DE10358934A1 - Valve ram is a plastics-based material part with integral anti-rotation locking element e.g. rib protruding from sleeve - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilstößel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The present invention relates to a valve lifter according to the preamble of claim 1.
Bei Verbrennungsmotoren mit "obenliegender Nockenwelle" werden Öffnungskräfte von der Nockenwelle üblicherweise über Ventilstößel auf die einzelnen Ventile übertragen. Die Ventilstößel sind zwischen den einzelnen Nocken und dem freien Ende des Schafts des jeweils zugeordneten Ventils angeordnet. Seit langem bekannt sind topf- bzw. tassenförmige Ventilstößel, die einen Boden und einen hohlzylindrischen Mantel aufweisen, der zur axialen Führung des Ventilstößels in Verschieberichtung, d.h. in Öffnungs- bzw. Schließrichtung des Ventils vorgesehen ist. Eine Außenseite des Bodens bildet eine Berührfläche, auf der der zugeordnete Nocken abwälzt. Eine Innenseite des Ventilstößels drückt gegen das freie Ende des zugeordneten Ventilschafts. Um den Ventilstößel in seiner Führung in Umfangsrichtung festzulegen, ist eine "Verdrehsicherung" erforderlich. Es wurde bereits erwogen, an der Mantelfläche des Ventilstößels ein „Verdrehsicherungselement" zu befestigen, das radial von der Mantelfläche absteht und in einer zugeordneten Führungsnut einer Führung des Ventilstößels gleitend geführt ist.at Internal combustion engines with overhead Camshaft "will be opening forces of the camshaft usually via valve tappets on transfer the individual valves. The valve tappets are between the individual cams and the free end of the shaft of each associated valve arranged. For a long time pot-known or cup-shaped Valve tappets, the a bottom and a hollow cylindrical shell, the axial guidance of the valve stem in Shift direction, i. in opening or closing direction the valve is provided. An outside of the floor forms one Touch surface, on which rolls over the associated cam. An inside of the valve stem presses against the free end of the associated valve stem. To the valve tappet in his guide set in the circumferential direction, an "anti-rotation" is required. It has already been considered on the lateral surface the valve stem to attach a "anti-rotation", the protrudes radially from the lateral surface and in an associated guide groove a guide of the valve lifter sliding guided is.
Herkömmliche Ventilstößel sind üblicherweise aus Stahl, wohingegen das "Führungsteil", in dem die Ventilstößel geführt sind, üblicherweise aus Aluminium besteht. Dies hat den Nachteil, dass an der Reibfläche Stahl-Aluminium eine relativ hohe Reibleistung anfällt, was zu einer starken Bauteilerwärmung führen kann. Da Stahl und Aluminium unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, ändert sich in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur das Passmaß zwischen dem Ventilstößel und der Führung, was ebenfalls unerwünscht ist.conventional Valve tappets are common made of steel, whereas the "guide member" in which the valve lifters are guided, usually made of aluminum. This has the disadvantage that at the friction surface steel-aluminum a relatively high friction power is generated, which can lead to a strong component heating. Because steel and aluminum have different thermal expansion coefficients have, changes in dependence from the operating temperature the fit between the valve lifter and the leadership, which is also undesirable is.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventilstößel zu schaffen, der hinsichtlich des Standes der Technik grundlegend verbessert ist.task The invention is to provide a valve lifter with respect to of the prior art is fundamentally improved.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is solved by the features of claim 1. advantageous Refinements and developments of the invention are the dependent claims remove.
Die Erfindung geht von einem Ventilstößel aus, der zur Übertragung einer Öffnungskraft von einem Nocken einer Nockenwelle auf einen Schaft eines Ventils eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Der Ventilstößel weist einen Boden und einen hohlzylindrischen Mantel auf, der zur axialen Führung des Ventilstößels in einer Verschieberichtung vorgesehen ist. Um den Ventilstößel in Umfangsrichtung des Mantels festzulegen, ist ein Verdrehsicherungselement vorgesehen, das sich in Verschieberichtung erstreckt.The Invention is based on a valve tappet for transmission an opening force from a cam of a camshaft to a shaft of a valve an internal combustion engine is provided. The valve lifter points a bottom and a hollow cylindrical shell on the axial guide of the valve stem in a displacement direction is provided. To the valve tappet in the circumferential direction of the jacket, an anti-rotation element is provided, which extends in the direction of displacement.
Der Kern der Erfindung besteht darin, den Ventilstößel aus einem Material auf Kunststoffbasis herzustellen und das Verdrehsicherungselement des Ventilstößels als integralen Bestandteil des Ventilstößels auszubilden.Of the The core of the invention is to the valve stem of a material Produce plastic base and the anti-rotation element of the valve stem as form integral part of the valve stem.
