AT5130U1 - Stösselstange, insbesondere für eine ventilbetätigungseinrichtung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stößelstange (1), insbesondere für eine Ventilbetätigungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche im Wesentlichen hohl ausgeführt ist, mit einem vorzugsweise mittig zwischen den Enden (1a, 1b) der Stößelstange (1) angeordneten Bereich (5) maximalen Querschnittes. Um auf möglichst einfache Weise eine Stößelstange (1) mit hoher Knicksteifigkeit und geringem Gewicht zu schaffen, ist vorgesehen, dass die Stößelstange (1) aus einem ersten und einem zweiten, im Wesentlichen hohl ausgeführten Stangenteil (2, 3) besteht, welche Stangenteile (2, 3) jeweils einen maximalen Querschnitt im Bereich einer offenen Stirnseite (2b, 3b) aufweisen, wobei die Stangenteile (2, 3) an ihren Stirnseiten (2b, 3b) miteinander unlöslich verbunden sind.

Description

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  Die Erfindung betrifft eine Stösselstange, insbesondere für eine Ventilbetätigungs- einrichtung einer Brennkraftmaschine, welche im Wesentlichen hohl ausgeführt ist, mit einem vorzugsweise mittig zwischen den Enden der Stösselstange ange- ordnetem Bereich maximalen Querschnittes, sowie ein Verfahren zur Herstellung der selben. 



  Es ist bekannt, Stösselstangen für Ventilbetätigungseinrichtungen von Brenn- kraftmaschinen hohl auszubilden. Gegenüber Stösselstangen aus Vollmaterial er- geben sich die Vorteile einer höheren Festigkeit und Knicksteifigkeit einerseits und eines geringeren Gewichtes andererseits. 



  Aus den Druckschriften US 4,850,315 A und US 5,027,763 A sind hohl ausge- führte Stösselstangen mit einem Bereich maximalen Querschnittes zwischen den beiden Enden der Stösselstange bekannt. Im Bereich des maximalen Querschnit- tes weist die Stösselstange einen grösseren äusseren Durchmesser auf als im Be- reich der Enden. Durch diese doppelkonische Formgebung kann die Festigkeit und Knicksteifigkeit der Stösselstange weiter erhöht werden. Die Stösselstange ist dabei einstückig ausgebildet und wird aus einem Rohr in einem Kaltumformpro- zess hergestellt, wobei beidseits des Bereiches maximalen Querschnittes das Rohr mit einem Werkzeug konisch verformt wird. In der gleichen Weise kann eine hohle Stösselstange mit einem von der Kreislinie abweichenden, unregelmä- &num;igen Querschnitt des Hohlraumes gefertigt werden, wie in der US 5,069,173 A beschrieben ist.

   Als Ausgangsmaterial wird dabei ein Rohr mit unregelmässigem Innenquerschnitt verwendet. Die derartige Herstellung einer einstückigen Stössel- stange ist relativ aufwendig. 



  Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach herstellbare Stösselstange mit hoher Knickfestigkeit und geringen Gewicht zu schaffen. 



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Stösselstange aus einem ersten und einem zweiten, im Wesentlichen hohl ausgeführten Stangenteil be- steht, welche Stangenteile jeweils einen maximalen Querschnitt im Bereich einer offenen Stirnseite aufweisen, wobei die Stangenteile an ihren offenen Stirnseiten miteinander unlöslich verbunden sind. Die beiden Stangenteile können somit ge- trennt hergestellt werden, was eine flexible Gestaltung der äusseren Form und des Hohlraumes ermöglicht. Die Verbindung der beiden Stangenteile kann dabei durch Schweissen, vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweissen, oder durch Kleben erfolgen. Alternativ dazu können die Stangenteile auch durch Pressen oder Verschrauben verbunden sein. 

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  Um den Herstellungsaufwand möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Stangenteile baugleich sind. 



