DE10036810A1

DE10036810A1 - Verbindung zwischen zwei koaxial hintereinander angeordneten Schaftenden eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine und eines Ventilstellers

Info

Publication number: DE10036810A1
Application number: DE10036810A
Authority: DE
Inventors: Hermann Gaessler; Udo Diehl; Karsten Mischker; Rainer Walter; Bernd Rosenau; Juergen Schiemann; Christian Grosse; Georg Mallebrein; Volker Beuche; Stefan Reimer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-07
Also published as: DE50109559D1; EP1307636A1; CN1258640C; US6752116B2; CN1386159A; US20030029410A1; JP2004505194A; KR100777933B1; EP1307636B1; WO2002010558A1; KR20020032626A; HUP0202740A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen zwei koaxial hintereinander angeordneten Schaftenden (8, 10) eines Gaswechselventils (1) einer Brennkraftmaschine und einer Kolbenstange (2) eines Ventilstellers (4), mit wenigstens einem die Schaftenden (8, 10) zumindest teilweise umschließenden Kupplungskörpers (14). DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, daß zur Erzeugung eines die Stellbewegung des Ventilstellers (4) auf das Gaswechselventil (1) schlupflos übertragenden Haftreibschlusses zwischen je einem Schaftende (8, 10) und dem Kupplungskörper (14) letzterer durch die Wirkung wenigstens eines Spannkörpers (34, 36) radial gegen die beiden Schaftenden (8, 10) gespannt ist. Hierdurch kann einerseits die Dauerfestigkeit der Verbindung erhöht und andererseits deren Montage und Demontage vereinfacht werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Verbindung zwischen zwei koaxial hintereinander angeordneten Schaftenden eines Gaswechsel ventils einer Brennkraftmaschine und eines Ventilstellers, mit wenig stens einem die Schaftenden zumindest teilweise umschließenden Kupplungskörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Verbindung ist aus der EP 0 279 265 B1 bekannt, bei welcher der Kupplungskörper aus zwei Halbschalen besteht, deren radial äußere Umfangsflächen zylindrisch und deren radial innere Umfangsflächen komplementär konisch zu den sich zueinander ko nisch verjüngenden Enden einer Kolbenstange des Ventilstellers und einem Schaft des Gaswechselventils ausgebildet sind. Um die beiden Halbschalen am Auseinanderfallen zu hindern, ist über diese eine zy lindrische Überwurfhülse geschoben, welche an den Halbschalen durch die axiale Vorspannkraft einer sich am Boden der Überwurfhülse abstützenden Ventilfeder gehalten ist, wobei sich der Schaft des Gas wechselventils durch eine Öffnung im Boden der Überwurfhülse er streckt. Die beiden sich zueinander verjüngenden Schaftenden weisen endseitig tellerartig erweiterte Flansche auf, welche der durch die Halbschalen gebildete Kupplungskörper hintergreift, so daß die beiden Schaftenden durch den Kupplungskörper formschlüssig miteinander verbunden werden. Am formschlüssigen Übergang zwischen dem ko nischen Auslauf der Schaftenden und den endseitigen Flanschen ist der Querschnitt durch je eine ausgeprägte Kerbe geschwächt, was sich negativ auf die Dauerfestigkeit der Verbindung auswirkt. Dies stellt vor allem im Hinblick auf die hohe Lastwechselzahl, denen Gaswech selventüe von Brennkraftmaschinen ausgesetzt sind, einen erheblichen Nachteil dar.

Vorteile der Erfindung

Bedingt durch die reibschlüssige Verbindung zwischen dem Kupplungskörper und den Schaftenden sind keine Hinterschneidungen notwendig, welche als kerbartige Einschnitte den Querschnitt der Schaftenden und/oder des Kupplungskörpers schwächen würden. In folgedessen zeichnet sich die erfindungsgemäße Verbindung durch ei ne hohe Dauerfestigkeit aus.

Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Maßnahme ist die durch den Spannkörper auf den Kupplungskörper aufgebrachte Vor spannung einstellbar. Hierzu beinhaltet der Spannkörper wenigstens zwei gegeneinander axial verschraubbare Konusspannhülsen mit Ko nusflächen, welche gegen an der radial äußeren Umfangsfläche des Kupplungskörpers ausgebildete, konische Spannflächen verkeilbar sind, wobei abhängig vom Verschraubungsgrad der Konusspannhülsen eine definierte radiale Vorspannung zwischen dem Kupplungskörper und den Schaftenden erzeugbar ist. Dies ist vor allem im Hinblick auf die je nach Gaswechselventil oder Ventilsteller möglicherweise unter schiedliche Oberflächenbeschaffenheit und dementsprechend unter schiedliche Reibungszahl vorteilhaft, indem die für einen schlupflosen Haftreibschluß notwendige radiale Vorspannung gezielt eingestellt wer den kann.

