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Spielausgleich-Stössel mit Selbstentlüftung
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Die Erfindung betrifft einen sich spiel frei eillstellenden Stössel,
der kraftschlüssig Bewegungen überträgt und in uelenem eine hydro-statisch arbeitende
Kraftschlusskammer selbsttatig entlüftet wird. Der Stössel ist vorrangig ver= wendungsfähig
zum Steuern von Gaswechselvorgängen durch Ventile in OHV-Verbrennungsmotoren.
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Im Ventiltrieb der Verbrennungsmotoren ist die spielfreie Übertragung
Nockenform bezogener Bewegungsabläufe unter bis= her angewandtem reinen Formschluss
noch nicht praktisch zur Ausführung gekommen. Es entstehen im spielfixierten Ventil=
trieb zwischen Bewegungsbeginn und Bewegungsende der Ventile, positive und negative
Massenbeschleunigungs-Spitzenwerte, die bei Steigerung der Lastwechselspiel-Frequenz
als Verschleiß= und Lärmverursachungsfaktoren gelten. Zur Fixierung und Er= haltung
vorgegebener Mindestspiele ist Montage= und Wartungs= aufwand notwendig. Es ist
bekannt, daß in OHV-Verbrennungs= motoren iur die spielfreie Übertragung von Steuerbewegungen
im Ventiltrieb Spielausgleichs-Stössel zwischen Nocken und Ventil kraftschlüssig
arbeitend angeordnet sind, in denen als Hydraulikmedium Motorenöl Verwendung findet.
Die an Spiel= ausgleich-Stössel gestellten technischen Forderungen sind: Wegfall
der Spieleinstellungs-Montagearbeit, weitgehende War= tungsfreiheit, Verringerung
der mechanischen Beanspruchung von Ventilsitz, Ventil und Ventilfeder, mögliche
Vergrößerung des Ventilöffnungs-Zeitquerschnittes, Senkung des Geräusch= pegels
und bleibende Betriebsbelastbarkeit unmittelbar nach dem Starten des motors.
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£ sind zur Zeit kaum unterschiedlich ausgeführte Spiel= ausgleich-Stössel
in OHV-Verbrennungsmotoren eingesetzt.
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Die bekanntesten Ausführungen sind: Sich selbsttätig hydrauliscn einstelieiide
Vetitilstössel für Brennkraft= maschinen mit obenliegender Nockenwelle, sowie Hydraulischer
Tassenstössel. Literatur: Taschenbuchbuch für den Kfz.-Ing.
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von H. Buschmann u. P. Koessler, Deutsche Verlagsanstalt Stuttgart
1963, Seiten 138 und 139.
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Kritik des Standes der Technik.
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Die in Verbrennungsmotoren verwendeten Spielausgleich-Stössel erfordern
bei Inbetriebnahme der Motoren eine An= laufzeit von etwa 30 secunden nach längerem
Stillstand -bis die Spielausgleich-Stössel voll Kraftschlüssig ohne Luft- oder Gaseinschlüsse
in ihren Kraftschlusskammern unter voller Motorlast arbeiten können. Es bedarf eines
zusätzlichen technischen Aufwandes, um einen Ölstrom im primären Sektor des Druckschmiersystems
zur Speisung dieser Spielausgleich-Stössel zu erzeugen, in welchem die Homogenisierung
des Öles in aus= reiciiendem Maß stattfinden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spielausgleich -Stössel
so zu gestalten, daß diese unmittelbar nach Inbetrieb nahme, in einem Verbrennungsmotor
mit einfacher Druckölschmie= rung, ihre Retriebsbedingungen durch satte Füllung
der Kraft= schlusskammern mit homogenem Öl für das optimale Aussteuern vorgesehener
Ventil-Öffnungswinkel erhalten, was besonders für den Erstlauf von Verbrennungsmotoren
gilt, die mit ölleeren Stösseln montiert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich in einem
Spielausgleich-Stössel mit verschiebbar und dichtend in einem Zylinder gelagerten
Kolben mit Stützfeder, angrenzend eine Kraftscnlusskammer mit Entlüftungs-Ventilplatte
zum Offen= falten und Verschließen von Auslässen befindet. Das für die Arbeit in
der Kraftechlueskammer vorgesehene Motorenöl wird dem primären Druckschmiersystem
des Verbrennungsmotors im Ber reich der Stösselfuhrung entnommen. Das Öl wird durch
eine den Zylinder umgebende nach außenhin offengehaltene Ringkammer ge= sciileust
und somit dem Einlass zur Kraftschlusskammer zugeführt.