Dadurch werden eine ganze Reihe von Vorteilen erreicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Ventilstößeln aus Stahl weist ein Ventilstößel, der aus einem Material auf Kunststoffbasis hergestellt ist, eine geringere Masse auf, was in Anbetracht der sehr hohen Beschleunigungen, denen Ventilstößel ausgesetzt sind, zu einer erheblichen Energieeinsparung und zu einer Verbesserung des Ansprechverhaltens des Motors führt. Im Vergleich zum Stand der Technik wird auch eine Verringerung der Montagekosten erreicht, da das Verdrehsicherungselement integraler Bestandteil des Ventilstößels ist; bei dem Verdrehsicherungselement handelt es sich also gerade nicht um ein separates Bauteil, das an dem Ventilstößel befestigt werden muss. Im Vergleich zu herkömmlichen Ventilstößeln aus Metall weist ein Ventilstößel auf Kunststoffbasis auch ein günstigeres Reibverhalten auf. Mit einem Ventilstößel, bei dem das Verdrehsicherungselement integraler Bestandteil des Ventilstößels ist, erreicht man auch eine hohe Steifigkeit des Ventilstößels, was ein weiterer wichtiger Vorteil ist.Thereby A whole series of advantages are achieved. Compared to usual Valve tappets Steel has a valve lifter, the made of a plastic-based material, a smaller one Mass on what considering the very high accelerations that Tappet suspended to a considerable energy saving and to an improvement the response of the engine leads. In comparison to the stand the technique also achieves a reduction in assembly costs, since the anti-rotation element is an integral part of the valve stem; The anti-rotation element is therefore not at all a separate component that must be attached to the valve lifter. Compared to conventional Valve tappets Metal has a plastic-based tappet also a cheaper one Frictional behavior on. With a valve tappet, in which the anti-rotation element integral part of the valve stem is reached, too a high rigidity of the valve stem, which is another important Advantage is.
Der Ventilstößel kann beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Das „Kunststoffbasismaterial" kann ein Thermoplast, insbesondere ein Hochtemperaturthermoplast sein. Dass der Ventilstößel aus einem „Material auf Kunststoffbasis" besteht, bedeutet nicht notwendigerweise, dass der Ventilstößel ausschließlich aus Kunststoff besteht. Als Basismaterial für den Ventilstößel kann beispielsweise ein Poly-Ether-Ether-Keton verwendet werden. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Ventilstößels können dem Kunststoffmaterial "Nanopartikel" beigemengt sein. Unter dem Begriff "Nanopartikel" sind ganz allgemein feine Partikel aus einem anderen Material als dem Basismaterial zu verstehen. Die Nanopartikel können in dem Basismaterial fein und ggf. homogen verteilt sein. Alternativ dazu können die Nanopartikel auch in Form von "Nanoröhren" lokal konzentriert in dem Basismaterial verteilt sein. Vorzugsweise werden dem Basismaterial Nanopartikel aus einem Material beigemengt, das tribologisch günstige Eigenschaften hat, d.h. das die Reibung des Ventilstößels in seiner Führung verringert bzw. günstig beeinflusst. Als Nanopartikel eignen sich insbesondere Grafit, Kohlefasern, Keramikpartikel oder feine Metallpartikel.Of the Valve tappet can for example, be produced by injection molding. The "plastic base material" can be a thermoplastic, in particular, be a high temperature thermoplastic. That the valve tappet off a "material on a plastic basis " does not necessarily mean that the valve stem exclusively made Plastic exists. As a base material for the valve lifter can For example, a polyether ether ketone can be used. to increase the stiffness of the valve stem can the Plastic material "nanoparticles" added. By the term "nanoparticles" are quite general fine particles of a material other than the base material to understand. The nanoparticles can be finely and optionally homogeneously distributed in the base material. alternative can do this The nanoparticles are also locally concentrated in the base material in the form of "nanotubes" be distributed. Preferably, the base material nanoparticles from a material added, the tribologically favorable properties has, i. which reduces the friction of the valve stem in its leadership or favorably influenced. In particular, graphite, carbon fibers, ceramic particles are suitable as nanoparticles or fine metal particles.
Das Verdrehsicherungselement kann durch eine „rippenartige Erhebung" gebildet sein, die vom Mantel des Ventilstößels absteht und die mit einer zugeordneten nutartigen Vertiefung, die in der Führung des Ventilstößels vorgesehen ist, zusammenwirkt. Selbstverständlich können auch mehrere solcher Verdrehsicherungselemente an der Außenseite des Mantels vorgesehen sein. Die "rippenartige" Erhebung kann beispielsweise einen halbkreiszylindrischen Querschnitt aufweisen.The Anti-rotation element may be formed by a "rib-like elevation", the protrudes from the jacket of the valve stem and with an associated groove-like depression, which in the Leadership of Valve tappet provided is, cooperates. Of course can also several such anti-rotation elements on the outside be provided of the jacket. The "rib-like" survey, for example, a have semicircular cylindrical cross-section.
Wie bereits erwähnt, weist der Boden des Ventilstößels eine nockenberührende Fläche auf, an der der Nocken anliegt und an der Bodeninnenseite des Ventilstößels eine ventilberührende Fläche, an der das freie Ende des Ventilschafts anliegt. Die nockenberührende Fläche kann ballig bzw. konvex ausgeführt sein.As already mentioned, has the bottom of the valve stem a cam touching area on, on which the cam rests and on the bottom inside of the valve stem a valve touching Area, where the free end of the valve stem rests. The cam-contacting surface can crowned or convex be.
Vorzugsweise bildet die nockenberührende Fläche einen in Verschieberichtung des Ventilstößels "vorstehenden" Teilbereich des Bodens, der über seitliche Verbindungsflächen mit zurückversetzten Bodenflächen des Ventilstößels verbunden ist. Mit einer derartigen Gestaltung des Ventilstößelbodens kann bei relativ geringem Materialeinsatz, d.h. bei geringem Bauteilgewicht eine relativ hohe Bauteilsteifigkeit erreicht werden. Die Bauteilsteifigkeit kann zusätzlich erhöht werden, indem der die nockenberührende Fläche bildende Teil des Bodens über seitliche Versteifungsrippen mit den zurückversetzten Bodenflächen verbunden ist.Preferably forms the cam-contacting surface one in the direction of displacement of the valve stem "protruding" portion of the bottom, the lateral connection surfaces with recessed bottom surfaces of the Valve tappet connected is. With such a design of the valve stem floor can at relatively low material usage, i. with low component weight a relatively high component rigidity can be achieved. The component rigidity can additionally elevated be by the cam-touching area forming part of the soil above lateral stiffening ribs connected to the recessed bottom surfaces is.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in den Boden des Ventilstößels im Bereich der nockenberührenden Fläche eine Metallplatte integriert. Wie bereits erwähnt, kann der Ventilstößel im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Die Metallplatte kann dann vollständig oder teilweise in den Bodenbereich des Ventilstößels eingespritzt sein. Die Metallplatte kann so in den Bodenbereich des Ventilstößels eingespritzt sein, dass eine Grundfläche der Metallplatte aus dem Boden hervortritt und die nockenberührende Fläche des Ventilstößels bildet. In diesem Fall wälzt der Nocken unmittelbar auf der Metallplatte ab. In der Metallplatte können Löcher, Rillen, Riffelungen oder sonstige Vertiefungen bzw. Strukturierungen vorgesehen sein, durch die der Formschluss zwischen dem Kunststoffbasismaterial des Ventilstößels und der Metallplatte beim Einspritzen verbessert wird.To a development of the invention is in the bottom of the valve stem in Area of cam-touching area a metal plate integrated. As already mentioned, the valve stem can be injection molded be prepared. The metal plate can then completely or partially injected into the bottom area of the valve lifter. The Metal plate can thus be injected into the bottom area of the valve stem be that one footprint the metal plate emerges from the ground and the cam - contacting surface of the Forms valve tappet. In this case, rolls the cam directly on the metal plate. In the metal plate can holes, Grooves, corrugations or other depressions or structuring provided be through which the positive connection between the plastic base material of the valve lifter and the metal plate is improved during injection.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Metallplatte den Boden des Ventilstößels zur Innenseite hin durchsetzt. In diesem Fall bildet die der Innenseite des Ventilstößels zugewandte Grundfläche der Metallplatte eine Anlagefläche für das Schaftende des mit dem Ventilstößels zusammenwirkenden Ventils.It can also be provided that the metal plate to the bottom of the valve stem for Interspersed inside. In this case it forms the inside facing the valve stem Floor space the metal plate a contact surface for the Shank end of cooperating with the valve stem Valve.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:in the The invention will be explained in more detail in connection with the drawing. It demonstrate:
Der
Bodenbereich
Die
Oberseite des erhabenen Mittelbereichs
Alternativ
zu dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
können
die Versteifungsrippen
An
der in
Der
in den
Aus
Sicht der Erfindung wesentlich ist bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen,
dass das Verdrehsicherungselement integraler Bestandteil des Ventilstößels ist
und aus demselben Basismaterial besteht wie der Ventilstößel
Claims (22)
Priority Applications (1)
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DE10358934A DE10358934A1 (en) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | Valve ram is a plastics-based material part with integral anti-rotation locking element e.g. rib protruding from sleeve |
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DE10358934A DE10358934A1 (en) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | Valve ram is a plastics-based material part with integral anti-rotation locking element e.g. rib protruding from sleeve |
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DE10358934A1 true DE10358934A1 (en) | 2005-07-07 |
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ID=34638714
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DE10358934A Withdrawn DE10358934A1 (en) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | Valve ram is a plastics-based material part with integral anti-rotation locking element e.g. rib protruding from sleeve |
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