DE102007057911A1

DE102007057911A1 - Ventiltriebeinheit für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007057911A1
Application number: DE102007057911A
Authority: DE
Inventors: Uwe Abraham
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-01
Filing date: 2007-12-01
Publication date: 2009-06-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebeinheit (1) für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilstößel (2) und zumindest einem Einstellelement (3) zum Einstellen des Ventilspiels (Sv) eines Gaswechselventils (4), wobei das Einstellelement (3) im Kraftfluss zwischen dem Ventilstößel (2) und dem Ventilschaftende (5a) des Gaswechselventils (4) angeordnet ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Montage der Ventiltriebeinheit (1) vorgeschlagen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebeinheit für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilstößel und zumindest einem Einstellelement zum Einstellen des Ventilspiels eines Gaswechselventils, wobei das Einstellelement im Kraftfluss zwischen dem Ventilstößel und dem Ventilschaltende des Gaswechselventils angeordnet ist.
Ein derartige Ventiltriebeinheit ist aus DE 9414085 U1 bekannt. Dort ist ein scheibenförmiges, als separates Bauteil ausgeführtes Einstellelement über ein Halteteil am Boden eines Tassenstößels festgelegt und wirkt mit einem anliegenden Ende des Ventilschafts eines Gaswechselventils zusammen. Das Einstellelement dient der Einstellung des Ventilspiels des Gaswechselventils. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltungsform der Umstand aus, dass die Anlageflächen sowohl am Einstellelement als auch am Boden des Tassenstößels plan ausgeführt sind und das Einstellelement durch das Halteelement in der Anlage fest fixiert ist. Bei einer Abweichung der Wirkungslinien von Tassenboden und Ventilschaftende aufgrund der Form- und Lagetoleranzen der Kon taktfläche zum Ventilschaft treten Querkräfte auf, die zu einem Verkippen oder Verkanten des am Einstellelement anliegenden Ventilschaltendes führen. Dabei kommt es zu einer zumindest teilweisen Ablösung der Anlage der Eingriffsflächen bis hin zu einer nur linienförmigen Anlage derselben, wodurch erhöhte Oberflächenbelastungen an den Bauteilen auftreten und damit der Verschleiß desselben erheblich erhöht wird.
Weiterhin ist nach der Ausführungsform gemäß DE 9414085 U1 das Halteteil zur exakten Fixierung des Einstellelements am Boden des Tassenstößels erforderlich. Um das Einstellelement im Betrieb genau fixieren zu können, muss dabei das Halteteil aufwändig am Ventilstößel beispielsweise durch Verstemmen oder mit Hilfe einer Steckverbindung an der Tassenführungswand befestigt werden. Dies erhöht den Herstellungs- und Montageaufwand erheblich.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Ventiltriebeinheit der vorgenannten Art erhöhte Oberflächenbelastungen an den Eingriffsbereichen am Ventilstößel und am Einstellelement zu vermeiden und den Montageaufwand zu verringern. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
Da erfindungsgemäß der Ventilstößel und das Einstellelement freibeweglich an komplementär gekrümmten Anlageflächen aneinander anliegend angeordnet sind, richtet sich das Einstellelement bei einer Bewegung des Ventilstößels am Ventilstößel automatisch auf das anliegende Ventilschaltende in einer Wirkungslinie mit dem Ventilschaft des Gaswechselventils aus. Auf diese Weise positioniert sich das Einstellelement anliegend am Ventilstößel selbständig. Hierdurch erfolgt die Kraftübertragung zwischen Ventilstößel und dem Ventilschaft des Gaswechselventils querkraftfrei. Winkelabweichungen in den Wirkungslinien zwischen Ventilstößel und Ventilschaft, insbesondere aufgrund von Form und Lagetoleranzen der Bauteile, werden durch eine Ausrichtung das am Ventilstößel freibeweglich anliegende Einstellelement ausgeglichen. Ein Verkippen oder Verkanten der Anlage des Ventilschaftendes am Einstellelement wird auf diese Weise sicher verhindert. Das Einstellelement liegt am Ventilstößel immer flächig an und ist gleichzeitig in einer Wirkungslinie mit dem Ventilschaft ausgerichtet, wodurch zwischen Einstellelement und Ventilschaftende eine flächige Anlage der Eingriffsflächen gewährleistet wird. Erhöhte Oberflächenbelastungen an den Eingriffsflächen und ein erhöhter Verschleiß der Bauteile werden hierdurch sicher vermieden.
Da sich das Einstellelement anliegend am Ventilstößel selbständig positioniert ist ein zusätzliches Halteteil zur genauen Positionierung und Fixierung des Einstellelements am Ventilstößel nicht erforderlich.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anlagefläche am Ventilstößel konkav und die Anlagefläche am Einstellelement konvex gekrümmt. Dies hat den Vorteil, dass das Einstellelement mit seiner konvex gekrümmt Anlagefläche besonders einfach in die konkav gekrümmt Anlagefläche am Ventilstößel eingelegt werden kann. Dabei zentriert sich das Einstellelement mit seiner konvexen Anlagefläche in der konkaven Anlage des Ventilstößels von selbst. Eine Ausrichtung oder Justierung der Anlage des Einstellelements am Ventilstößel ist nicht erforderlich. Weiterhin ist sowohl die nach innen gekrümmte Anlagefläche am Ventilstößel als auch das Einstellelement mit einer nach außen gekrümmten Anlagefläche einfach herstellbar.