Der Kupplungskörper ist in Umfangsrichtung gesehen mehrteilig ausgebildet und beinhaltet vorzugsweise wenigstens zwei sich zu einer Hülse ergänzende halbrohrförmige Kupplungskeile, von welchen jeder zwei an seiner radial äußeren Umfangsfläche hintereinander angeord nete, sich zueinander konisch erweiternde Spannflächen aufweist, von welchen je eine Spannfläche einer Konusfläche einer der Konusspann hülsen zugeordnet ist. Zweckmäßig sind beide Konusspannhülsen mit je einer Ansatzfläche für ein Schraubwerkzeug versehen.

Gemäß einer Weiterbildung sind zur Positionierung des Kupp lungskörpers an den Schaftenden am Kupplungskörper und je einem Schaftende vorzugsweise mit Spiel ineinander greifende Positionie rungsvorsprünge und Positionierungsausnehmungen vorgesehen. Da mit wird sichergestellt, daß der Kupplungskörper in definierter Lage ge gen die Schaftenden gespannt ist und es zu einer ausgeglichenen Flä chenüberdeckung kommt. Andererseits werden durch das spielbehaf tete Ineinandergreifen der Positionierungsvorsprünge und -ausnehmungen dauerfestigkeitsherabsetzende Kerbspannungen ver ringert. Gemäß einer zu bevorzugenden Maßnahme weisen die Kupp lungskeile an ihrer radial inneren, zylindrischen Umfangsfläche sich in Umfangsrichtung ersteckende Ringwülste auf, von welchen je ein Ringwulst je einer Ringnut eines Schaftendes zugeordnet ist. Die Ringwülste und Ringnuten haben einen im wesentlichen halbkreisför migen Querschnitt, wobei der Innenradius der Ringnuten größer ist als der Außenradius der Ringwülste, um einen direkten Werkstoffkontakt möglichst zu vermeiden und die durch die Ringnuten hervorgerufenen Kerbspannungen niedrig zu halten.

Schließlich ist die Verbindung zwischen dem Ventilsteller und dem Gaswechselventil vorzugsweise in einem zugängigen Bereich au ßerhalb eines Ventilstellergehäuses angeordnet ist. Dann ist ein Aus tausch von Gaswechselventil oder Ventilsteller im Reparaturfall sehr einfach möglich, eine Zerlegung des Ventilstellers ist hierfür nicht not wendig.

Durch die weiteren in den Unteransprüchen aufgeführten Maß nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Querschnittsdarstellung durch eine bevor zugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbin dung zwischen einem Schaftende eines Gaswechselven tils einer Brennkraftmaschine und einer Kolbenstange ei nes Ventilstellers;

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A von Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Von einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ist in Fig. 1 nur ein Gaswechselventil 1 gezeigt, welches durch eine Kolbenstange 2 ei nes Ventilstellers 4 derart betätigt wird, daß es auf und abwärtsgehen de Öffnungs- und Schließbewegungen ausführt. Hierzu sind die Kol benstange 2 des Ventilstellers 4 und ein Schaft 6 des Gaswechselven tiles 1 koaxial hintereinander angeordnet, wobei sich ein Schaftende 8 der Kolbenstange 2 und ein Schaftende 10 des Schaftes 6 des Gas wechselventiles 1 einander gegenüberliegen. Die Kolbenstange 2 und der Schaft 6 des Gaswechselventils 1 haben vorzugsweise den glei chen Durchmesser. Um die Druck- und/oder Zugbewegungen der Kolbenstange 2 auf das Gaswechselventil 1 übertragen zu können, ist ein Kupplungskörper 14 vorgesehen, der sowohl das Schaftende 8 der Kolbenstange 2 wie auch das Schaftende 10 des Gaswechselventiles 1 zumindest teilweise umschließt. Der Kupplungskörper 14 ist in Um fangssichtung gesehen vorzugsweise mehrteilig ausgebildet und be steht aus zwei sich im wesentlichen zu einer Hülse ergänzenden hal brohrförmigen Kupplungskeilen 16, 18, wie am besten anhand der Schnittdarstellung von Fig. 2 zu sehen ist. Die radial inneren Umfangs flächen der beiden Kupplungskeile 16, 18 sind zylindrisch und weisen den gleichen Radius auf wie die Kolbenstange 2 und der Schaft 6 des Gaswechselventiles 1. In Umfangsrichtung gesehen schließen die bei den Kupplungskeile 16, 18 nicht lückenlos aneinander an, sondern an den beiden Stoßstellen verbleibt jeweils ein schmaler Spalt 20, so daß für die beiden Kupplungskeile 16, 18 ein Umfangsausgleich vorhanden ist, wenn auf sie von außen radialer Druck ausgeübt wird.

