer Aufnahme (7) wie einer Bohrung des anderen Teils (3) abschnittsweise verläuft, gekennzeichnet durch folgende Schritte, denen auch weitere Schritte zwischengelagert sein können, f) Messen eines Verriegelungsspiels (VS) am jeweiligen Ventiltriebsglied (1), d. h. des Relativwegs, welchen das eine Teil (3) relativ zum anderen Teil (2) im Verriegelungszustand des Verriegelungsmittels (4) in Nok kenhubrichtung zurücklegt, bis das Verriegelungsmittel (4) in seiner Auf nahme (7) verspannt ist ; g) Vergleichen ob das Verriegelungsspiel (VS) des jeweiligen Ventiltriebs glieds (1) innerhalb eines Einstellbereichs (EB) für Verriegelungsspiele (VS) an Ventiltriebsgliedern gleichen Typs für Brennkraftmaschinen glei chen Typs liegt und Bereithalten der entsprechenden Ventiltriebsglieder ; h) Aufbringen einer zeitlich und kräftemäßig definierten Kraft (F) auf jedes entsprechende Ventiltriebsglied (1) in seine Verspannrichtung derart, daß eine Erhöhung des Verriegelungsspiels (VS) durch Vorverschleiß/ Setzen im Kontaktbereich zwischen der Aufnahme (7) und dem Verrie gelungsmittel (4) stattfindet ; i) Vergleichen ob das erhöhte Verriegelungsspiel (VS) des jeweiligen Ven tiltriebsglieds (1) innerhalb eines Einstellbereichs (EBV) für erhöhte Ver riegelungsspiele (VS) an Ventiltriebsgliedern (1) gleichen Typs für Brennkraftmaschinen gleichen Typs liegt und Bereithalten der entspre chenden Ventiltriebsglieder (1) ; j) Einbau der entsprechenden Ventiltriebsglieder (1) in die Brennkraftma schine.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft (F) zeitlich veränderlich wie pulsierend aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft (F) durch einmalige Einwirkung aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Verriegelungsspiels (VS) am jeweiligen Ventiltriebsglied (1) im Schritt c) des Kennzeichens des Anspruchs 1 deutlich größer ist, als eine restliche Erhöhung des verschleißbedingten Verriegelungsspiels (VS) an diesem Ventiltriebsglied (1) während dessen gesamter Einsatzzeit in der Brenn kraftmaschine.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das jeweilige Ventiltriebsglied (1) eine Rolle (8) als unmittelbares Nockenfolgeteil aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kraft (F) am jeweiligen Ventiltriebsglied (1) im Schritt c) des Kennzeichens des Anspruchs 1 derartig appliziert wird, daß die Rolle (8) in deren Fluß nicht eingebunden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft (F) am jeweiligen Ventiltriebsglied (1) im Schritt c) des Kennzeichens des An spruchs 1 so aufgebracht wird, daß lediglich oder hauptsächlich die unmit telbar im Verriegelungsbereich liegenden Bauteile belastet werden.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß als schaltbare Ventiltriebsglieder (1) Rollenstößel für Stößel stangentriebe vorgesehen sind.
8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß als schaltbare Ventiltriebsglieder (1) Tassenstößel, Abstüt elemente, Ventiltriebsbrücken oder Hebelgruppen eingesetzt sind.
9. Schaltbares Ventiltriebsglied (1) mit wenigstens zwei zueinander relativ axialoder verschwenkbewegliche Teilen (2,3) und zumindest einem Ver riegelungsmittel (4) wie einem Kolben, welches Verriegelungsmittel (4) zum Zweck einer Verriegelung derartig von einem in Richtung zum anderen Teil (2,3) verlagerbar ist, daß es eine Trennfläche (5) zwischen den Teilen (2, 3) übergreift und in einer Aufnahme (7) wie einer Bohrung des anderen Teils (3) abschnittsweise verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß das Ven tiltriebsglied (1) im Zustand vor dessen Montage in die Brennkraftmaschine mit einem Vorverschleiß im Verriegelungsbereich zwischen Aufnahme (7) und Verriegelungsmittel (4) versehen ist.
10. Ventiltriebsglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Vorverschleiß erzieltes Verriegelungsspiel (VS) im Verriege lungsbereich größer ist, als eine restliche Erhöhung des verschleißbeding ten Verriegelungsspiels (VS) an diesem Ventiltriebsglied (1) während des sen gesamter Einsatzzeit in der Brennkraftmaschine.
Description:
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON SCHALTBAREN VENTILTRIEBSGLIEDERN EINER BRENNKRAFT MASCHINE UND SCHALTBARES VENTILTRIEBSGLIED Bezeichnung der Erfindung Verfahren zur Herstellung von schaltbaren Ventiltriebsgliedern einer Brennkraft- maschine Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schaltbaren Ventil- triebsgliedern einer Brennkraftmaschine, wobei jedes Ventiltriebsglied wenig- stens zwei zueinander relativ axial-oder verschwenkbewegliche Teile und zu- mindest ein Verriegelungsmittel wie einen Kolben hat, welches Verriegelungs- mittel zum Zweck einer Verriegelung derartig von einem in Richtung zum ande- ren Teil verlagerbar ist, daß es eine Trennfläche zwischen den Teilen über- greift und in einer Aufnahme wie einer Bohrung des anderen Teils abschnitts- weise verläuft.