Vorzugsweise ist am Ventilstößel eine als Kugelkalotte ausgebildete Anlagefläche vorgesehen, in die ein als Kugelsegment mit einer annähernd als Halbkugelfläche ausgeformten Anlagefläche ausgebildetes Einstellelement eingelegt ist. Das Kugelsegment greift mit der halbkugelförmigen Anlagefläche freibeweglich in die Kugelkalotte ein. Während des Betriebs werden bei einer Bewegung des Ventilstößels Winkelabweichung zwischen den Wirkungslinien von Ventilstößel und Ventilschaft durch eine Schwenkbewegung des Kugelsegments in der Kugelkalotte automatisch kompensiert. Dabei ermöglicht die sphärisch ausgebildete Anlage eine größtmögliche Bewegungsfreiheit des Kugelsegments in der Kugelkalotte. Gleichzeitig wird auf diese Weise eine größtmögliche Kontaktfläche zwischen Kugelkalotte und Kugelsegment gewährleistet, wodurch die Oberflächenbelastungen an den Eingriffsflächen geringstmöglich reduziert werden.
Vorzugsweise ist der Krümmungsradius der halbkugelförmigen Anlagefläche am Kugelsegment zumindest geringfügig kleiner als der Krümmungsradius der Kugelkalotte am Ventilstößel. Hierdurch wird ein Verkanten der Eingriffsflächen aufgrund von Abweichungen in den Form- und Lagetoleranzen der Kugelkalotte und der Halbkugelfläche vermieden.
Denkbar ist auch, die halbkugelförmige Anlagefläche am Kugelsegment geringfügig exzentrisch gegenüber der Kugelkalotte auszugestalten. Dies bewirkt eine Exzentrizität in der Anlage, die während des Betriebs ein Moment erzeugt, wodurch das Kugelsegment in der Kugelkalotte eine leichte Drehbewegung ausführt. Auf diese Weise werden die Eingriffsflächen an der Kugelkalotte und dem Kugelsegment gleichmäßig beansprucht.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Anlagefläche am Ventilstößel konvex und die Anlagefläche am Einstellelement konkav ausgebildet ist. Denkbar ist beispielsweise, dass das mit einer Kugelkalotte ausgebildete Einstellelement an einem am Ventilstößel angebrachten Kugelkopf verschwenkbar angelegt ist.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zumindest ein Halteelement zur Fixierung des Einstellelements am Ventilstößel vorgesehen. Da das Halteelement erfindungsgemäß zumindest einen Anlagebereich aufweist, über den es an der Oberfläche des Ventilstößels anliegend an diesem kraftschlüssig fixiert ist, kann es auf einfache Weise, insbesondere durch einfaches Anlegen und Verspannen des Anlagebereichs am Ventilstößel, an diesem befestigt werden. Eine aufwändige Befestigung am Ventilstößel, beispielsweise durch ein Verstemmen des Halteelements oder mit Hilfe einer Steckverbindung, wird so vermieden.
Vorzugsweise ist das Halteelement als Transport- und Verliersicherung für das Einstellelement vorgesehen. Da sich das Einstellelement anliegend an der erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage am Ventilstößel selbständig positioniert, ist eine Ausrichtung und Fixierung des Einstellelements durch das Halteelement nach der Motorendmontage nicht erforderlich.
Nach einem in der Erfindung enthaltenen allgemeinen Erfindungsgedanken ist es auch denkbar, das Halteelement in Ventiltriebeinheiten mit einer beliebig ausgebildete Anlage zwischen Einstellelement und Ventilstößel, unabhängig von der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, einzusetzen.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist das Halteelement in dem Führungsteil eines als Tassenstößel ausgebildeten Ventilstößels radial angeordnet. Vorzugsweise ist am äußeren Rand des Halteelements ein Anlagebereich zur Befestigung am Ventilstößel vorgesehen. Angepasst an das Führungsteil ist der radial äußere Rand des Halteelements über den Anlagebereich an der Innenwand des Führungsteils verspannt anlegbar.
