DE102005026504A1

DE102005026504A1 - Führungsleiste für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005026504A1
Application number: DE102005026504A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr.-Ing. Barth; Henning Dipl.-Ing. Karbstein
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2006-12-14
Also published as: US20060278184A1; US7350492B2

Abstract

Bei einer Führungsleiste für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit in der Leiste (8) in Abständen hintereinander angeordneten Aufnahmeräumen (12, 13) für Ventilstößel, wobei jeweils zur Sicherung eines Ventilstößels gegen Verdrehen um seine zentrale Längsachse innerhalb des zugehörigen Aufnahmeraums ((12, 13) der Führungsleiste (8) Abflachungen (14, 15) ausgebildet sind, an welchen Abflachungen des Ventilstößels anlegbar sind, ist erfindungsgemäß die Führungsleiste (8) von einem Kunststoffträger (9) und mehreren mit den Aufnahmeräumen (12, 13) versehenen Einlegeteilen (10, 11) gebildet, welche jeweils aus einem gegenüber dem Werkstoff des Kunststoffträgers (9) höherfesten Werkstoff bestehen und in den Kunststoffträger (9) eingebracht sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Führungsleiste für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit in der Leiste in Abständen hintereinander angeordneten Aufnahmeräumen für Ventilstößel, wobei jeweils zur Sicherung eines Ventilstößels gegen Verdrehen um seine zentrale Längsachse innerhalb des zugehörigen Aufnahmeraums der Führungsleiste Abflachungen ausgebildet sind, an welchen Abflachungen des Ventilsstößels anlegbar sind.

Hintergrund der Erfindung

Eine Führungsleiste oder Halterungsvorrichtung für Ventilstößel bzw. Nockenfolger wird in Ventiltrieben von Verbrennungsmotoren als Montage-, Verdrehsicherungs- und Orientierungsmittel eingesetzt. Es sind bereits sogenannte Kunststoff-Lifterguides bekannt, bei welchen jedoch die notwendigen Ausrich tungsmomente große Kontaktflächen der Abflachungen bedingen. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit sind die Verbindungen der Ventilstößel mit den Lifterguides meist als Presspassungen ausgeführt. Daher treten im Betrieb deutlich Reibkräfte auf. Diese bedingen bei bestimmten Ausführungen von Führungsleisten eine Anhebung der Federkräfte der Ventilstößel auf ein hohes Niveau. Dem stehen jedoch die vorhandenen geringen Bauräume der Stößel entgegen. Zum anderen sind für die Funktionssicherheit einer solchen Führungsleiste bestimmte Mindestgrößen der Kontaktflächen notwendig. Ein bedeutender Vorteil dieser Lösung besteht in der Möglichkeit der freien Formgebung des Kunststoffs, beispielsweise durch ein Spritzverfahren. Zudem erlaubt der „weiche" Kunststoff signifikante Verzüge infolge fertigungsbedingter Positionstoleranzen, ohne im Bauteilinneren und in den kontaktierenden Bereichen hohe Kräfte und Spannungen hervorzurufen.

Auch in der Druckschrift DE 102 12 522 A1 ist erwähnt, dass es bei Brennkraftmaschinen bekannt ist, zur Sicherung eines Rollenstößels gegen Verdrehen eine Kunststoffbrücke zu verwenden, in welcher der Stößel mit Flächenführung gehalten ist. Dabei ist an der Mantelfläche des kreiszylindrischen Stößels wenigstens ein ebener Flächenabschnitt ausgebildet, der mit einem entsprechenden ebenen Oberflächenabschnitt eines Aufnahmeraums der Halterungsvorrichtung zusammenwirkt. Zur Vereinfachung von Transport und Montage der Ventiltriebsteile werden die Stößel an der Halterungsvorrichtung mit Pressung an den sich gegenseitig berührenden Flächen vormontiert.

Eine Halterungsvorrichtung, bei welcher die für die Montage erforderliche Klemmung der Stößel auch im späteren Motorbetrieb noch wirksam ist, wenn nur die Verdrehsicherungsfunktion gefordert ist, zeigt die Druckschrift US 5,088, 455 A . In dieser ist eine aus Kunststoff mit entsprechender Glasfaserverstärkung gespritzte Montagehilfe oder Halterungsvorrichtung beschrieben. Diese ist jedoch nur für Standardrollenstößel ausgelegt, d. h. die Positionierung und die richtige Lage der Stößel sind hier zweitrangig.