Hintergrund der Erfindung Ein derartiges Ventiltriebsglied, hier als schaltbarer Rollenstößel für einen Stö- ßelstangentrieb hergestellt, geht aus der DE 198 04 952, Figur 2, hervor. Ge- zeigt sind zwei sich diametral gegenüberliegende Kolben als Verriegelungs- mittel, welche für den Verriegelungsfall in je eine Aufnahme eines Außenteils des Ventiltriebsglieds verlagerbar sind. Die dabei in Figur 4 offenbarte Verrie- gelung ist stets spielbehaftet. Dieses Verriegelungsspiel, also ein Relativweg, welchen ein die Verriegelungsmittel aufweisendes Innenelement relativ zu dem Außenteil bei Verriegelung und Nockenhub zurücklegt, ist zwar als Minimal- spiel notwendig, damit die Verriegelung realisiert werden kann, jedoch ande-

rerseits als zusätzlicher Leerweg auf den Ventilhub abzubilden. Vor Einbau in die Brennkraftmaschine schwankt dieses Spiel von Nockenfolger zu Nocken- folger. Die Varianz dieses Spiels wird innerhalb eines definierten Einstellbe- reichs für Verriegelungsspiele vorgegeben.

Nach Einbau in die Brennkraftmaschine kommt es zu einer verschleißbeding- ten Erhöhung des Verriegelungsspiels am einzelnen Nockenfolger. Diese wird insbesondere durch Glättung der Materialoberflächen, Materialverfestigung, Beseitigung der sogenannten Kantenträger, Abplattungen etc. verursacht. All- gemein gesagt finden somit im Verriegelungsbereich plastische und somit dau- erhafte Verformungen statt, welche die vorgenannte Erhöhung des Verriege- lungsspiels bewirken. Klar ist, daß während des Betriebs der Brennkraftma- schine das sich erhöhende Verriegelungsspiel nur innerhalb eines definierten Streubereichs für Verriegelungsspiele liegen darf. Die Qualität des Motorbe- triebs profitiert stark von einem sehr kleinen Streubereich der Verriegelungs- spiele bei allen gleichartigen Ventiltriebsgliedern.

Bei dem aus der DE 198 04 952 vorbekannten Nockenfolger muß ein sehr eng gehaltener Einstellbereich des Verriegelungsspiels vor dem Motorbetrieb ferti- gungs-und meßtechnisch garantiert werden, um den breiteren Streubereich des Verriegelungsspiels während des Motorbetriebs in den vorgegebenen Grenzen zu halten. Dieser eben genannte enge Einstellbereich erfordert äu- ßerst aufwändige Gruppierungsmaßnahmen während der Montage. Damit ein- her geht ein unerwünscht großer Aufwand an Feinmeßmitteln bzw. eine relativ große Menge an Ausschuß oder Nacharbeit.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von schalt- baren Ventiltriebsgliedern zu schaffen, bei dem der Einstellbereich für Verrie-

gelungsspiele deutlich gegenüber bisherigen Einstellbereichen vergrößert wer- den kann bzw. ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnen- den Teils des Anspruchs 1 gelöst. Demnach werden folgende Schritte erfin- dungsgemäß vorgeschlagen : a) Messen eines Verriegelungsspiels am jeweiligen Ventiltriebsglied, d. h. des Relativwegs, welchen das eine Teil relativ zum anderen Teil im Ver- riegelungszustand des Verriegelungsmittels in Nockenhubrichtung zu- rücklegt, bis das Verriegelungsmittel in seiner Aufnahme verspannt ist ; b) Vergleichen ob das Verriegelungsspiel des jeweiligen Ventiltriebsglieds innerhalb eines Einstellbereichs für Verriegelungsspiele an Ventiltriebs- gliedern gleichen Typs für Brennkraftmaschinen gleichen Typs liegt und Bereithalten der entsprechenden Ventiltriebsglieder ; c) Aufbringen einer zeitlich und kräftemäßig definierten Kraft auf jedes ent- sprechende Ventiltriebsglied in seine Verspannrichtung derart, daß eine Erhöhung des Verriegelungsspiels durch Vorverschleiß/Setzen im Kontaktbereich zwischen der Aufnahme und dem Verriegelungsmittel stattfindet ; d) Vergleichen ob das erhöhte Verriegelungsspiel des jeweiligen Ventil- triebsglieds innerhalb eines Einstellbereichs für erhöhte Verriegelungs- spiele an Ventiltriebsgliedern gleichen Typs für Brennkraftmaschinen gleichen Typs liegt und Bereithalten der entsprechenden Ventiltriebs- glieder ;

e) Einbau der entsprechenden Ventiltriebsglieder in die Brennkraftmaschi- ne.

