DE19705726A1

DE19705726A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19705726A1
Application number: DE19705726A
Authority: DE
Inventors: Gerald Fischer; Michael Dipl Ing Haas; Gerhard Dr Ing Maas
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1998-08-20
Also published as: WO1998036161A1; DE19781623D2; US6213076B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschi ne, bestehend aus einem äußeren kreisringförmigen Abschnitt, welcher einen relativ zu diesem axial beweglichen kreisförmigen Abschnitt einschließt, nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Stößel ist in der DE-OS 43 14 619 offenbart. Soll dieser nun unter einem erheblichen Winkel zur Lotrechten, d. h. äußerst schräg, in seine Auf nahmebohrung im Zylinderkopf eingebaut werden, so kann es in ungünstiger Einbausituation dazu kommen, daß dessen vom kreisringförmigen Abschnitt begrenzter ringförmiger Vorratsraum, sowie auch Teilbereiche eines zentrischen, vom kreisförmigen Abschnitt eingeschlossenen Vorratsraums, weitestgehend an Hydraulikmittel leerlaufen. Beispielsweise wäre dies dann festzustellen, wenn der Stößel in einen Ventiltrieb eines Boxermotors mit orthogonal zur Lotrechten verlaufenden Zylinderlaufbahnen integriert werden soll.

Der Mangel an ausreichendem Hydraulikmittel bzw. die somit in den Vorrats räumen akkumulierte Luftmenge führt zum einen dazu, daß eine Spielaus gleichsfunktion eines mit dem kreisförmigen Abschnitt verbundenen hydrauli schen Spielausgleichselements durch Kompressibilität seines Hochdruckraumes über einen gewissen Zeitraum eingeschränkt ist. Zum anderen kann es zu Fehlbeaufschlagungen der die Abschnitte miteinander wahlweise verbindenden Koppelelemente kommen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen schräg eingebauten Stößel der vor genannten Gattung zu schaffen, bei welchem die aufgezeigten Nachteile besei tigt sind und bei dem insbesondere mit einfachen Maßnahmen ein an Servor mittel auslaufsicher gestalteter Stößel vorliegt.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen der Erfindung Gegenstand der nachfolgenden Unteransprüche sind, denen auch selbständig schutzfähige Maßnahmen immanent sein können.

Dadurch, daß der Übertritt des Hemdes an einer in Schwerkraftrichtung gesehen tiefsten Stelle des Stößels angeordnet ist und gleichzeitig die Mündung des Kanals in den ersten Vorratsraum an einem in Schwerkraftrichtung gesehen höchsten Abschnitt eines Randes dessen Radialsteges positioniert ist, läuft nach dem Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine der erste ringförmige Vorrats raum an Hydraulikmittel nur bis auf das Niveau der Mündung des Kanals leer. Somit ist für die Wiederinbetriebnahme der Brennkraftmaschine eine ausrei chend große Menge an Hydraulikmittel in diesem Vorratsraum angesammelt, welche Menge zum einen eine ordnungsgemäße Spielausgleichsfunktion des Spielausgleichselements garantiert und zum anderen liegt sofort vor den Kop pelmitteln eine ausreichende Hydraulikmittelsäule zu deren Verlagerung vor.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgeschlagen, ausgehend vom Übertritt im Hemd, den Kanal als Umfangsnut am Innenmantel auszubilden und anschließend in einen Längskanal am Innenmantel des Hemdes entlang in Richtung zum Rand des Radialsteges zu führen. Anstatt dieser Umfangsnut kann auch eine wendelförmige Nut am Innenmantel des Hemdes bis zur Mündung am Rand des Radialsteges vorgesehen sein.

Die Erfindung erweist sich speziell dann als sinnvoll, wenn die Zuführbohrung zur Zuleitung des Hydraulikmittels zum Übertritt im Hemd in Schwerkraftrich tung gesehen weitestgehend unterhalb des Stößels positioniert ist. Bei oberhalb des Stößels verlaufenden Zuführbohrungen ist nicht mit der eingangs dargeleg ten Problematik eines Leerlaufens des ersten Vorratsraumes an Hydraulikmittel zu rechnen.

Anstatt der hier beschriebenen wendelförmigen Ausbildung bzw. einer Aus bildung eines ringförmigen Kanals mit anschließendem Axialkanal sind auch weitere Gestaltungen denkbar, wichtig ist es dabei allein, daß die Mündung in den ersten Vorratsraum an einer geodätisch hochliegenden Stelle des Stößels angeordnet ist.

