DE4033688A1

DE4033688A1 - Lightweight rocker for use between can and valve - has baseplate and curved bow sides made of FRP with injection moulded braces and centre bearing

Info

Publication number: DE4033688A1
Application number: DE4033688A
Authority: DE
Inventors: Juergen Korinth
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1992-04-30

Abstract

A rocker is mainly made of FRP and has a base plate to support the cam and valve, with at least one stiffening piece joining its ends. The baseplate (1) is attached to the strengthening bow (2) at each side, both plate and bows being made of FRP e.g. from prepreg which has cut-outs (4a-4c). The prepreg is moulded from the base with low sides, all the fibres being unidirectionally disposed. Stiffening braces (5) join the top bows and base. A bearing (6) for the rocker is in the structure and, as well as the braces (5), is injection moulded. Contacts (7) fit into the holes (4a,4c) in the base and are e.g. glued in position. These meet the cam or valve. The complete prod. saves 36% of the original wt. ADVANTAGE - It is efficiently designed in FRP and for simple prodn. (1/3)

Description

Die Erfindung betrifft einen Kipphebel, der den Hub eines Nockens auf ein Ventil überträgt und der im wesentlichen aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Ein derartiger Kipphebel ist beispielsweise in der DE 32 43 897 C2 ge zeigt. Selbstverständlich fallen auch die als Schwinghe bel oder Schlepphebel bezeichneten Übertragungselemente unter den Begriff des Kipphebels.The invention relates to a rocker arm, the stroke of a Transfers cam to a valve and essentially consists of fiber-reinforced plastic. Such one Rocker arm is ge for example in DE 32 43 897 C2 shows. Of course, they also fall as Schwinghe bel or rocker arms designated transmission elements under the concept of the rocker arm.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Hinblick auf den ausgewählten Werkstoff, nämlich faserverstärkten Kunst stoff, optimal gestalteten Kipphebel aufzuzeigen. Zur Lö sung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs vorgesehen, vorteilhafte Aus- und Wei terbildungen beschreiben die Unteransprüche. Darüber hi naus wird ein vorteilhaftes Fertigungsverfahren angege ben.The object of the invention is one in terms of selected material, namely fiber-reinforced art fabric, optimally designed rocker arm. To Lö Solution to this task are the characteristic features of the provided the first claim, advantageous Aus and Wei Further training describes the subclaims. Hi there An advantageous manufacturing process is specified ben.

Erfindungsgemäß besteht der Kipphebel aus einer Boden platte sowie zumindest einem Spannbogen, der die Endbe reiche der Bodenplatte miteinander verbindet. Dieser Spannbogen verleiht der Bodenplatte, an der sich letztendlich der Nocken und das Ventil ggf. unter Zwi schenschaltung weiterer Übertragungselemente abstützen, die erforderliche Stabilität. Gleichzeitig ist jedoch im Bereich zwischen dem Spannbogen und der Bodenplatte kein oder allenfalls nur wenig Material vorhanden, so daß ein erfindungsgemäßer Kipphebel äußerst leicht baut. Beson ders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die den Kunststoff verstärkenden Fasern (Kohlefasern, Glasfa sern, Aramid-Fasern) im wesentlichen gleichgerichtet sind, da dies dem Kipphebel eine optimale Biegesteifig keit verleiht (Merkmal des Anspruchs 7). Daneben können im Kunststoffmaterial aber auch einige unter einem Winkel von 30° bis 45° geneigt verlaufende Gewebelagen vorgese hen sein, um auch eine ausreichende Torsionssteifigkeit sicherzustellen.According to the invention, the rocker arm consists of a floor plate as well as at least one tension arch, which is the Endbe rich connects the base plate. This The arch gives the base plate to which it is attached ultimately the cam and the valve, if necessary, under intermediate support circuitry of further transmission elements, the required stability. At the same time, however, Area between the arch and the base plate none or possibly only a little material, so that a Rocker arm according to the invention is extremely lightweight. Especially it is advantageous in this context if the the plastic reinforcing fibers (carbon fibers, glass fa star, aramid fibers) essentially in the same direction are, as this gives the rocker arm an optimal flexural stiffness confers speed (feature of claim 7). Next to it in the plastic material but also some at an angle The fabric layers are inclined from 30 ° to 45 ° hen to also have sufficient torsional rigidity ensure.