Durch diese Maßnahmen sind die eingangs beschriebenen Nachteile wir- kungsvoll vermieden. Durch den erfindungsgemäß vor der Montage des jewei- ligen Nockenfolgers aufgebrachten"Vorverschleiß"erfolgt während des Betrie- bes des Motors nur noch ein relativ geringer"Nachverschleiß". Somit ergibt sich bei konstant vorgegebenem Streubereich der Verriegelungsspiele wäh- rend des Betriebs des Motors eine deutliche Erweiterung des Einstellbereichs der Verriegelungsspiele vor dem Betrieb des Motors, also bei Montage des Nockenfolgers. Selbstverständlich streut der Einstellbereich nach dem Aufbrin- gen des Vorverschleißes ebenfalls in beide Richtungen. Dies wird bei Bemes- sung des Einstellbereichs vor dem Aufbringen des Vorverschleißes berück- sichtigt.

Der deutlich breiter liegende Einstellbereich für die Verriegelungsspiele bringt beispielsweise eine Entfeinerung des Gruppierungsaufwandes bei Montage mit sich. Es kann auch festgestellt werden, daß die Meßgenauigkeit während der Fertigung und Montage heruntergefahren werden kann bzw. das weniger Aus- schuß oder Nacharbeit wegen nicht eingehaltener Verriegelungsspieltoleranz vorliegt.

Die Kraft wird zweckmäßigerweise und gemäß einer Konkretisierung der Erfin- dung so aufgebracht, daß sie lediglich die im Verriegelungsbereich liegenden Bauteile belastet. Ansonsten könnte es nach Aufbringen des Vorverschleißes dazu kommen, daß aufgrund dieser"Zeitraffermethode"Bauteile des Ventil- triebsglieds unerwünscht deformiert werden. Insbesondere ist hier an eine Rolle, die ggf. wälzgelagert sein kann, als unmittelbaren Nockengegenläufer am schaltbaren Ventiltriebsglied gedacht. Aber auch im Bereich einer Anlage- fläche einer Stößelstange (im Falle einer Ausbildung als schaltbarer Rollenstö- ßel) könnte es bei nicht genügender Vorsicht zu unerwünschten Deformationen kommen.

Weitere zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung beziehen sich darauf, wie die Kraft zur Erzielung des Vorverschleißes eingebracht wird. Beispielsweise ist vorgeschlagen, die Kraft pulsierend zu applizieren, wobei jedoch gleicher- maßen auch an eine einmalige Einwirkung gedacht wird. Letztgenannte Maß- nahme ist ggf. bei einer Massenfertigung vorteilhaft.

Des weiteren ist es vorgesehen, die Erhöhung des Verriegelungsspiels durch Aufbringen der definierten Kraft so zu realisieren, daß diese Erhöhung deutlich größer als eine restliche Erhöhung des verschleißbedingten Verriegelungs- spiels ist. Ggf. ist es jedoch auch denkbar, nur einen Teil der erst im Betrieb des Motors stattfindenden Erhöhung des Verriegelungsspiels im vorhinein schon abzubilden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gleichermaßen bei schaltbaren Ventil- triebsgliedern wie den genannten Rollenstößeln, aber auch bei Tassenstößeln, Abstützelementen, Ventiltriebsbrücken oder Hebelgruppen (Kipp-, Schlepp-, o. bspw. Schwinghebel) eingesetzt werden.

Ein weiterer Anspruch bezieht sich alternativ auf ein schaltbares Ventiltriebs- glied, bei dem allgemein gesagt ein Vorverschleiß im Verriegelungsbereich zwischen dessen Aufnahme und Verriegelungsmittel hergestellt ist. Zu den Vorteilen hierzu siehe vorhergehende Diskussion.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen : Figur 1 In einem Längsschnitt ein als Rollenstößel ausgebildetes Ventiltriebsglied und