In der Druckschrift DE 197 12 610 A1 ist erläutert, dass Verbrennungsmotoren üblicherweise Rollenstößel aufweisen, welche mit Nockenerhebungen einer Nockenwelle im Eingriff stehen. Da die Stößel sich nicht um ihre Längsachse drehen dürfen, weil die Rollen an den Stößeln in derselben Ebene wie die Nockenerhebungen bleiben müssen, werden die Stößel in dem Zylinderblock des Verbrennungsmotors mit Haltevorrichtungen in geeigneter Weise ausgerichtet, wobei deren Verdrehung verhindert wird.

Es sind auch bereits sogenannte Metall-Lifterguides bekannt, bei welchen sich jedoch wegen der gegenüber Kunststoff höheren Steifigkeit Positions- und Fertigungstoleranzen ungünstig auswirken. Zudem können bei einer verdrehspielbehafteten Lösung funktionelle Bedenken bestehen; je größer das Spiel ist, desto höher sind die negativen Funktionseinflüsse. Ein bedeutender Vorteil dieser Lösung besteht in der hohen Sicherheit gegen Verschleiß der Wirkfläche. Mit geläufigen Wärmebehandlungsverfahren können bei solchen Metallbauteilen Oberflächenfestigkeiten erzielt werden, welche hohe Kontaktpressungen erlauben. Dieses ermöglicht in Verbindung mit dem hohen Elastizitätsmodul des Werkstoffs der Führungsleiste „Spielführungen" zur Verdrehsicherung mit zugleich geringen Wirkflächen.

Aus der Druckschrift DE 101 63 411 A1 ist eine Führungsleiste der eingangs genannten Art bekannt. Diese kann vollständig entweder aus einem Kunststoff oder einem metallischen Werkstoff bestehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Führungsleiste eine Bauform hoher Funktionssicherheit anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Führungsleiste von einem Kunststoffträger und mehreren mit den Aufnahmeräumen versehenen Einlegeteilen gebildet ist, welche jeweils aus einem gegenüber dem Werkstoff des Kunststoffträgers höherfesten Werkstoff bestehen und in den Kunst stoffträger eingebracht sind. Dabei können die Einlegeteile aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein.