Aus Symmetriegründen bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis empfiehlt es sich, auf beiden Seiten des Kipphebels je einen Spannbogen vorzusehen. Insbesondere für einen der artigen Kipphebel eignet sich das im folgenden beschrie bene Fertigungsverfahren: Hiernach liegt der Faserverbundwerkstoff in Form eines Prepregs vor und weist dabei im wesentlichen die Kontur der Bodenplatte mit den daneben in der gleichen Ebene liegenden Spannbögen auf. Dieser Prepreg wird in den Trennfugen von Spannbögen und Bodenplatte eingeschnitten, wonach die Spannbögen in die gewünschte Form gezogen wer den können. Selbstverständlich muß der Kunststoff hierzu in einem verformbaren Zustand vorliegen, d. h. daß ein Thermoplast entsprechend erwärmt wird bzw. ein Duroplast noch nicht ausgehärtet ist.For reasons of symmetry while saving weight it is recommended to depending on both sides of the rocker arm to provide an arch. Especially for one of the like rocker arm is suitable as described below bene manufacturing processes: According to this, the fiber composite material is in the form of a Prepregs before and essentially shows the contour the bottom plate with those next to it on the same level lying arches on. This prepreg is in the Cut-in joints of arches and base plate, after which the arches are drawn into the desired shape that can. Of course, the plastic has to do this be in a deformable state, d. H. the existence Thermoplastic is heated accordingly or a thermoset has not yet hardened.

Eine weitere Versteifung des Kipphebels ergibt sich mit den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4. Danach können neben einer stabilisierenden wannenförmigen Gestaltung des Bo denteiles zwischen diesem sowie dem Spannbogen bzw. den Spannbögen Stützstreben vorgesehen sein, wobei diese Stützstreben auch plattenförmig gestaltet sein können und hierbei die beiden Spannbögen miteinander verbinden. Diese Stützstreben können dabei durch eine Spritzguß-Ver bindungstechnik angeformt werden.Another stiffening of the rocker arm results with the features of claims 3 and 4. Thereafter, in addition a stabilizing trough-shaped design of the Bo part between this and the arch or the Arches support struts may be provided, these Support struts can also be designed plate-shaped and connect the two arches with each other. This support struts can by an injection molding Ver binding technology can be molded.

Beispielsweise durch die gleiche Technik kann auch ein Kipphebellager am Spannbogen und/oder an der Bodenplatte angebunden werden. Dabei kann dieses Kipphebellager bei geeigneter Gestaltung auch die Funktion der Stützstreben übernehmen. Weiterhin wird vorgeschlagen, in die Boden platte Gleitelemente einzusetzen, die als Reibpartner mit einem Nocken, einem Ventil oder geeigneten Übertragungs elementen zusammenwirken. Diese beispielsweise kugelkopf artig gestalteten Gleitelemente können dabei angeklebt werden.For example, by using the same technique Rocker arm bearings on the clamping arch and / or on the base plate be connected. This rocker arm bearing can suitable design also the function of the support struts take over. It is also proposed in the ground use flat sliding elements that act as a friction partner a cam, valve or suitable transmission elements interact. This, for example, ball head well-designed sliding elements can be glued will.

Das im folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsbei spiel dient der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt:The preferred embodiment described below game serves to explain the invention in more detail. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemä ßen Kipphebel, Fig. 1 shows a longitudinal section through an inventive SEN rocker arm,

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1, sowie Fig. 2 shows the section AA from Fig. 1, and

Fig. 3 die Aufsicht auf ein Prepreg zur Herstellung dieses Kipphebels. Fig. 3 shows the supervision of a prepreg for the production of this rocker arm.

Der gezeigte Kipphebel besteht u. a. aus einer Boden platte 1, sowie zwei die Endbereiche 1a, 1b der Boden platte miteinander verbindenden Spannbögen 2. Die Boden platte 1 sowie die Spannbögen 2 bestehen aus faserver stärktem Kunststoff (CFK, GFK, AFK) und können aus einem Prepreg, wie es Fig. 3 zeigt, gefertigt werden. Dieses Prepreg wird vor dem Umformprozeß an den Trennfugen 3 zwischen der Bodenplatte 1 und den Spannbögen 2 einge schnitten, sowie mit Durchbrechungen 4a, 4b, 4c, deren Bedeutung später noch erläutert wird, versehen. Beim an schließenden Umformprozeß wird der mittlere breite Be reich des Prepregs, d. h. der Bereich der Bodenplatte 1 zu einer Wanne mit niedrigen Seitenwänden geformt, wie insbesondere Fig. 2 zeigt. Die beiden seitlichen Prepreg-Teile, also das Material für die Spannbögen 2, die im we sentlichen aus unidirektionalen Faserpaketen bestehen, werden nach oben gezogen und dabei nach innen geklappt, so daß sie mit dem Wannenrand des Bodenteiles 1 in einer Ebene liegen (vgl. ebenfalls Fig. 2).The rocker arm shown consists, among other things, of a base plate 1 and two end plates 1 a, 1 b of the base plate connecting arches 2 . The bottom plate 1 and the arches 2 are made of fiber reinforced plastic (CFRP, GFK, AFK) and can be made from a prepreg, as shown in FIG. 3. This prepreg is cut before the forming process at the joints 3 between the base plate 1 and the arches 2 , and with openings 4 a, 4 b, 4 c, the meaning of which will be explained later. At the closing forming process, the medium wide loading area of the prepreg, ie the area of the base plate 1, is formed into a tub with low side walls, as shown in particular in FIG. 2. The two side prepreg parts, i.e. the material for the tensioning arches 2 , which essentially consist of unidirectional fiber packs, are pulled upwards and folded inwards so that they lie in one plane with the tub edge of the base part 1 (cf. also Fig. 2).