  Eine besonders hohe Knickfestigkeit lässt sich erreichen, wenn der erste und der zweite Stangenteil im Wesentlichen die Form eines Kegels oder eines Kegelseg- mentes aufweisen, wobei die aneinander gefügten Stirnseiten der Stangenteile jeweils die Kegelbasis bilden. Knickgefährdete Bereiche können somit mit grö- &num;eren Durchmesser ausgeführt werden. Die höchsten Flächenpressungen treten an den vorzugsweise geschlossenen Enden der Stösselstange auf. Um die mecha- nische Belastung einerseits und das Gewicht andererseits so gering wie möglich zu halten, ist vorgesehen, dass die Wandstärke des Stangenteiles im Bereich der der offenen Stirnseite gegenüberliegenden, vorzugsweise geschlossen ausge- führten Seite am grössten ist. 



  Um eine möglichst starre Kraftübertragung, beispielsweise zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Stösselstange in Axialrichtung eine Federsteifigkeit von mindestens 30. 000 N/mm in Richtung der Achse der Stösselstange aufweist. 



  Zur weiteren Steigerung der Festigkeit der Stösselstange ist in einer besonders bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass die Stösselstange mit einem unter Druck stehenden Gas, vorzugsweise mit Stickstoff, befüllt ist, wobei vorzugs- weise der Gasdruck im Inneren der Stösselstange mindestens 50 bar, vorzugs- weise mindestens 100 bar beträgt. 



  Die Stösselstange kann dabei nach dem Fügevorgang mit Gas über eine eigene Füllöffnung erfolgen, welche nachträglich verschlossen wird. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Stangenteile in einem unter Druck ste- henden Arbeitsraum miteinander verbunden werden. 



  Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert. 



  Die Figur zeigt eine Stösselstange 1 für eine Ventilbetätigungseinrichtung einer Brennkraftmaschine. Die Achse der Stösselstange 1 ist mit 1' bezeichnet. Die Stö-   &num;elstange   1 besteht aus einem ersten Stangenteil 2 und einem zweiten Stange- teil 3. Die drehsymmetrischen Stangenteile 2,3 sind hohl ausgeführt, wobei der durch dünne Wände 2a, 3a eingeschlossene Hohlraum mit Bezugszeichen 6 be- zeichnet ist. 



  Jeder der beiden Stangenteile 2,3 weist eine kegelförmige Gestalt auf, wobei sich die Stangenteile 2,3 zu einer einer offenen Stirnseite 2b, 3b gegenüberlie- genden Seite 2c, 3c hin verjüngen. Die Seiten 2c, 3c sind im Ausführungsbeispiel 

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 geschlossen ausgeführt. Im Bereich der Seiten 2c, 3c weisen die Stangenteile eine grössere Wandstärke w auf als im Bereich der offenen Stirnseite. 



  Im Bereich der offenen Stirnseiten 2b, 3b sind die Stangenteile 2,3 aneinander gefügt und unlösbar miteinander verbunden. Die Verbindung wird vorteilhafter- weise durch Schweissen, beispielsweise Elektronenstrahlschweissen gebildet. Die Schweissnaht zwischen den beiden Stangenteilen 2, 3 ist mit Bezugszeichen 4 versehen. Alternativ dazu können die beiden Stangenteile 2,3 auch miteinander verklebt sein. 



  Zusammengefügt weist die Stösselstange 1 eine im Wesentlichen doppelkonische Form mit einem Bereich 5 maximalen Querschnittes auf. Der Bereich maximalen Querschnittes, welcher dem Bereich der Schweissnaht 4 entspricht, befindet sich vorteilhafterweise etwa mittig zwischen den beiden Enden la, 1b der Stössel- stange 1. 



  Um eine starre Kraftübertragung zwischen einer nicht weiter dargestellten No- ckenwelle und einem Gaswechselventil zu erreichen, wird als Material für die Stösselstange 1 ein Werkstoff mit einer möglichst hohen Federsteifigkeit, vorteil- hafterweise über 30.000 N/mm verwendet. 



  Um die Biege- und Knicksteifigkeit der Stösselstange 1 zu erhöhen, ist es beson- ders vorteilhaft, wenn der Hohlraum 6 innerhalb der Stösselstange 1 mit einem unter hohen Druck von beispielsweise über 100 bar stehenden Gas gefüllt ist. Als Gas kann dabei beispielsweise Stickstoff verwendet werden. Die Füllung kann nachträglich nach dem dauerhaften Zusammenfügen der beiden Stangenteile 2, 3 über eine eigens dafür vorgesehene Füllöffnung erfolgen, welche nachträglich verschlossen wird. Fertigungstechnisch einfacher ist es jedoch, den Fügevorgang selbst in einem unter Druck stehenden Arbeitsraum durchzuführen. Die Füllung der Stösselstange 1 kann dabei somit im selben Arbeitsschritt wie der Schweiss- oder Klebevorgang erfolgen. dadurch können weitere Fertigungsschritte einge- spart werden. 