In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, den Kanal in einen separaten Axialabschnitt, welcher sich entlang des Innenmantels des Hemdes erstreckt, zu formen. Dieser separate Axialabschnitt kann in weiterer Fortbildung der Erfindung einteiliger Bestandteil eines den ersten Vorratsraum in nockenfer ne Richtung begrenzenden Radialsteges sein. Zweckmäßigerweise ist der Axial abschnitt und der Radialsteg aus einem Blech- oder ähnlich geeigneten Material hergestellt.

Besonders sinnvoll erweist sich eine Applikation der erfindungsgemäßen Mittel dann, wenn der Stößel mit einem hydraulischen Spielausgleichselement ver sehen ist. Zugleich ist es vorgeschlagen, im Hemd lediglich einen Übertritt für das Hydraulikmittel zur gemeinsamen Beaufschlagung des Spielausgleichs elements und der Koppelmittel vorzusehen. Diese Maßnahme erweist sich hinsichtlich ihres Bauaufwandes als besonders einfach.

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf den hier dargestellten tassenförmigen Stößel, sondern auch auf weitere Ventiltriebselemente, wie Rollenstößel, hy draulische Abstützelemente und ähnliche, bei denen durch Schrägeinbau die Gefahr eines Leerlaufens deren Vorratsräume besteht.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Zweckmäßigerweise wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Stößel nach der Schnittlinie I-I der Fig. 3 im Schrägeinbau;

Fig. 2 eine um 90° gedrehte Schnittansicht nach Fig. 1 (Schnittlinie II-II der Fig. 3);

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Stößel und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Schnittlinie IV-IV der Fig. 2.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 offenbart einen Stößel 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, so wie er von seinem prinzipiellen Aufbau her der Fachwelt ausreichend bekannt ist. Der Stößel 1 besteht aus einem mit seinem hohlzylindrischen Hemd 2 verdrehgesichert in einer Aufnahmebohrung 3 eines Zylinderkopfes 4 oszillierenden kreisringförmigen Abschnitt 5. Der kreisringförmige Abschnitt 5 schließt konzentrisch einen kreisförmigen Abschnitt 6 ein. Der kreisförmige Abschnitt 6 ist relativ zum kreisringförmigen Abschnitt 5 axial beweglich. Beide Abschnitte 5, 6 sind im Bereich ihrer Böden 7, 8 von Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar, wobei hier der kreisringförmige Abschnitt 5 von zwei Nocken großen Hubes und der kreisförmige Abschnitt 6 von einem Nocken kleinen bzw. Nullhubes beaufschlagt ist. Beide Abschnitte 5, 6 sind über im Bereich ihrer Böden 7, 8 angeordnete und nicht näher zu beschreibende Kop pelmittel 9 (s. Fig. 2) miteinander koppelbar. Diese Koppelmittel 9 sind bei dieser Ausgestaltung im kreisringförmigen Abschnitt 5 im Entkoppelfall angeord net und übergreifen für den Koppelfall der beiden Abschnitte 5, 6 eine Ring fläche 10 zwischen den Abschnitten 5, 6. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Koppelmittel 9 für den Koppelfall mit einem Servomittel wie Hydraulikmittel beaufschlagbar und für den Entkoppelfall werden diese radial nach außen über Druckfederkraft verlagert.

Aus Fig. 1 ist entnehmbar, daß der Stößel 1 unter erheblicher Schräglage zur Lotrechten in die Aufnahmebohrung 3 des Zylinderkopfes 4 implementiert wurde. Denkbar ist ein Winkel α zur Lotrechten zwischen 45° und 90°. Zur Zuleitung des Hydraulikmittels zu den Koppelmitteln 9 und zu einem im kreisförmigen Abschnitt 6 eingebauten Spielausgleichselement 11 weist das Hemd 2 einen Übertritt 12 auf. Dieser Übertritt 12 ist an einer in Schwerkraft richtung gesehen tiefsten Stelle des Stößels 1 angeordnet und wird über eine Zuführbohrung 13 aus dem Zylinderkopf 4 beaufschlagt.