Vorzugsweise ist der Rand des Halteelements zumindest teilweise parallel zur Innenwand des Führungsteils ausgerichtet und bildet zumindest eine Anlagefläche. Über die Anlagefläche ist das Halteelement an der Innenwand des Führungsteils flächig anlegbar. Dies hat den Vorteil, dass das Halteelement insbesondere durch ein einfaches Einpressen am offenen Ende des Führungsteils des Tassenstößels an diesem fixierbar ist. In einer besonderen Ausgestaltung ist der äußere Rand am gesamten Umfang des Halteelements flächenparallel zur Innenwand angeordnet und bildet auf diese Weise eine über den gesamten Umfang umlaufende, insbesondere ringförmige, Anlagefläche. Denkbar ist aber auch, dass der Rand an nur einem oder mehreren diskret ausgebildeten Abschnitten flächenparallel zur Innenwand ausgerichtet und entsprechend eine oder mehrere Anlagenflächen bildet. Vorzugsweise ist der äußere Rand dem offenen Ende des Führungsteil zugewandt ausgerichtet. Dadurch wird die Montage des Halteelements im Führungsteil, insbesondere das Einpressen des Halteteils am offenen Ende des Führungsteils weiter vereinfacht.
Die parallele Ausrichtung des Rands des Halteelements zur Innenwand des Führungsteils kann beispielsweise durch einfaches Umbiegen des äußeren Rands des Haltelements hergestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Halteelement zumindest einen Anschlag zum Anlegen am Ventilstößel und einen Halteabschnitt zur Fixierung des Einstellelements am Ventilstößel auf. Da erfindungsgemäß das Halteelement gleichzeitig mit dem Anschlag am Ventilstößel und mit dem Halteabschnitt am Einstellelement anlegbar ist, ist es möglich, bei der Montage des Halteelements durch ein Anschlagen des Anschlags am Ventilstößel die Anlage des Halteabschnitts am Einstellelement und eine Sicherung des letzteren am Ventilstößel auf einfache Weise zu gewährleisten.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist das Halteelement zumindest eine im Schnitt parabelförmige ausgebildete Wölbung auf. Dabei bildet der Scheitelpunkt der Wölbung einen Anschlag am Halteelement. Da der Anschlag am Boden des Führungsteils des Ventilstößels anlegbar ist, ist es möglich, das Halteelement zur Montage am Ventilstößel in das Führungsteil des Ventilstößels bis zum Anschlagen des Anschlags am Boden, beispielsweise durch Einpressen, zu montieren. Hierdurch wird eine vorbestimmte Einbaulänge des Halteelements entsprechend der Länge der Wölbung gegenüber dem Boden des Führungsteils erreicht. Vorzugsweise entspricht die Länge der Wölbung der zur Gewährleistung der Anlage des Halteelements am Halteabschnitt erforderlichen Einbaulänge gegenüber dem Boden des Führungsteils. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Anliegen des Anschlags des Halteelements am Boden des Führungsteils auf einfache Weise sichergestellt wird, dass das Halteelement die erforderliche Einbaulänge zur Fixierung des Einstellelements am Ventilstößel aufweist. Vorzugsweise ist die Wölbung am Halteelement kontinuierlich umlaufend angeordnet und bildet einen, insbesondere ringförmigen, Anschlag. Denkbar ist auch, dass die Wölbung an nur diskreten Abschnitten ausgebildet ist und auf diese Weise einen oder mehrere Anschläge bildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Wölbung am radialen äußeren Rand des Halteelements vorgesehen, wobei die radial äußere Flanke der Wölbung an der Innenwand des Führungsteils anliegt. Vorzugsweise bildet die radial äußere Flanke der Wölbung zumindest eine, insbesondere ringförmige Anlagefläche, über die das Halteelement an der Innenwand des Führungsteils flächig anliegend verspannt ist.
In einer weiteren Variante der Erfindung weist der Halteabschnitt des Halteelements eine zentrische Aussparung auf, an dessen Rand nach radial innen verlaufend zumindest ein Haltefinger ausgebildet ist, der am Einstellelement anlegbar ist. Vorzugsweise liegt der Haltefinger am äußeren Rand der Ventilanlagefläche des Einstellelements an, ohne diese zu überdecken. Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass das Einstellelement über das Halteelement am Ventilstößel anliegend gesichert ist, und andererseits sichergestellt, dass die Anlage des Ventilschaftendes am Einstellelement nicht behindert wird. Denkbar ist auch, am Rand der Aussparung eine oder mehrere nach radial innen verlaufende Federzungen vorzusehen, die mit ihrem radial inneren Ende am Einstellelement anliegen und auf diese Weise das Einstellelement am Ventilstößel sichern.
Das Halteelement ist vorzugsweise aus federndem Werkstoff und als dünnwandiges Blechteil durch blechverarbeitende Verfahren, wie z. B. Tiefziehen oder Formpressen, einfach herstellbar. Denkbar ist auch, dass das Halteelement als eine Tellerfeder ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren zur Montage der Ventiltriebeinheit erlaubt eine einfachere, kostengünstigere und betriebssicherere Montage derselben.