Figur 2 zur näheren Erläuterung der erfindungsgemäßen Maß- nahmen ein Diagramm mit Darstellung der Einstellbereiche des Verriegelungsspiels.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Aus Figur 1 geht ein Ventiltriebsglied 1 hervor, welches hier als Rollenstößel hergestellt ist. Es besteht aus einem äußeren Teil 3, in welchem relativ axial beweglich zu diesem ein inneres Teil 2 eingebaut ist. In einer als Durchgangs- bohrung ausgebildeten Aufnahme 6 des Teils 2 sind zwei sich diametral ge- genüberliegende Verriegelungsmittel 4 angeordnet. Diese verlaufen im nicht verriegelten Zustand des Ventiltriebsglieds 1 vollständig in ihrer Aufnahme 6 und sind hier als Kolben ausgebildet. Den Verriegelungsmitteln 4 liegt in einer Nockenhubstellung je eine komplementäre Aufnahme 7 im äußeren Teil 3 für den Verriegelungsfall gegenüber. Im Fall der Verriegelung, die zeichnerisch gezeigt ist, welche hier über die Kraft einer Druckfeder 10 bewerkstelligt wird, übergreifen somit die Verriegelungsmittel 4 eine Trennfläche 5 zwischen den Teilen 2,3 und verlaufen abschnittsweise in ihren Aufnahmen 7.

Des weiteren hat das Ventiltriebsglied 1 an einem Ende einer Rolle 8 als un- mittelbaren Nockengegenläufer.

Dargestellt ist, daß sich das äußere Teil 3 mit einem geringfügigen Ringbereich an einer Abstützung 9 anlehnt. Des weiteren ist an einem der Rolle 8 gegen- überliegenden Abschnitt des inneren Teils 2 eine Kraft F eingezeichnet. Diese Kraft F steht hier für eine nachfolgend näher erläuterte definierte Kraft, welche vor dem Einbau des Ventiltriebsglieds 1 in die entsprechende Brennkraftma- schine in Verspannrichtung des Ventiltriebsglieds 1 aufgebracht wird, um das Verriegelungsspiel VS definiert zu erhöhen. Das Verriegelungsspiel VS ist auch in Figur 1 eingetragen. Es steht für einen Relativweg, welchen das innere Teil 2 relativ zum äußeren Teil 3 im dargestellten Verriegelungszustand der

Verriegelungsmittel 4 bei Nockenhub zurücklegt, bis das Verriegelungsmittel 4 in seiner Aufnahme 7 verspannt ist (siehe auch Beschreibungseinleitung).

Beispielsweise wird diese o. g. Kraft F pulsierend aufgebracht, um somit vor- teilhafterweise einen Großbereich des während des Betriebes des Motors stattfindenden weiteren Setzvorgangs im Verriegelungsbereich (Erhöhung des Verriegelungsspiels VS) vorwegzunehmen.

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf Figur 2 in Verbindung mit Figur 1 jetzt verwiesen."SB"steht für einen Streubereich des Verriegelungsspiels während des Betriebs des Motors, innerhalb dessen sich das Verriegelungsspiel VS von Ventiltriebsgliedern gleichen Typs für Brenn- kraftmaschinen gleichen Typs über einen definierten Zeitraum t, vorteilhafter- weise die Lebensdauer der Brennkraftmaschine, bewegen darf. Idealerweise ist der Streubereich SB, also ein Bereich zwischen minimalem Verriegelungs- spiel VSmin und maximalem Verriegelungsspiel VSmax, relativ schmal gehalten.

Klar ist, daß in der Praxis und bei längerem Motorbetrieb quasi kein Nockenfol- ger mit einem Verriegelungsspiel VS zu finden ist, welches sich im Bereich VSmin bewegt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird sozusagen der Verschleiß, also eine Erhöhung des Verriegelungsspiels VS, hauptsächlich in den Bereich der Montage M vorverlegt. Somit ergibt sich bei festgelegtem Streubereich SB eine signifikante"Verbreiterung"des Einstellbereichs mit Vor- verschleiß EBV und hierdurch auch ein deutlich größerer Einstellbereich EB vor Einbringung des Vorverschleißes. Somit kann der Einstellbereich EB des Verriegelungsspiels VS relativ breit gehalten werden, was zu den beschrei- bungseinleitend dargestellten Vorteilen, wie beispielsweise einer Entfeinerung des Gruppierungsaufwandes in Fertigung und Montage führt.

Der Einstellbereich mit Vorverschleiß (EBV) ist, wie der Fachmann leicht er- kennt, deshalb breiter als der Einstellbereich EB ohne Vorverschleiß gehalten, weil die Erhöhung des Verriegelungsspiels VS durch Aufbringen der definierten Kraft F auch toleranzbehaftet ist.

Liste der Bezugszahlen und-zeichen 1 Ventiltriebsglied 2 Teil 3 Teil 4 Verriegelungsmittel 5 Trennfläche 6 Aufnahme 7 Aufnahme 8 Rolle 9 Abstützung 10 Druckfeder F Kraft VS Verriegelungsspiel t Zeit M Montage B Betrieb des Motors EB Einstellbereich EBV Einstellbereich mit Vorverschleiß <BR> VS, i, Minimales Verriegelungsspiel<BR> VSmax Maximales Verriegelungsspiel SB Streubereich des Verriegelungsspiels