Nach einem ersten Vorschlag, welcher aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, schließt sich an den Übertritt 12 des Hemdes 2 eine an einem Innenmantel 14 des Hemdes 2 verlaufende Umfangsnut 15 an. Diese Umfangsnut 15 erstreckt sich in etwa um einen Winkel von 180°. Diametral dem Übertritt 12 gegen überliegend, mündet die Umfangsnut 15 in eine Längsnut 16. Diese Längsnut 16 verläuft wiederum am Innenmantel 14 des Hemdes 2 in Richtung zum Boden 7 des kreisringförmigen Abschnitts 5. In nockenferne Richtung gesehen unterhalb des Bodens 7 verläuft ein erster ringförmiger Vorratsraum 17 für das Hydraulikmittel. Dieser ist begrenzt durch einen Radialsteg 18. Nach der hier dargestellten Ausführung ist der Radialsteg 18 einteilig mit einem sich am Innenmantel 14 des Hemdes 2 erstreckenden Axialabschnitt 19 ausgebildet. In diesen Axialabschnitt 19 ist die Längsnut 16 geformt.

Im Bereich eines in Schwerkraftrichtung gesehen höchsten Abschnittes eines Randes 20 des Radialsteges 18 besitzt die Längsnut 16 eine Mündung 21 in den ersten Vorratsraum 17. Dadurch, daß die Mündung 21 bei dem in Fig. 1 dargestellten Schrägeinbau des Stößels 1 nahezu an dessen höchster Stelle liegt, läuft bei Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine der erste Vorratsraum 17 und ein weiterer vom hydraulischen Spielausgleichselement 11 eingeschlosse ner Vorratsraum 22 nicht mehr weitestgehend an Hydraulikmittel leer. Dies bedeutet für den Fall der Wiederbefeuerung der Brennkraftmaschine eine sofortige Spielausgleichsfunktion des Spielausgleichselements 11 und eine Möglichkeit einer uneingeschränkten Beaufschlagung der Koppelmittel 9. Das Spielausgleichselement 11 besitzt zur Übertragung des Hubes eines der Nocken die gewünschte Steifigkeit.

Eventuell im ersten Vorratsraum 17 sich ansammelnde Luft kann über eine Entweichbohrung 23 ins Freie geleitet werden. Diese Entweichbohrung 23 ist an einer geodätisch höchsten Stelle des Stößels 1 angeordnet und kann beispiels weise als Laserbohrung hergestellt sein. Diese Entweichbohrung 23 ist dabei in ihrem Durchmesser vorteilhafterweise so bemessen, daß zwar Luft entweichen kann, jedoch kaum Hydraulikmittel.

Fig. 3 zeigt den Stößel 1 im Querschnitt. Insbesondere ist hier die Anordnung der Umfangsnut 15, ausgehend vom Übertritt 12 im Hemd 2, zu entnehmen.

Außerdem geht aus Fig. 3 hervor, daß das Hemd 2 eine Verdrehsicherung 24 besitzt. Über diese Verdrehsicherung 24 ist der Stößel 1 in seiner Aufnahme bohrung 3 verdrehfixiert. Diese Verdrehsicherung 24 kann beispielsweise als Rollennadel (siehe Fig. 2) hergestellt sein und erweist sich insbesondere bei einer in Nockenwellenrichtung betrachtet zylindrischen Ausgestaltung der Böden 7, 8 als erforderlich. Diese Zylindrizität der Böden 7, 8 ist deshalb von besonderem Vorteil, weil dadurch den Nocken eine ausreichend große Auf standsfläche auf diesen garantiert wird, was in unmittelbarem Zusammenhang mit einer weiteren Miniaturisierung des Stößels 1 steht.

Schließlich offenbart Fig. 4 eine Schnittansicht nach der Schnittlinie IV-IV der Fig. 2. Zu erkennen ist ein Einlauf 25, ausgehend vom ersten Vorratsraum 17, zu einem Kolbenraum 26 vor den Koppelmitteln 9. Somit ist erkennbar, daß bis in den ersten Vorratsraum 17 ein gemeinsamer Kanal 27 zur Beaufschlagung der Koppelmittel 9 und zur Versorgung des hydraulischen Spielausgleichselements 11 im Stößel 1 vorgesehen ist.

Als über die Zuführbohrung 13 zugeleitetes Servomittel ist anstelle des Hydrau likmittels auch Bremsflüssigkeit bzw. ein weiteres alternatives Medium denkbar.