Erfindungsgemäß erfolgt zur Montage der Ventiltriebeinheit eine Auswahl eines Ventilstößels und eines Einstellelements nach jeweils zumindest einem vorbestimmten Sortierungsmaß, wobei die Summe der Sortierungsmaße der jeweils ausgewählten zu montierenden Einzelteile einem vorbestimmten Sortierungsendmaß der Ventiltriebeinheit entspricht. Hierdurch wird erreicht, dass die aus den nach bestimmten Sortierungsmaßen ausgewählten Bauteilen montierte Ventiltriebeinheit ein vorbestimmtes Sortierungsendmaß aufweist. Vorzugsweise wird das vorbestimmte Sortierungsendmaß der Ventiltriebeinheit entsprechend einem vorbestimmten Ventilspiel des Gaswechselventils im endmontierten Zustand festgelegt.
Vorzugsweise erfolgt die Montage des ausgewählten Ventilstößels und des ausgewählten Einstellelements durch das Aneinander-Anlegen ihrer erfindungsgemäß ausgebildeten komplementär zueinander gekrümmten Anlageflächen, insbesondere durch ein Einlegen des erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelsegments mit der Halbkugelfläche in die am Ventilstößel vorgesehene Kugelkalotte.
Auf diese Weise ist es möglich, durch Auswahl und Montage eines Ventilstößels und eines Einstellelement mit jeweils vorbestimmten Sortierungsmaßen ein nach der Motorendmontage der Ventiltriebeinheit gewünschtes Ventilspiel des Gaswechselventils einzustellen.
Vorzugsweise entspricht das Sortierungsendmaß der Ventiltriebeinheit einem vorbestimmten längsaxialen Abstand zwischen der Nockenkontaktoberfläche am Ventilstößel und der Ventilanlagefläche am Einstellelement. Da die Ventiltriebeinheit im endmontierten Zustand nach der Motorendmontage mit der Ventilanlagefläche des Einstellelements am Ventilschaltende des Gaswechselventils anliegt, wird in der Grundkreisphase des Ventiltriebs im endmontierten Zustand durch das Sortierungsendmaß der Ventiltriebeinheit ein bestimmter längsaxialer Abstand zwischen dem Steuernocken der Nockenwelle und der Nockenkontaktoberfläche am Ventilstößel festgelegt. Auf diese Weise bestimmt das Sortierungsendmaß der Ventiltriebeinheit das Ventilspiel des Gaswechselventils.
Vorzugsweise wird die Ventiltriebeinheit in einem Vormontageschritt mit einem entsprechend dem im endmontierten Zustand gewünschten Ventilspiel vorbestimmten Sortierungsendmaß montiert. Bei der Motorendmontage stellt sich das gewünschte Ventilspiel des Gaswechselventils entsprechend dem Sortierungsendmaß der vormontierten Ventiltriebeinheit ein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens sind das Sortierungsmaß am Ventilstößel und das Sortierungsmaß am Einstellelement jeweils bestimmt durch den längsaxialen Abstand der Nockenkontaktoberfläche am Ventilstößel beziehungsweise der Ventilanlagefläche am Einstellelement bezogen auf den Rand der gemeinsamen Kontaktfläche zwischen der Anlagefläche des Ventilstößels und der Anlagefläche des Einstellelements der Ventiltriebeinheit. Auf diese Weise entspricht die Summe aus dem Sortierungsmaß des Ventilstößels und dem Sortierungsmaß des Einstellelements dem längsaxialen Abstand zwischen der Nockenkontaktoberfläche und der Ventilanlagefläche an der Ventiltriebeinheit. Hierdurch ist es möglich, durch Auswahl und Montage eines Ventilstößels und eines Einstellelement, die in der Summe ihrer Sortierungsmaße einem vorgegebenen Sortierungsendmaß der Ventiltriebeinheit entsprechen, an dieser einen vorbestimmten längsaxialen Abstand zwischen Nockenkontaktoberfläche und Ventilanlagefläche auf einfache Weise einzustellen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Auswahl des Ventilstößels und des Einstellelements aus nach vorbestimmten Sortierungsmaßen vorgefertigten und vorsortierten Gruppen von Ventilstößeln und Einstellelementen. Durch Auswahl eines Ventilstößels und eines Einstellelements mit jeweils einem bestimmten Sortierungsmaß aus der vorsortierten Menge der vorgefertigten und vorsortierten Einzelteile kann jedes beliebige vorbestimmte Ventilspiel im endmontierten Zustand einfach eingestellt werden. Eine mechanische Nachbearbeitung des zu montierenden Ventilstößels und/oder Einstellelements ist nicht erforderlich.