Zwischen Spannbogen 2 und Bodenplatte 1 sind Stützstreben 5 vorgesehen. Diese Stützstreben 5 erhöhen die Steifig keit des Kipphebels und werden beispielsweise in einem Spritzgußprozeß angespritzt. Abweichend von der in Fig. 2 in der linken Bildhälfte dargestellten Ausführungsform können diese Stützstreben auch die beiden Spannbögen 2 miteinander verbinden. Eine derartige Funktion übernimmt jedoch auch das in der rechten Bildhälfte von Fig. 2 bruchstückhaft dargestellte Kipphebellager 6, das eben falls an die Bodenplatte 1 sowie die Spannbögen 2 ange spritzt ist und sich hierbei u. a. in der Durchbrechung 4b in der Bodenplatte 1 abstützt. Wie ersichtlich, ist das Kipphebellager 6 so ausgebildet, daß es eine herkömm liche Kipphebelachse aufnehmen kann.Support struts 5 are provided between the clamping arch 2 and the base plate 1 . These support struts 5 increase the stiffness of the rocker arm and are injected, for example, in an injection molding process. In a departure from the embodiment shown in FIG. 2 in the left half of the figure, these support struts can also connect the two arches 2 to one another. However, such function also takes the Rocker Arm fragmentarily shown in the right half of Fig. 2 6, which is flat if attached to the bottom plate 1 and the clamping sheets 2 injected and in this case, inter alia, b in the opening 4 is supported in the base plate 1. As can be seen, the rocker arm bearing 6 is designed so that it can accommodate a conven union rocker arm axis.

In die weiteren Durchbrechungen 4a, 4c der Bodenplatte 1 sind Gleitelemente 7 eingesetzt und dabei beispielsweise mit der Bodenplatte 1 verklebt, mit denen dann beispiels weise ein Nocken oder ein Ventil in Berührung kommt. Un tersuchungen an einem gezeigten Kipphebel ergaben eine vorteilhafte Massenreduzierung auf 36% des Driginalbau teiles. Reduziert auf den Nocken ergab sich dadurch für das Trägheitsmoment eine Reduzierung auf 27% des Origi nalzustandes.In the further openings 4 a, 4 c of the base plate 1 sliding elements 7 are used and, for example, glued to the base plate 1 , with which a cam or a valve comes into contact, for example. Investigations on a rocker arm shown showed an advantageous reduction in mass to 36% of the original part. Reduced on the cams, this resulted in a reduction in the moment of inertia to 27% of the original condition.

Claims

1. rocker arm, which transmits the stroke of a cam to a valve, and which consists essentially of fiber-reinforced plastic, characterized by a base plate ( 1 ) serving to support the cam and valve, the end regions ( 1 a, 1 b) of which at least a bow ( 2 ) are connected to each other.

2. Rocker arm according to claim 1, characterized in that on both sides of the rocker arm each a clamping arch ( 2 ) runs.

3. rocker arm according to claim 1 or 2, characterized in that the base plate ( 1 ) is wan-shaped.

4. rocker arm according to one of claims 1 to 3, characterized in that support struts ( 5 ) between tween base plate ( 1 ) and clamping arch ( 2 ).

5. Rocker arm according to one of claims 1 to 4, characterized in that a rocker arm bearing ( 6 ) is connected to the clamping arch ( 2 ) and / or to the base plate ( 1 ).

6. Rocker arm according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the base plate ( 1 ) sliding elements ( 7 ) are used as a friction partner for the cam, for the valve or for transmission elements.

7. rocker arm according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fiber orientation in is essentially unidirectional.