Bezugszeichenliste

1

Stößel

2

Hemd

3

Aufnahmebohrung

4

Zylinderkopf

5

kreisringförmiger Abschnitt

6

kreisförmiger Abschnitt

7

Boden

8

Boden

9

Koppelmittel

10

Ringfläche

11

hydraulisches Spielausgleichselement

12

Übertritt

13

Zuführbohrung

14

Innenmantel

15

Umfangsnut

16

Längsnut

17

erster Vorratsraum

18

Radialsteg

19

Axialabschnitt

20

Rand

21

Mündung

22

weiterer Vorratsraum

23

Entweichbohrung

24

Verdrehsicherung

25

Einlauf

26

Kolbenraum

27

Kanal

Claims

1. Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem mit seinem hohlzylindrischen Hemd (2) verdrehgesichert in einer Auf nahmebohrung (3) eines Zylinderkopfes (4) oszillierenden kreisringförmigen Abschnitt (5) und einem relativ zu dem kreisringförmigen Abschnitt (5) axial beweglichen sowie von diesem eingeschlossenen kreisförmigen Abschnitt (6), wobei beide Abschnitte (5, 6) im Bereich ihrer Böden (7, 8) von Nocken unter schiedlichen Hubes beaufschlagbar sind und über eine Ringfläche (10) zwischen den Abschnitten (5, 6) übergreifende Koppelmittel (9) wahlweise miteinander koppelbar sind, welche Koppelmittel (9) in wenigstens eine Verlagerungsrich tung über ein Servomittel wie Hydraulikmittel beaufschlagbar sind, welches Servomittel, ausgehend von einer in die Aufnahmebohrung (3) des Zylinderkop fes (4) mündenden Zuführbohrung (13), durch einen mit der Zuführbohrung (13) kommunizierenden Übertritt (12) im Hemd (2), entlang wenigstens eines bevor zugt an einem Innenmantel (14) des Hemdes (2) verlaufenden Kanals (27), zu einem ersten Vorratsraum (17) zwischen dem Boden (7) des kreisringförmigen Abschnitts (5) und einem in Stößelrichtung unterhalb des Bodens (7) verlaufen den Radialsteg (18) zwischen dem Hemd (2) und dem kreisförmigen Abschnitt (6) geleitet ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Aufnahmebohrung (3) für den Stößel (1) unter einem Winkel α von 45°-90° zur Lotrechten verläuft,
- daß der Übertritt (12) des Hemdes (2) an einer, in Schwerkraftrichtung gesehen, tiefsten Stelle des Stößels (1) angeordnet ist und
- daß eine Mündung (21) des Kanals (27) in den ersten Vorratsraum (17) im Bereich eines, in Schwerkraftrichtung gesehen, höchsten Abschnittes eines Randes (20) des Radialsteges (18) positioniert ist.

2. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (27), ausgehend von seinem Übertritt (12) im Hemd (2), als Umfangsnut (15) am Innenmantel (14) des Hemdes (2) hergestellt ist, welche Umfangsnut (14) an einem, in Schwerkraftrichtung gesehen, höchsten Abschnitt in eine Längsnut (16) mündet, welche Längsnut (16) an ihrem vorratsraumseitigen Ende die Mündung (21) aufweist.

3. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (27), ausgehend von dem Übertritt (12) im Hemd (2), als Wendel bzw. wendelähn lich ausgebildet ist und wenigstens eine halbe Windung bis zur Mündung (21) aufweist.

4. Stößel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (27) in einen sich entlang des Innenmantels (14) des Hemdes (2) erstreckenden separaten Axialabschnitt (19) geformt ist.

5. Stößel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialabschnitt (19) dünnwandig und vorzugsweise einteilig mit dem Radialsteg (18) ausgebil det ist.

6. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (1) ein hydraulisches Spielausgleichselement (11) aufweist, welches Spielausgleichs element (11) in den kreisförmigen Abschnitt (6) eingebaut ist und zumindest mittelbar mit wenigstens einem Gaswechselventil kommuniziert.

7. Stößel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß, ausgehend von dem Übertritt (12) im Hemd (2), eine gemeinsame Beaufschlagung des Spielaus gleichselements (11) und der Koppelmittel (9) mit Servomittel hergestellt ist.