Weiterhin kann das Einstellelement als separates Bauteil mit kleinen Abmaßen und geringem Gewicht, beispielsweise als Kugelsegment, in großer Zahl und in großer Sortenbandbreite mit unterschiedlichen Sortierungsmaßen kostengünstig hergestellt und geringen Lagerraum beanspruchend gelagert werden. Durch Auswahl und Montage von Einstellelementen mit einem dem vorbestimmten Sortenendmaß entsprechenden Sortierungsmaß ist es möglich, Ventiltriebeinheiten mit beliebig vorbestimmten Sortenendmaßen aus nach Abmaßen und Form beliebig ausgeführten Ventilstößeln ohne eine mechanische Nachbearbeitung der Bauteile herzustellen. Hierdurch kann der Aufwand in der Lagerhaltung und in der Montage von Ventiltriebeinheiten erheblich verringert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird das Halteelement zur Fixierung des Einstellelements in das Führungsteil eines insbesondere als Tassenstößel ausgebildeten Ventilstößels bis zum Anschlagen des Anschlags des Halteelements eingepresst und kraftschlüssig am Führungsteil fixiert. Hierdurch wird das Halteelement in einem Montageschritt mit einer bestimmten Einbaulänge gegenüber dem Boden des Führungsteils am Ventilstößel befestigt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Halteelement mit dem Halteabschnitt am Einstellelement, beispielsweise an der Ventilanlagefläche, anliegt, und dadurch das Einstellelement am Ventilstößel anliegend sichert.
Denkbar ist auch, in dieser Weise das Einstellelement am Halteabschnitt des Halteelements anliegend zusammen mit diesem am Ventilstößel zu montieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1: einen Teillängsschnitt der Ventiltriebeinheit,
2: einen Teillängsschnitt des Ventiltriebeinheit in vergrößerter Darstellung,
2a: eine längsaxiale Teildraufsicht auf das Halteelement,
3: einen Längsschnitt des Ventilstößels,
4: einen Längsschnitt des Einstellelements.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 zeigt eine Gesamtansicht der Ventiltriebeinheit 1 im Teilschnitt. Die Ventiltriebeinheit 1 besteht aus einem als mechanischen Tassenstößel 2 ausgebildeten Ventilstößel und einem als Kugelsegment 8 ausgebildeten Einstellelement 3. Antriebsseitig ist die Ventiltriebeinheit 1 am Tassenstößel 2 über die Nockenkontaktoberfläche 17 durch den Nocken 14 der Nockenwelle 13 beaufschlagbar. Der Tassenstößel 2 ist mit einem hohlzylindrischen Führungsteil 21 zur Führung im nicht dargestellten Zylinderkopf ausgebildet. Das Führungsteil 21 weist einen Boden 20 und ein offenes Ende 21b auf. Am Boden 20 ist eine zentrische Erhebung 22 vorgesehen, an der eine Kugelkalotte 10 ausgebildet ist. Die Kugelkalotte 10 bildet eine nach innen gewölbte Anlagefläche 6 aus, in die das Kugelsegment 8 mit seiner nach außen gewölbten Anlagefläche 7 annähernd als halbkugelförmig ausgebildeter Halbkugelfläche 9 freibeweglich eingelegt ist. Hierdurch ist das Kugelsegment 8 kugelgelenkig am Tassenstößel 2 angelegt. An seiner der Kugelkalotte 10 abgewandten längsaxialen Stirnseite weist das Kugelsegment 8 eine ebene Ventilanlagefläche 11 auf, an der das Ventilschaftende 5a des Gaswechselventils 4 plan angelegt ist.
Der Ventiltrieb ist in der Grundkreisphase dargestellt. Der Nocken 14 weist zu der Nockenkontaktoberfläche 17 einen bestimmten längsaxialen Abstand auf, der dem Ventilspiel S_V des Gaswechselventils 4 in der Grundkreisphase des Ventiltriebs entspricht. In der Nockenhubphase drückt der Nocken 14 den Tassenstößel 2 an der Nockenkontaktoberfläche 17 in Richtung des Gaswechselventils 4. Dadurch wird das Gaswechselventil 4 über das in der Kugelkalotte 10 eingelegte und am Ventilschaltende 5a anliegende Kugelsegment 8 zur Öffnung entgegen der Federkraft der Ventilfeder 12 betätigt. In der Grundkreisphase des Ventiltriebs stellt die während der Nockenhubphase vorgespannte Ventilfeder 12 den Tassenstößel 2 über das am Ventilschaltende 5a anliegende Kugelsegment 8 wieder zurück in die Ausgangsstellung. Der sich dabei entsprechend dem Ventilspiel S_V einstellende Abstand zwischen Nocken 14 und Nockenkontaktoberfläche 17 gewährleistet ein vollständiges Schließen des Gaswechselventils 4. Die Bewegung des Ventilstößels 2 wird durch das Führungsteil 21, beispielsweise in einer Bohrung eines nicht dargestellten Zylinderkopfs, geführt.
Das in die Kugelkalotte 10 eingelegte Kugelsegment 8 ist freibeweglich über die Halbkugelfläche 9 an der Kugelkalotte 10 flächig angelegt. Dabei bildet sich zwischen der Halbkugelfläche 9 und der Kugelkalotte 10 eine Kontaktfläche 15 mit dem Rand 15a aus. Bei einer Bewegung des Tassenstößels 2 positioniert sich das Kugelsegment 8 in der Kugelkalotte 10 automatisch in einer Wirkungslinie mit dem an der Ventilanlagefläche 11 am Ende 5a anliegenden Ventilschaft 5. Abweichungen in den Wirkungslinien zwischen der Bewegungsachse des Tassenstößels 2 und dem Ventilschaft 5 werden durch eine entsprechende Schwenkbewegung des Kugelsegments 8 in der Kugelkalotte 10 selbständig ausgeglichen. Dabei liegt das Kugelsegment 8 an der Halbkugelfläche 9 immer flächig über die Kontaktfläche 15 an der Kugelkalotte 10 an.