Wie am besten anhand von Fig. 1 zu sehen ist, sind zur Positio nierung des Kupplungskörpers 14 an den Schaftenden 8, 10 am Kupp lungskörper 14 und je einem Schaftende 8, 10 ineinandergreifende Po sitionierungsvorsprünge und Positionierungsausnehmungen vorgese hen. Damit wird sichergestellt, daß sich der Kupplungskörper 14 in de finierter Lage gegenüber den beiden Schaftenden 8, 10 befindet und es zu einer ausgeglichenen Flächenüberdeckung kommt. Gemäß der be vorzugten Ausführungsform weisen die beiden Kupplungskeile 14, 16 an ihrer radial inneren, zylindrischen Umfangsfläche je zwei sich in Umfangsrichtung erstreckende Ringwülste auf, von welchen ein oberer Ringwulst 22 in eine am Schaftende 8 der Kolbenstange 2 ausgebildete umlaufende Ringnut 24 und ein unterer Ringwulst 26 in eine am Schaftende 10 des Gaswechselventiles 1 vorhandene Ringnut 28 ein greift. Die einander zugeordneten Ringwülste 22, 26 und Ringnuten 24, 28 haben einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt wie insbesondere aus der vergrößerten Ansicht A von Fig. 3 hervorgeht. Die Ringwülste 22, 26 liegen nicht in den Ringnuten 24, 28 der Schaftenden an, da deren Innenradius größer ist als der Außenradius der Ringwülste 22, 26.

Die beiden halbrohrförmigen Kupplungskeile 16, 18 haben je an ihrer radial äußeren Umfangsfläche hintereinander angeordnete, sich zueinander konisch erweiternde Spannflächen 30, 32, um die Kupp lungskeile 16, 18 radial gegen die beiden Schaftenden 8, 10 spannen zu können. Hierzu ist ein Spannkörper, vorzugsweise zwei gegeneinander axial verschraubbare Konusspannhülsen 34, 36 mit Konusflächen 38, 40 vorgesehen, welche gegen die Spannflächen 30, 32 der Kupplungskeile 16, 18 verkeilbar sind, wobei abhängig vom Verschraubungsgrad der beiden Konusspannhülsen 34, 36 eine definierte radiale Vorspannung zwischen den Kupplungskeilen 16, 18 und den beiden Schaftenden 8, 10 erzeugbar ist. Da die Bewegung der Kolbenstange 2 des Ventil stellers 4 auf das Gaswechselventil 1 schlupflos übertragen werden soll, muß die Vorspannung so groß sein, daß unter den im Betrieb wir kenden Kräften stets Haftreibung zwischen den Kupplungskeilen 16, 18 und den Schaftenden 8, 10 vorliegt. Von den beiden Spannflächen 30, 32 eines Kupplungskeiles 16, 18 ist jeweils eine obere Spannfläche 30 einer Konusfläche 38 der oberen Konusspannhülse 34 und je eine untere Spannfläche 32 einer Konusfläche 40 der unteren Konusspann hülse 36 zugeordnet. Die obere Konusspannhülse 34 ist in die untere Konusspannhülse 36 einschraubbar, indem die obere Konusspannhül se 34 an ihrer radial äußeren Umfangsfläche mit einem Außengewinde 42 und die untere Konusspannhülse 36 an ihrer radial inneren Um fangsfläche mit einem durchmessergleichen Innengewinde 44 verse hen ist. Beide Konusspannhülsen 34, 36 sind an ihren voneinander wegweisenden Enden mit je einer Ansatzfläche 48,50 für ein Schraubwerkzeug versehen. Die Gewinde 42, 44 liegen somit außer halb des sich bei Ventilbetätigung einstellenden Kraftflusses, welcher sich ausgehend von der Kolbenstange 2 über die beiden Kupplungs keile 16, 18 bis zum Schaft 6 des Gaswechselventils 1 erstreckt und unterliegt lediglich der statischen Vorspannung zum Aufbringen des Reibschlusses zwischen den Kupplungskeilen 16, 18 und den Schaf tenden 8, 10. Da die Ringwülste 22, 26 der beiden Kupplungskeile 16, 18 nicht in den Ringnuten 24, 28 der Schaftenden 8, 10 anliegen, überwiegt bei der Kupplung von Kolbenstange 2 und Schaft 6 des Gaswechsel ventiles 1 der durch das radiale Anpressen der Kupplungskeile 16, 18 erzeugte Reibschlußanteil gegenüber den durch die einander zugeord neten Ringwulst-/Ringnutpaarungen bedingten Formschlußanteil. Die Ringwulst-/Ringnutpaarungen dienen somit in erster Linie der Lagefi xierung des Kupplungskörpers 14 an den Schaftenden 8, 10 und kön nen daher entsprechend klein dimensioniert werden. Infolgedessen ist deren Kerbwirkung an den Schaftenden 8, 10 und deren Einfluß auf die Dauerfestigkeit der Verbindung gering.