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Als gleitende Flachen in der Stösselführung des Zylinderkopfes sind
ein Führungsbund am äußeren Umfang des Stösselbodens und das Stösselhemd angrenzend
an die Ringkammer vorgesehen. Das den Einlassen zugeführte Druck öl öffnet Zungen
einer federnden Einlass-Ventilplatte und tritt in die Kraftschlusskammmer ein.
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Die Zungen einer federnden Entlüftungs-Ventilplatte halten da= bei
die Auslässe , welche sich wi höchster Stelle der Kraft= schlusskammer befinden,
offen. Dadurch können Gase wie Öldunst oder Luft diese Zungen umströmen und die
Auslasse passieren.
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Mit zunehmendem Füllungsgrad der Kraftschlusskammer mit homo= generem
Öl werden die Zungen der Entlüftungs-Ventilplatte ent gegen ihrer öffnenden Federkraft
hydrodynamisch belastet und von homogener Strömungsflüssigkeit, in diesem Fall Motorenöl
ver= schiedener Viseositat, zum Schließen der Auslässe beaufschlagt.
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In dieser Situation schließen die Zungen der Einlass-Ventilplat= te
die Einlässe bedingt durcn den dabei entstehenden Gleich= druck zwischen Kraftschlußkammer
und Ringkammer. Durch Beschleu= nigung bei der Krafteinwirkung durch die Nockenbann
auf die Rampe, beginnt der Druckanstieg im Öl mit dem Arbeitsbeginn in der Kraftschlusskammer;
die Zungen von Einlass-u. Entlüf= tungs-Ventilplatte werden hydrostatisch gegen
die ihnen zuge= ordneten Einlässe und Auslässe gehalten und dichten die Kraft= schlussksmmern
solange, bis dar Druck darin durch Spaltverluste an Menge unter dem Druck des primären
Öldrucksystems dann liegt, wenn die Rampe an der Nocken-Grundkreisbahn zur Anlage
kommt, was Ruhestellung und Einhaltung des spielfreien Einspannmaßes unter der Xraft
der Stützfeder im Kolben darstellt.
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Die Berührungskraft zwischen der Nocken-Grundkreisbahn und der Rampe
entspricht der Wirkflächen-Druckbeaufschlagung des Kolbens mit dem Druck des primären
Druckschmiersystems.
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In dieser Situation Situation vollzieht sich erneut das Füllen der
Kraftschlusskammer bei gleichzeitiger Entlüftung des ein= tretenden Öles. Die den
Zylinder umgebende, zur Stösselführung des Zylinderkopfes hin offengehaltene Ringkammer,
ermöglicht beim Hindurch-schleusen des Druck-Schmieröles eine Vor= entlüftung dieses
Öles in der Ringkammer bei laufendem Motor aus der Turbulenzwirkung durch Spalt-Querschnittsveränderung.
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In der Auswahl der Werkstoffe werden für die Erfindung Keine höheren
Ansprüche gestellt, als diese den Erfordernissen der bekannten Ausführungen in Festigkeit,
Oberflächenhärte und
Oberflächenbeschaffenheit bereits entsprechen.
Ausgenommen davon sind die Entlüftungs-Ventilplatte, die zweiteilige Einlass-Ventilplatte
und die Spreizbund-Tasse. Die Entlüftungs-Ventilplatte und die Einlass-Ventilplatte
bestehen aus federnden Werkstoffen,wobei ihre größten Oberflächen von geringster
Bautiefe sind. Die Spreiz= bund-?asse ist aus kaltverformbarem Stahl hergestellt.