Eingelegt in die Kugelkalotte 10 bildet das Kugelsegment 8 zusammen mit dem Tassenstößel 2 die Ventiltriebeinheit 1. Am Tassenstößel 2 ist ein Sortierungsmaß S_T vorgesehen. Das Sortierungsmaß S_T entspricht dem längsaxialen Abstand der Nockenkontaktoberfläche 17 des Ventilstößels 2 bezogen auf den äußeren Rand 15a der Kontaktfläche 15 zwischen der Kugelkalotte 10 und dem Kugelsegment 8 im angelegten Zustand. Entsprechend weist das Kugelsegment 8 ein Sortierungsmaß S_K auf, das dem längsaxialen Abstand der Ventilanlagefläche 11 am Kugelsegment 8 bezogen auf den Rand 15a entspricht. Die Summe der Sortierungsmaße S_T und S_K bestimmt das Sortierungsendmaß S_E der Ventiltriebeinheit 1. Das Sortierungsendmaß S_E legt das längsaxiale Abstandsmaß der Nockenkontaktoberfläche 17 bezogen auf die Ventilanlagefläche 11 der Ventiltriebeinheit 1 fest. In der Motorendmontage kann die Ventiltriebeinheit 1 als vormontierte Einheit mit der Ventilanlagefläche 11 des Kugelsegments 8 anliegend am Ventilschaftende 5a des Gaswechselventils 4 im nicht dargestellten Zylinderkopf einfach eingesetzt werden. Entsprechend dem Sortierungsendmaß S_E der Ventiltriebeinheit 1 stellt sich ein bestimmter längsaxialer Abstand zwischen dem Nocken 14 und Nockenkontaktoberfläche 17 ein, wodurch ein bestimmtes Ventilspiel S_V des Gaswechselventils in der Grundkreisphase des Ventiltriebs festgelegt wird. Durch Auswahl und Montage eines Ventilstößels 1 mit einem vorbestimmten Sortierungsmaß S_T und eines Kugelsegments 8 mit einem vorbestimmten Sortierungsmaß S_K entsprechend einem vorbestimmten Sortierungsendmaß S_E der Ventiltriebeinheit 1, das dem im endmontierten Zustand gewünschten Ventilspiel S_V entspricht, wird das im endmontierten Zustand gewünschte Ventilspiel S_V eingestellt.
2 zeigt einen vergrößerten Teillängsschnitt der Ventiltriebeinheit 1 in der Ausführung mit einem Haltelement 16. Das Halteelement 16 ist im Führungsteil 21 des Tassenstößels 2 angeordnet und erstreckt sich radial im Innenraum 21c des Führungsteils 21 im bodennahen Bereich. Dabei liegt das Halteelement 16 an einem am radial äußeren Rand 16g ausgebildeten Anlagebereich 16c an der Innenwand 21a des Führungsteils 21 verspannt an. Radial innen weist das Halteelement 16 einen Halteabschnitt 16a auf, über den das Halteelement 16 am äußeren Rand der Ventilanlagefläche 11 des Kugelsegments 8 längsaxial angelegt ist und das in die Kugelkalotte 10 eingelegte Kugelsegment 8 an dieser anliegend sichert. Auf diese Weise bildet das Halteelement 16 eine Transport- und Verliersicherung für das Kugelsegment 8 in der Ventiltriebeinheit 1.
In den beiden Bildhälften der 2 ist jeweils eine alternative Ausführungsform des Halteelements 16 dargestellt. Die rechte Bildhälfte zeigt eine Anordnung, bei der der äußere Rand 16g flächenparallel zur Innenwand 21a des Führungsteils 21 angeordnet den Anlagebereich 16c bildet. Dabei ist der äußere Rand 16g in Längsachsenrichtung dem offenen Ende 21b zugewandt ausgerichtet. Auf diese Weise entsteht an der der Innenwand 21a des Führungsteils 21 zugewandten Seite des äußeren Rands 16g eine ringförmige radial ausgerichtete Anlagefläche 16i am Umfang des Halteelements 16. An der Anlagefläche 16i liegt das Halteelement 16 in radialer Richtung an der Innenwand 21a flächig an und ist dort reibschlüssig verspannt befestigt. In einer alternativen Ausgestaltung, wie sie in der linken Bildhälfte der 2 dargestellt, ist am äußeren Rand 16g des Halteelements 16 eine ringförmige Wölbung 16d vorgesehen. Die Wölbung 16d ist im Schnitt parabelförmig in längsaxialer Richtung zum Boden 20 des Führungsteils 21 hin angeordnet. Die radial äußere Flanke 16h der Wölbung 16d bildet dabei gleichzeitig den flächenparallel zur Innenwand 21a ausgerichteten Anlagebereich 16c als ringförmige Anlagefläche 16i aus. Über die Anlagefläche 16i ist das Halteelement 16 an der Innenwand 21a des Führungsteils 21 flächig anliegend und reibschlüssig verspannt befestigt. Der Scheitelpunkt 16j der Wölbung 16d liegt am Boden 20 an und bildet dort einen Anschlag 16e aus. Der Anschlag 16e definiert eine vorbestimmte längsaxiale Einbaulänge des Halteelements 16 gegenüber dem Boden 20. Die Länge der Wölbung 16d ist derart bestimmt, dass bei einem Anliegen des Anschlags 16e am Boden 20 der Halteabschnitt 16a des Halteelements 16 mit den Haltefingern 16b am äußeren Randbereich der Ventilanlagefläche 11 des Kugelsegments 8 anliegt und letzteres in der Kugelkalotte 10 angelegt am Tassenstößel 2 sichert.