Die beschriebene Verbindung zwischen der Kolbenstange 2 des Ventilstellers 4 und dem Schaft 6 des Gaswechselventiles ist wie aus Fig. 1 hervorgeht außerhalb eines Ventilstellergehäuses 52 des Ventil stellers 4 und in einem leicht zugängigen Bereich angeordnet, so daß der Ventilsteller 4 und das Gaswechselventil 1 jeweils als Einzelmodule leicht montier- und demontierbar sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform könnte der Kupplungs körper 14 anstatt als zweiteilige Hülse auch als einteilige Hülse ausge führt sein, wobei in diesem Fall in der Wandung der Hülse ein durchge hender, sich in Axialrichtung erstreckender Schlitz vorgesehen werden muß, um eine Ausgleichsbewegung der einstückigen Hülse in Um fangsrichtung zu ermöglichen, wenn durch die Keilwirkung der Konus spannhülsen 34, 36 von außen radiale Vorspannung aufgebracht wird.

Claims

1. Verbindung zwischen zwei koaxial hintereinander angeordneten Schaftenden (8, 10) eines Gaswechselventils (1) einer Brennkraftma schine und einer Kolbenstange (2) eines Ventilstellers (4), mit wenig stens einem die Schaftenden (8, 10) zumindest teilweise umschließen den Kupplungskörper (14), dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeu gung eines die Stellbewegung des Ventilstellers (4) auf das Gaswech selventil (1) schlupflos übertragenden Haftreibschlusses zwischen je einem Schaftende (8, 10) und dem Kupplungskörper (14) letzterer durch die Wirkung wenigstens eines Spannkörpers (34, 36) radial gegen die beiden Schaftenden (8, 10) gespannt ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper wenigstens zwei gegeneinander axial verschraubbare Konusspannhülsen (34, 36) mit Konusflächen (38, 40) beinhaltet, welche gegen an der radial äußeren Umfangsfläche des Kupplungskörpers (14) ausgebildete, konische Spannflächen (30, 32) verkeilbar sind, wo durch eine radiale, den Haftreibschluß erzeugende Vorspannung zwi schen dem Kupplungskörper (14) und den Schaftenden (8, 10) erzeug bar ist.

3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungskörper in Umfangsrichtung gesehen mehrteilig ausgebildet ist und vorzugsweise wenigstens zwei sich zu einer Hülse ergänzende halbrohrförmige Kupplungskeile (16, 18) beinhaltet, von welchen jeder zwei an seiner radial äußeren Umfangsfläche hintereinander angeord nete, sich zueinander konisch erweiternde Spannflächen (30, 32) auf weist, von welchen je eine Spannfläche (30, 32) einer Konusfläche (38, 40) einer der Konusspannhülsen (34, 36) zugeordnet ist.

4. Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Konusspannhülsen (34, 36) mit je einer Ansatzfläche (48, 50) für ein Schraubwerkzeug versehen sind.

5. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Positionierung des Kupplungskörpers (14) ge genüber den Schaftenden (8, 10) am Kupplungskörper (14) und je ei nem Schaftende (8, 10) vorzugsweise mit Spiel ineinander greifende Positionierungsvorsprünge (22, 26) und Positionierungsausnehmungen (24, 28) vorgesehen sind.

6. Verbindung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungskeile (16, 18) an ihrer radial inneren, zylindrischen Umfangsfläche mindestens zwei sich in Umfangsrichtung ersteckende Ringwülste (22, 26) aufweisen, von welchen mindestens je ein Ring wulst (22, 26) je einer Ringnut (24, 28) eines Schaftendes (8, 10) zuge ordnet ist.

7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwülste (22, 26) und Ringnuten (24, 28) einen im wesentlichen halb kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei der Innenradius der Ring nuten (24, 28) größer als der Außenradius der Ringwülste (22, 26) ist.

8. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß sie in einem zugängigen Bereich, außerhalb eines Ventilstellergehäuses (52) angeordnet ist.