  Die beschriebene Stösselstange 1 ermöglicht eine einfache und flexible Fertigung, wobei gegebenenfalls vor dem Zusammenfügen der Stangenteile 2, 3 der Quer- schnitt des Hohlraumes 6 entsprechend den Erfordernissen geformt werden kann. Insbesondere kann durch das beschriebene Herstellungsverfahren der Hohlraum 6 der Stösselstange 1 in axialer Richtung mit unterschiedlichen Profil ausgeführt werden.

Claims (14)

1. ANSPRÜCHE 1. Stösselstange (1), insbesondere für eine Ventilbetätigungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche im Wesentlichen hohl ausgeführt ist, mit einem vorzugsweise mittig zwischen den Enden (la, 1b) der Stösselstange (1) an- geordneten Bereich (5) maximalen Querschnittes, dadurch gekennzeich- net, dass die Stösselstange (1) aus einem ersten und einem zweiten, im Wesentlichen hohl ausgeführten Stangenteil (2, 3) besteht, welche Stan- genteile (2, 3) jeweils einen maximalen Querschnitt im Bereich einer offe- nen Stirnseite (2b, 3b) aufweisen, wobei die Stangenteile (2, 3) an ihren offenen Stirnseiten (2b, 3b) miteinander unlöslich verbunden sind.
2. 2. Stösselstange (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangenteile (2, 3) miteinander verschweisst, vorzugsweise elektronen- strahlverschweisst sind.
3. 3. Stösselstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stan- genteile (2,3) miteinander verklebt, verpresst oder verschraubt sind.
4. 4. Stösselstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer im Wesentli- chen doppelkonischen Form, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Stangenteil (2, 3) im Wesentlichen die Form eines Kegels oder eines Kegelsegmentes aufweisen, wobei die aneinander gefügten Stirnsei- ten (2b, 3b) der Stangenteile (2, 3) jeweils die Kegelbasis bilden.
5. 5. Stösselstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Stösselstange (1) in Axialrichtung eine Federsteifigkeit von mindestens 30.000 N/mm in Richtung der Achse (1') der Stössel- stange (1) aufweist.
6. 6. Stösselstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Stösselstange (1) mit einem unter Druck stehenden Gas, vorzugsweise mit Stickstoff, gefüllt ist.
7. 7. Stösselstange (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck im Inneren der Stösselstange (1) mindestens 50 bar, vorzugsweise mindestens 100 bar beträgt.
8. 8. Stösselstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Stangenteile (2, 3) baugleich sind.
9. 9. Stösselstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Wandstärke (w) des Stangenteiles (2, 3) im Bereich der <Desc/Clms Page number 5> der offenen Stirnseite (2b, 3b) gegenüberliegenden, vorzugsweise geschlos- sen ausgeführten Seite (2c, 3c) am grössten ist.
10. 10. Verfahren zur Herstellung einer im Wesentlichen hohl ausgeführten Stössel- stange (1), weiche vorzugsweise mittig zwischen den Enden (la, lb) einen Bereich (5) maximalen Querschnittes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter im Wesentlichen hohl ausgeführter Stan- genteil (2,3) im Bereich ihrer offenen Stirnseiten (2b, 3b) unlösbar mitein- ander verbunden werden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stangenteile (2,3) durch Elektronenstrahlschweissen miteinander verbunden werden.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile durch Kleben, Pressen oder Verschrauben miteinander verbunden werden.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stösselstange (1) mit einem unter Druck stehenden Gas, vorzugs- weise mit Stickstoff gefüllt wird, wobei der Gasdruck mindestens 50 bar, vorzugsweise mindestens 100 bar beträgt.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stangenteile (2,3) in einem unter Druck stehenden Ar- beitsraum miteinander verbunden werden.