In der 2a ist eine Draufsicht des Halteelements 16 in der Längsachse Z dargestellt. Das Halteelement 16 weist angepasst an die Form des Führungsteils 21, eine tellerartige Form auf ist mit einer zentrischen Aussparung 18 ausgebildet. Vom Rand 19 der Aussparung 18 ausgehend sind symmetrisch zueinander drei radial verlaufende Haltefinger 16b angeordnet. An ihren radialinne ren Enden 16f liegen die Haltefinger 16b am Randbereich der Ventilanlagefläche 11, ohne diese zu überdecken, an.
Zur Montage wird das Halteelement 16 über das offene Ende 21b in das Führungsteil 21 eingepresst. Beim Anschlagen des Anschlags 16e am Boden 20 wird die erforderliche Einbaulänge des Halteelements 16 erreicht, bei der die Haltefinger 16b am äußeren Randbereich der Ventilanlagefläche 11 anliegend das in die Kugelkalotte 10 eingelegte Kugelsegment 8 längsaxial sichern.
Die 3 und 4 zeigen den Tassenstößel 2 und das Kugelsegment 8 jeweils als Einzelteile. Der Tassenstößel 2 ist in der 3 in einem Längsschnitt dargestellt. Der Boden 20 des Tassenstößels 2 weist eine zentrische Erhebung 22 auf, an der die Kugelkalotte 10 angebracht ist. Der gedachte Rand 15a der Kontaktfläche 15 zwischen der Kugelkalotte 10 und der Halbkugelfläche 9 am Kugelsegment 8 im angelegten Zustand ist in den 3 und 4 jeweils als waagerechte gestrichelte Linie angedeutet. Der längsaxiale Abstand zwischen der Nockenkontaktoberfläche 17 und dem Rand 15a entspricht dem Sortierungsmaß S_T des Tassenstößels 2 bestimmt, während das Sortierungsmaß S_K des Kugelsegments 8 den längsaxialen Abstand der Ventilanlagefläche 11 und dem gedachten Rand 15a kennzeichnet. Die Sortierungsmaße S_T- und S_K erlauben eine gezielte Herstellung und Sortierung von Ventilstößeln 2 und Kugelsegmenten 8 als Einzelteile in Sortierungsgruppen S_T und S_K mit jeweils verschiedenen Sortierungsmaßen S_T S_K, die jeweils ein vorbestimmtes längsaxiales Abstandsmaß S_T beziehungsweise S_K aufweisen.

1: Ventiltriebeinheit
2: Ventilstößel
3: Einstellelement
4: Gaswechselventil
5: Ventilschaft
5a: Ventilschaftende
6: Anlagefläche
7: Anlagefläche
8: Kugelsegment
9: Halbkugelfläche
10: Kugelkalotte
11: Ventilanlagefläche
12: Ventilfeder
13: Nockenwelle
14: Nocken
15: Kontaktfläche
15a: Rand
16: Halteelement
16a: Halteabschnitt
16b: Haltefinger
16c: Anlagebereich
16d: Wölbung
16e: Anschlag
16f: Ende
16g: Rand
16h: Flanke
16i: Anlagefläche
16j: Scheitelpunkt
17: Nockenkontaktoberfläche
18: Aussparung
19: Rand
20: Boden
21: Führungsteil
21a: Innenwand
21b: Ende
21c: Innenraum
22: Erhebung
S_T: Sortierungsmaß
S_K: Sortierungsmaß
S_E: Einbauhöhenmaß
S_V: Ventilspiel
Z: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 9414085 U1 [0002, 0003]

Claims

Ventiltriebeinheit (1) für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilstößel (2) und zumindest einem Einstellelement (3) zum Einstellen des Ventilspiels (S_V) eines Gaswechselventils (4), wobei das Einstellelement (3) im Kraftfluss zwischen dem Ventilstößel (2) und dem Ventilschaftende (5a) des Gaswechselventils (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (2) und das Einstellelement (3) jeweils zumindest eine komplementär zueinander gekrümmte Anlagefläche (6, 7) aufweisen, wobei das Einstellelement (3) an den Anlageflächen (6, 7) freibeweglich am Ventilstößel (2) anliegt.
Ventiltriebeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (6) am Ventilstößel (2) konkav und die Anlagefläche (7) am Einstellelement (3) konvex ausgebildet ist.
Ventiltriebeinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (6) am Ventilstößel (2) als eine Kugelkalotte (10) und das Einstellelement (3) als ein Kugelsegment (8) sowie die Anlagefläche (7) annähernd halbkugelförmig als Halbkugelfläche (9) ausgebildet ist, wobei das Kugelsegment (8) mit der Halbkugelfläche (9) an der Kugelkalotte (10) freibeweglich angelegt ist.
Ventiltriebeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halteelement (16) zur Fixierung des Einstellelements (2) am Ventilstößel (2) vorgesehen ist, wobei das Halteelement (16) zumindest einen Anlagebereich (16c) aufweist, über den das Halteelement (16) anliegend an der Oberfläche des Ventilstößels (2) kraftschlüssig fixiert ist.
Ventiltriebeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (2) als ein Tassenstößel mit einem Führungsteil (21) ausgebildet und das Halteelement (16) radial im Führungsteil (21) angeordnet ist, wobei das Halteelement (16) an seinem radial äußeren Rand (16g) an der Innenwand (21a) des Führungsteils (21) verspannt anlegbar ist.
Ventiltriebeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass des Rand (16g) zumindest teilweise flächenparallel zur Innenwand (21a) des Führungsteils (21) angeordnet und zumindest eine Anlagefläche (16i) bildet, wobei die Anlagefläche (16i) an der Innenwand (21a) flächig anlegbar ist.
Ventiltriebeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) zumindest einen Anschlag (16e) zum Anlegen am Ventilstößel (2) und einen Halteabschnitt (16a) zur Fixierung des Einstellelements (3) am Ventilstößel (2) aufweist, wobei der Anschlag (16e) am Ventilstößel (2) und der Halteabschnitt (16a) am Einstellelement (3) gleichzeitig anlegbar sind.
Ventiltriebeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) zumindest eine im Schnitt parabelförmige ausgebildete Wölbung (16d) mit einem Scheitelpunkt (16j) aufweist, wobei der Scheitelpunkt (16j) einen Anschlag (16e) bildet und der Anschlag (16e) am Boden (20) des Führungsteils (21) anlegbar ist.
Ventiltriebeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (16d) am radialen äußeren Rand (16g) angeordnet ist, wobei die radial äußere Flanke (16h) der Wölbung (16d) an der Innenwand (21a) des Führungsteils (21) anlegbar ist.
Ventiltriebeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Halteabschnitt (16a) eine zentrische Aussparung (18) vorgesehen ist, wobei ausgehend vom Rand (19) der Aussparung (18) zumindest ein Haltefinger (16b) nach radial innen verlaufend ausgebildet und am Einstellelement (3) anlegbar ist.
Verfahren zur Montage einer Ventiltriebeinheit (1) für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, wobei zum Einstellen des Ventilspiels (S_V) eines Gaswechselventils (4) ein Einstellelement (3) im Kraftfluss zwischen einem Ventilstößel (2) und dem Ventilschaftende (5a) des Gaswechselventils (4) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswahl und Montage eines Ventilstößels (2) mit zumindest einem vorbestimmten Sortierungsmaß (S_T) und eines Einstellelements (3) mit zumindest einem vorbestimmten Sortierungsmaß (S_K) erfolgt, wobei die Summe aus den Sortierungsmaßen (S_T, S_K) dem Wert eines vorbestimmten Sortierungsendmaßes (S_E) der Ventiltriebeinheit (1) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sortierungsendmaß (S_E) einem vorbestimmten längsaxialen Abstand zwischen der Nockenkontaktoberfläche (17) am Ventilstößel (2) und der Ventilanlagefläche (11) am Einstellelement (3) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sortierungsmaß (S_T) am Ventilstößel (2) und das Sortierungsmaß (S_K) am Einstellelement (3) jeweils dem längsaxialen Abstand der Nockenkontaktoberfläche (17) beziehungsweise der Ventilanlagefläche (11) bezogen auf den Rand (15a) der Kontaktfläche (15) zwischen den Anlageflächen (6, 7) des Ventilstößels (2) und des Einstellelements (3) entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des Ventilstößels (2) und des Einstellelements (3) aus nach bestimmten Sortierungsmaßen (S_T, S_K) vorgefertigten und vorsortierten Ventilstößeln (2) und Einstellelementen (3) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Montageschritt ein Halteelement (16) zur Fixierung des Einstellelements (3) am Ventilstößel (2) in das Führungsteil (21) bis zum Anschlagen des Anschlags (16e) eingepresst und am Führungsteil (21) kraftschlüssig fixiert wird.