Auf diese Weise ergibt sich eine kombinierte Lösung, welche von den beiden bekannten Lösungen, nämlich der ausschließlich aus Kunststoff bestehenden Führungsleiste und der ausschließlich aus einem gegenüber Kunststoff höherfesten Werkstoff bestehenden Führungsleiste, die Nachteile vermeidet und deren Vorteile miteinander vereint. Das Einlegeteil kann zu dem geführten Nockenfolger oder Ventilstößel sehr eng toleriert werden, da positionsabhängige Toleranzen durch den nachgiebigen Kunststoff ausgeglichen werden, welcher das Einlegeteil mit dem Stößel umgibt. Die absolute Spielvariation wird nur noch durch das Einlegeteil und den Nockenfolger bestimmt, so dass damit ein sehr geringes Grundspiel ermöglicht wird. Dies verringert die Belastung der Führungsleiste bei gleichzeitig hoher Verschleißfestigkeit. Positionstoleranzen des Motorblocks der Brennkraftmaschine, die üblicher Weise verhältnismäßig groß sind, werden durch die Nachgiebigkeit des Kunststoffträgers der Führungsleiste ausgeglichen. Infolge der miteinander in Kontakt befindlichen Flächen jeweils des Einlegeteils und des zugehörigen Ventilstößels, z. B. Metall auf Metall, sind die resultierenden Reibkräfte gering. Dadurch werden auch die zusätzlichen Kraftanforderungen von eventuell in dem Nockenfolger integrierten Rückstellfedern reduziert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Vergleich mit ebenfalls dargestellten vorbekannten Führungsleisten im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Führungsleiste in einem senkrechten Längsschnitt;
2 die Führungsleiste in einem waagrechten Längsschnitt;
3 die Führungsleiste in einem Querschnitt gemäß Linie III-III der 1,
4 eine vollständig aus einem Kunststoff bestehende Führungsleiste nach dem vorbekannten Stand der Technik in perspektivischer Ansicht;
5 eine vollständig aus einem metallischen Werkstoff bestehende Führungsleiste nach dem vorbekannten Stand der Technik in perspektivischer Ansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Eine in 4 dargestellte vorbekannte Führungsleiste 1 weist mehrere in Abständen hintereinander angeordnete Aufnahmeräume 2 für Ventilstößel 3 auf. Jeweils zwei Aufnahmeräume 2 sind paarweise angeordnet und mit einer Einführbohrung 4 verbunden, durch welche ein mit einem trompetenartigen Ende 5 versehener Ventilstößel 3 hindurchgesteckt werden kann. Der Ventilstößel 3 ist an seiner Mantelfläche mit Abflachungen versehen. Diese wirken mit Abflachungen 6 der Führungsleiste 1 zusammen, welche innerhalb der Aufnahmeräume 2 angeordnet sind, wenn der in die Einführbohrung 4 eingesteckte Ventilstößel 3 von dort in einen der beiden paarweise angeordneten Aufnahmeräume 2 verschoben wird. Bei dieser Bewegung erfolgt eine Parallelverschiebung der Längsachse des Ventilstößels 3. Die Abflachungen des Ventilstößels 3 und die Abflachungen 6 der Führungsleiste 1 stützen sich nun gegenseitig ab, so dass eine Verdrehung des von der Führungsleiste 1 gehaltenen Ventilstößels 3 um seine Längsachse nicht möglich ist.
Nach der Verschiebung aus der Einführbohrung 4 in den Aufnahmeraum 2 wird der Ventilstößel 3 in Richtung seiner Längsachse nach unten, also in Richtung des zugehörigen Kolbens der Brennkraftmaschine gezogen. Dabei gelangt das trompetenartige Ende 5 des Ventilstößels 3 in kreissegmentförmige Aussparungen 7 der Führungsleiste 1, die den Aufnahmeräumen 2 zugeordnet sind. Dadurch wird eine Bewegung des Ventilstößels 3 zurück in die Einführbohrung 4 verhindert. Wenn die Führungsleiste 1 auf diese Weise komplett mit Ventilstößeln 3 bestückt ist, kann sie an der Brennkraftmaschine montiert werden.
Je nach dem Nockenhub und der Höhe der Verdrehsicherungsflächen der Brennkraftmaschine kann die Dicke der Führungsleiste variieren. Auch der verwendete Werkstoff bestimmt die Ausführung und Höhe der Führungsleiste. Bei der in 4 dargestellten Ausführung ist für die Führungsleiste 1 ein faserverstärkter Kunststoff verwendet.
In 5 ist eine vorbekannte Führungsleiste 1a dargestellt, die ein Metallstanzteil ist und aus einem Bandmaterial in einfacher Weise hergestellt werden kann. Sie ist mit den Einführbohrungen 4, den Aufnahmeräumen 2, den Abflachungen 6 und den Aussparungen 7 ähnlich ausgeführt, wie die Führungsleiste 1 nach 4. Bei Verwendung von Bandmaterial kann die Bauhöhe der Führungsleiste 1a auf etwa 2 bis 3 mm reduziert werden.
Eine in den 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Führungsleiste 8 besteht aus einem langgestreckten Kunststoffträger 9, in welchem vier Einlegeteile 10 und 11 aus einem gegenüber dem Werkstoff des Kunststoffträgers 9 höherfesten Werkstoff eingebracht sind. Die Einlegeteile 10 und 11 sind in dem Kunststoffträger 9 in einer Reihe in Abständen hintereinander angeordnet. Jedes Einlegeteil 10 bzw. 11 weist einen Aufnahmeraum 12 bzw. 13 für einen Ventilstößel auf. Die inneren Oberflächen der Einlegeteile 10 sind teilweise als in senkrechten Ebenen sich erstreckende Abflachungen 14 ausgeführt. Entsprechende Abflachungen 15 befinden sich an den inneren Oberflächen der Einlegeteile 11. Die Abflachungen 14 bzw. 15 sind für die Anlage von ebenen Abflachungen der eingesteckten Ventilstößel vorgesehen, um die Stößel in der Führungsleiste 8 zu halten und ein Verdrehen der Stößel um deren Längsachse zu verhindern.

1: Führungsleiste
1a: Führungsleiste
2: Aufnahmeraum
3: Ventilstößel
4: Einführbohrung
5: trompetenartiges Ende
6: Abflachung
7: Aussparung
8: Führungsleiste
9: Kunststoffträger
10: Einlegeteil
11: Einlegeteil
12: Aufnahmeraum
13: Aufnahmeraum
14: Abflachung
15: Abflachung

Claims

Führungsleiste für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit in der Leiste (8) in Abständen hintereinander angeordneten Aufnahmeräumen (12, 13) für Ventilstößel, wobei jeweils zur Sicherung eines Ventilstößels gegen Verdrehen um seine zentrale Längsachse innerhalb des zugehörigen Aufnahmeraums (12, 13) der Führungsleiste (8) Abflachungen (14, 15) ausgebildet sind, an welchen Abflachungen des Ventilstößels anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsleiste (8) von einem Kunststoffträger (9) und mehreren mit den Aufnahmeräumen (12, 13) versehenen Einlegeteilen (10, 11) gebildet ist, welche jeweils aus einem gegenüber dem Werkstoff des Kunststoffträgers (9) höherfesten Werkstoff bestehen und in den Kunststoffträger (9) eingebracht sind.
Führungsleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeteile (10, 11) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind.