DE19509968A1 - Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftma­ schine, mit einem hohlzylindrischen Hemd, welches mit seinem Außenmantel in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes axial beweglich angeordnet und an seinem ersten, einem Steuernocken zugewandten Rand durch einen scheibenförmigen Boden verschlossen ausgebildet ist.

Ein derartiger Stößel ist aus der DE-A 39 11 141 vorbekannt. Zur Verminderung seiner Masse weist er im Bereich seines Hemdes gelochte Durchbrüche auf. Diese Durchbrüche verringern zwar geringfügig die Gesamtmasse des Stößels, schwächen jedoch zugleich dessen Festigkeit, so daß mit einer Hemddicken­ erhöhung die gewünschte Massereduzierung eliminiert ist. Auch müssen die Durchbrüche in einem spanenden Verfahren in das Hemd gebracht werden, was sich ungünstig auf die Fertigungskosten des als gattungsbildend angese­ henen Ventiltriebstößels auswirkt. Zudem kann der Fachmann aus der oben­ genannten älteren DE-A 39 11 141 sich keine Anregungen darüber holen, wie er einen derartigen "masseoptimierten" Ventiltriebstößel zugleich hydraulisch wirkend auslegen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stößel der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und der insbesondere über einfach vorzunehmende Maßnahmen im Bereich seines Hemdes hinsichtlich seiner Masse reduziert ist und gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß ein nockenferner Rand des Hemdes radial nach innen umgebördelt und/oder daß das Hemd mit zumindest einer, sich bevorzugt von seinem Außenmantel radial nach innen erstreckenden Verstei­ fungssicke versehen ist. Diese Versteifungssicke kann auch als umlaufende Ringnut bzw. als fensterartige Eindrückung hergestellt sein. Durch diese Maß­ nahmen gelingt es, die Wandstärke des Hemdes gegenüber bisherig bekannten Wandstärken, so wie in dem untergeordneten Anspruch 11 aufgezeigt, zu minimieren. Zugleich bewirken die umfangsverteilten Sicken eine ausreichende Versteifung des Hemdes, so daß in etwa das Hemd eine Steifigkeit aufweist, die erst durch die aus dem Stand der Technik bekannten stärkeren Wandstärken erzielt ist. Die Eindrückungen am Hemd können wahlweise während des Formgebungsprozesses des erfindungsgemäßen Stößels bzw. nach seiner Form­ gebung am Hemd appliziert werden. Durch die radiale Umbördelung des Hemdes an seinem nockenfernen Rand ist eine zusätzliche Versteifung des gesamten Stößels erzielbar, wobei diese Maßnahme auch ohne die obengenann­ ten denkbar ist. Wird der hier vorgestellte Stößel beispielsweise gießtechnisch hergestellt, so kann es auch vorgesehen sein, diesen mit an seinem Innenmantel versehenen Längsrippen auszubilden. Sämtliche hier vorgestellten erfindungs­ gemäßen Maßnahmen sind an Stößeln beliebiger Geometrie, wie beispielsweise einer tassen- bzw. hülsenförmigen, denkbar.

Versteifend auf das gesamte dünnwandige Tassenhemd kann auch eine wellen­ förmig eingeprägte Ringnut gemäß Anspruch 3 sein. Dabei ist diese Maßnahme auch in Verbindung mit einer am Außenmantel des Hemdes umlaufenden Ringnut oder den weiteren vorgenannten Maßnahmen denkbar.

Die Erfindung bezieht sich gleichermaßen auf mechanisch wirkende Stößel gemäß Anspruch 4, jedoch auch auf hydraulisch wirkende Stößel, so wie sie aus dem untergeordneten Anspruch 7 hervorgehen. Bei letzterer Variante erstrecken sich die fensterartigen Eindrückungen, so wie sie vorhergehend beschrieben wurden, bevorzugt beidseitig einer Quermittelebene des Stößels, nahe der auch die Ringnut verlaufen kann.

Zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit ist in Konkretisierung der Erfindung an einem Innenmantel des Hemdes, ein zusätzliches Ringteil befestigt, welches an den Eindrückungen des Hemdes des Stößels verläuft. Dieses Ringteil be­ grenzt zum einen in vorteilhafter Weise zugleich einen Ölvorratsraum zur Versorgung eines Spielausgleichselements, zum anderen wirkt es zugleich versteifend auf den gesamten Stößel.

In Weiterbildung der Erfindung ist es in Anspruch 9 beschrieben, daß das Innenteil am Hemd über eine Schweißverbindung befestigt ist. Diese Schweiß­ verbindung wird bevorzugt im Bereich der aneinanderliegenden Ausdrückungen bzw. Eindrückungen des Innenteils und des Hemdes angeordnet. Vorgesehen ist beispielsweise hier eine Laserschweiß- bzw. eine Plasmaschweißverbindung. Denkbar ist es jedoch auch, beide Elemente über eine Klebeverbindung zu befestigen. Auch ist an eine Klemm- oder Schnapp- oder eine ähnliche Ver­ bindung gedacht.

Zugleich ist über die Maßnahme nach Anspruch 10 eine einfache Auslaufsiche­ rung des ringförmigen Ölvorratsraumes, welcher von dem Innenteil in nocken­ ferne Richtung begrenzt ist, geschaffen. Bei Schräglagen der Brennkraftmaschine bzw. während ihrer Kaltstartphase ist so garantiert, daß eine ausreichende Menge an Hydraulikmittel zum Spielausgleichselement gesaugt werden kann.

Aus Anspruch 11 geht es hervor, daß Hemd des Stößels in Verbindung mit den vorgenannten Maßnahmen hinsichtlich seiner Dicke zu optimieren. Hierbei ist es vorgesehen, das Hemd zumindest an Teilabschnitten bis auf eine Dicke von etwa 0,4 mm auszubilden. Diese Dicke ist erzielbar durch die Wahl eines entsprechend geeigneten, hier nicht näher beschriebenen Werkstoffs in Ver­ bindung mit Maßnahmen nach Anspruch 12. Hier ist aufgeführt, daß es auch vorgesehen sein kann, wesentliche Stößelbauteile durch eingelegte Fasern, Partikel, Gitter oder ähnliches zu verstärken.

Durch den hier beschriebenen, hinsichtlich seiner Masse optimierten Stößel gelingt es, die Ventilfederkräfte zu minimieren, was zu einer Absenkung der Reibungsverluste führt. Andererseits ist es denkbar, bei gleichbleibender Feder­ kraft ein sicheres Schließen der Gaswechselventile auch bei höheren, als den bisher gefahrenen Drehzahlen der Brennkraftmaschine zu erzielen.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationen einzelner Anspruchsmerk­ male und Kombinationen einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vor­ teilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stößel,

Fig. 2 einen Stößel gemäß Fig. 1, jedoch mit versteifenden fenster­ artigen Eindrückungen,

Fig. 3 einen weiteren Stößel mit einer wellenförmig eingeprägten Ringnut,

Fig. 4 einen Stößel wie oben beschrieben, jedoch mit kreisförmigen Einwulstungen,

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch einen hydraulisch wirkenden Stößel gemäß der Schnittlinie der nachfolgenden Figur,

Fig. 6 einen Querschnitt durch Fig. 5 und

Fig. 7 einen Querschnitt nach Fig. 6, jedoch mit spiegelbildlich zum Hemd ausgebildetem Innenteil.

Aus Fig. 1 kann der Fachmann sich einen Stößel 1 entnehmen. Dieser ist bei dieser sowie den nachfolgenden Fig. 2 bis 4 mechanisch wirkend ausgelegt. Der Stößel 1 weist ein hohlzylindrisches Hemd 2 auf. Das hohlzylindrische Hemd 2 ist einenends an seinem Rand 3 durch einen Boden 4 verschlossen ausgebildet. In den Boden 4 ist bei dieser Variante eine separate scheibenför­ mige Anlaufplatte 5 eingelegt. Die Anlaufplatte 5 besteht aus einem verschleiß­ armen Werkstoff und dient einem unmittelbaren Kontakt mit einem Steuernoc­ ken 6 (s. Fig. 4). Zur Versteifung des erfindungsgemäß dünnwandig hergestell­ ten Hemdes 2 weist dieses an seinem nockenfernen Rand 7 eine radial nach innen gerichtete und bevorzugt allumlaufende Umbördelung 8 auf. Zusätzlich versteifend wirkt bei dieser Variante eine äquidistant zum Boden 4 verlaufende Ringnut 9, welche sich vom Außenmantel 10 des Hemdes 2 radial nach innen erstreckt. Mit diesem Außenmantel 10 ist der Stößel 1 axial beweglich in einer Bohrung 11 eines nicht näher beschriebenen Zylinderkopfes 12 geführt.

Aus Fig. 2 ist ein Stößel 1 ähnlich dem vorhergezeigten entnehmbar. Als versteifende Sicken dienen hier sich vom Außenmantel 10 des Hemdes 2 radial nach innen erstreckende fensterartige Eindrückungen 13. Diese Eindrückungen 13 sind hier rechteckförmig ausgebildet, können jedoch auch geometrisch frei hergestellt sein.

So geht es aus Fig. 3 hervor, daß es vorgesehen ist, die Versteifungssicke als wellenförmig in das Hemd 2 geprägte Ringnut 14 auszubilden. Der Boden 4 des Stößels 1 dient bei dieser Variante als unmittelbare Kontaktfläche für den Steuernocken 6 gemäß Fig. 4, wobei in letztgenannter Figur die Versteifungs­ sicke als am Umfang des Außenmantels 10 des Hemdes 2 verteilte kreisförmige Einwulstung 15 ausgebildet ist. Die obengenannten Ausbildungsformen der Versteifungssicke sind auch in ihrer Kombination denkbar.

Fig. 5 zeigt einen Stößel 1, welcher hydraulisch wirkend ausgelegt ist und zu diesem Zweck in seinem Inneren ein hydraulisches Spielausgleichselement 16 aufweist. Auf eine Beschreibung des Spielausgleichselementes 16 wird an dieser Stelle verzichtet, weil dies der Fachwelt an sich bekannt ist. Das Hemd 2 weist hier die oben beschriebene umlaufende Ringnut 9 nahe seiner Quermittelebene auf. Ober- und unterhalb dieser Ringnut 9 sind zueinander fluchtende fenster­ artige Eindrückungen 17 appliziert. Am Innenmantel 18 des Hemdes 2, bevor­ zugt in Nockenrichtung gesehen oberhalb der Ringnut 9, ist ein ringförmiges Innenteil 19 befestigt. Dieses Innenteil 19 geht an seinem nockenfernen Ende in eine radial nach innen weisende Scheibe 20 über. Somit ist durch die Ele­ mente 19, 20 ein ringförmiger, nicht näher beschriebener Ölvorratsraum 21 zur Versorgung des zentrisch im Stößel 1 angeordneten Spielausgleichselementes 16 begrenzt. Das Innenteil 19 kann, wie der Fig. 7 zu entnehmen ist, einen zum Hemd 2 spiegelbildlich ausgebildeten Querschnitt aufweisen. Durch diese Ausbildung ist eine zusätzliche Versteifung des gesamten Stößels 1, so wie den Vorteilsangaben zu den Ansprüchen entnehmbar, geschaffen. Jedoch ist es auch denkbar, das Ringteil 19, so wie in Fig. 6 gezeigt, in seiner ursprünglichen Form zu belassen. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 7 liegen somit Ausdrückun­ gen 22 des Innenteiles 19 an den Eindrückungen 17 des Hemdes 2 an. In diesem Bereich können die Elemente 19, 2 über eine nicht näher beschriebene Schweißverbindung 23 zueinander fixiert sein.

Aus Fig. 5 geht es ebenfalls hervor, daß eine Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Ölvorratsraum 21 ausgehend von einer Zulaufbohrung 24 durch das Hemd 2 geschaffen ist. Das Innenteil 19 begrenzt radial nach außen einen Kanal 25, welcher sich bis in unmittelbare Nähe des Bodens 4 erstreckt. An dieser Stelle weist das Innenteil 19 einen Übertritt 26 in den ringförmigen Ölvorratsraum 21 auf. Das Innenteil 19 ist somit an dieser Stelle nicht mit dem Hemd 2 in Ver­ bindung.

Durch eingelegte Fasern oder Partikel 27 kann der zumindest im Bereich seines Hemdes 2 dünnwandig ausgebildete Stößel 1 hinsichtlich seiner Steifigkeit verbessert werden (s. Fig. 2). Diese Maßnahme ist bei sämtlichen hier vor­ gestellten erfindungsgemäßen Stößeln denkbar und vorgesehen.

Bezugszeichenliste

1 Stößel
2 Hemd
3 Rand
4 Boden
5 Anlaufplatte
6 Steuernocken
7 Rand
8 Umbördelung
9 Ringnut
10 Außenmantel
11 Bohrung
12 Zylinderkopf
13 Eindrückungen
14 Ringnut
15 Einwulstung
16 Spielausgleichselement
17 Eindrückung
18 Innenmantel
19 Innenteil
20 Scheibe
21 Ölvorratsraum
22 Ausdrückung
23 Schweißverbindung
24 Zulaufbohrung
25 Kanal
26 Übertritt
27 Fasern, Partikel.

Claims (12)

1. Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem hohlzylin­ drischen Hemd (2), welches mit seinem Außenmantel (10) in einer Aufnahme­ bohrung (11) eines Zylinderkopfes (12) axial beweglich angeordnet und an seinem ersten, einem Steuernocken (6) zugewandten Rand (3) durch einen scheibenförmigen Boden (4) verschlossen ausgebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein nockenferner Rand (7) des Hemdes (2) radial nach innen umgebördelt und/oder daß das Hemd (2) mit zumindest einer, sich bevorzugt von seinem Außenmantel (10) radial nach innen erstreckenden Versteifungssicke versehen ist.

2. Stößel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß am Außenmantel (10) des Hemdes (2) umfangsver­ teilte, fensterartige Eindrückungen (13, 17) bzw. kreisförmige Einwulstungen (15) vorgesehen sind.

3. Stößel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß am Außenmantel (10) des Hemdes (2) wenigstens eine wellenförmig eingeprägte Ringnut (14) in Umfangsrichtung verläuft.

4. Stößel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (1) mechanisch wirkend ausgelegt ist.

5. Stößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fensterartigen Eindrückungen (17) ober- oder unterhalb der nahe einer Quermittelebene des Stößels (1) verlaufende Ringnut (9) angeordnet sind.

6. Stößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (17) in Axialrichtung des Stößels (1) gesehen zueinander fluchtend positioniert sind.

7. Stößel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (1) hydraulisch wirkend ausgelegt ist, wobei an einem Innenmantel (18) seines Hemdes (2) ein ringförmiges Innenteil (19) befestigt ist, welches in nockenferner Richtung in einer radial nach innen weisende Scheibe (20) übergeht, welche gemeinsam mit dem Innenteil (19) einen Ölvorratsraum (21) zur Versorgung eines zentrisch im Stößel (1) verlaufenden hydraulischen Spielausgleichselemen­ tes (16) einschließt.

8. Stößel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (19) einen zu dem Querschnitt des Hemdes (2) in etwa spiegelbildlichen Querschnitt aufweist, wobei Ausdrückungen (22) des Innenteils (19) an Eindrückungen (17) des Hemdes (2) befestigt sind.

9. Stößel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Befestigung des Innenteils (19) am Hemd (2) über eine Schweißverbindung (23) hergestellt ist.

10. Stößel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Ölvorratsraum (21) über eine das Hemd (2) im Bereich seiner Ringnut (9) schneidende Zulaufbohrung (24) geschaffen ist, welche in Umfangsrichtung gesehen zwischen zwei Eindrückungen (17) des Hemdes (2) angeordnet ist, wobei das Innenteil (19) einen Kanal (25) begrenzt, welcher sich, ausgehend von der Zulaufbohrung (24), bis in unmittelbare Bodennähe erstreckt und dort einen radialen Übertritt (26) für das Hydraulikmittel in den Ölvorratsraum (21) aufweist.

11. Stößel nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das hohl­ zylindrische Hemd (2) eine Wandstärke im Bereich von etwa 0,4 bis 0,8 mm aufweist und/oder in Richtung zu dem nockenfernen Rand (7) in seiner Wand­ stärke abnehmend ausgebildet ist.

12. Stößel nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Bauteile (2, 4 oder 19) aus einem Leichtbau- und/oder polymeren Werkstoff hergestellt bzw. durch eingelegte Fasern, Partikel, Gitter (27) oder ähnliches verstärkt ist und/oder daß der Stößel (1) im Bereich seines Bodens (4) eine separate Anlaufplatte (5) für einen unmittelbaren Nockenkontakt aufweist.