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Die mit der Erfindung erzielt Vorteile bestenen insbesondere darin,
daß an Stelle von Spielausgleich-Stösseln, die das Kraft schlüssig arbeitende Motorenöl
hauptsächlich durch Spaltverluste in ihren Fuhrungen, vornehmlich der Kolben-Puhrung
im Zylinder, entlüften können,-Spielausgleich-Stössel zur Anwendung kommen, die
ein selbsttätiges zwangsweises Entlüften des Öles direkt in ihren Kraftschlusskammern,
also im Hochdruckbereich, mit Hilfe der darin installierten Entlüftungs-Ventilplatte
und den ihr zu= geordneten Auslässen ermöglichen um dadurch den Motor kurzzeitig
nach dem Starten belasten zu können.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen in Form eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
dargestellt; Es zeigen: Figur 1 einen Teilschnitt in vergrößertem Maßstab durch
eine Mittenebene der Stösselführung im Ventiltrieb eines Verbrennungsmotoren-OHV-Zylinderkopfes,
worin ler erfindungsgemäße Spielausgleich-Stössel, der eben= falls aufgeschnitten
dargestellt ist,verwendet wird sowie Pigur 2 eine Entlüftungs-Ventilplatte Figur
3 eine zweiteilige Einlass-Ventilplatte beide sind in vergrößertem Maßstab dargestellt
und maßstäblich auf die Figur t abgestimmt.
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Die Figur 1 zeigt den in einer Stösselführung eines Verbrennungsa
motoren-0HV-Zyiinderkopfes montierten Spielausgleich-Stössel mit Selbstentlüftung,
welcher zwischen einer Nocken-Grundkreisbahn und einem Ventilschaft 14 während des
Füll-Entlüftungsvorganges mit einem Einspannmaß 25, dargestellt ist.
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Der erfindungsgemäße Spielausgleich-Stössel besteht aus dem Stösselhemd
8, welches auch die mit dem Zylinder 24 verbundene in zentrifugaler Richtung offene
Ringkammer 9 bildet, in welchem der Stösselboden 15 an seinem Führungsbund 22 in
den Ventilbund 20 durch Verforrnung eingerollt ist. Zwischen dem Klemmbord 23 -
der mit dem Führungsbund 22 ein Teil darstellt - und dem Ventilbund 20 ist eine
zweiteilig ausgeführte federnde Einlass-Ventilplatte
lagefixiert
und formschlüssig eingeklemmt. Im Stösselboden 15 ist eine Spreizbund-Tasse 11 mit
Entlüftungskanälen 16 drucköl= dichtend eingenietet, welche die federnde Entlüftungs-Ventil=
platte 2 an seiner glatten Innenfläche heilt. Die Nietkopfober= fläche 17 liegt
unter der Rampe 18. Der Kolben 12 - welcher ver= schiebbar und dichtend im Zylinder
24 gelagert ist und durch die Pederkraft der Stützfeder 19 stetig entgegen dem Stösselboden
15 in seine Auswanderungsrichtung bewegt wird - verformt bei seiner Montage den
Spreizbund 10 an der Spreizbund-Tasse 11, wodurch er am totalen Auswandern aus dem
Zylinder 24 gehindert wird. Diese Sicherung ist nichivorrangig betriebsbedingt,
sondern aus Gründen der Betriebssicherheit vorgesehen. Der Stösselboden 15 wird
von mehreren Auslässen 4 durchdrungen, die von den Zungen 3 der fe= dernden Entlüftungs-Ventilplatte
2 offengehalten oder verschlos= sen werden. Den ventilbund 20 durchdringen die Einlässe
21, wel= che von den Zungen 7 der federnden zweiteiligen Einlass-Ventil platte 6
geöffnet oder verschlossen werden. Die offene Ringkam= mer 9 dient dem Hindurchschleusen
des Drucköl-Stromes von der Stösselführung 13 bis zu den Einlässen 21.