DE3519015A1 - Aeusseres fuehrungsteil fuer einen ventilstoessel fuer verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Aeusseres fuehrungsteil fuer einen ventilstoessel fuer verbrennungskraftmaschinen

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Description

  • Äußeres Führungsteil für einen Ventilstößel für Verbrennungskraftmaschinen
  • Die Erfindung betrifft ein äußeres Führungsteil für einen ein selbsttätiges, insbesondere hydraulisches Spielausgleichselement aufnehmenden Ventilstößel für Verbrennungskraftmaschinen, der unmittelbar zwischen einem Nocken einer Nockenwelle und einem Ventilschaft angeordnet ist, welches Führungsteil aus einem mit dem Nocken zusammenwirkenden Boden aus einem verschleißfestep Material und einem durch diesen Boden einseitig verschlossenen, in einer Führungsbohrung eines Zylinderkopfes gleitenden hohlzyllndrlschen Schaftteil besteht, in dessen Bohrung ein im wesentlichen radial gerichteter Flansch, der in seiner Bohrung in einen zum Schaftteil koaxialen hohizylindrischen Abschnitt zur Aufnahme des Spielausgleichselementes übergeht, angeordnet ist, wobei das Schaftteil aus einem spritzbaren polymeren Werkstoff oder einem druckgießbaren Leichtmetall besteht.
  • Derartige Führungsteile werden deshalb benötigt, weil wegen der heute üblichen hohen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschinen an deren Ventiltrieb erhöhte Anforderungen gestellt werden, denen nur entsprochen werden kann, wenn die bewegten Massen des Ventiltriebs möglichst gering gehalten werden, was unter anderem zu der Forderung nach möglichst leichten Ventilstößeln geführt hat, welcher jedoch mit äußeren Führungsteilen, die vollständig aus Stahl bestehen, nur bedingt entsprochen werden kann.
  • Es ist der Anmelderin bekannt, daß ein Führungsteil der oben genannten Art bereits vorgeschlagen wurde, bei dem das Schaftteil an seinem bodenseitigen Ende mittels eines ebenfalls aus dem polymeren Werkstoff bzw.
  • dem Leichtmetall bestehenden Bodenabschnittes völlig verschlossen ist, wobei der Boden lose auf dem Bodenabschnitt des Schaftteils aufliegt und lediglich durch einen am Rand des Bodenabschnittes vorgesehenen Zentriervorsprung gegen Verschieben in radialer Richtung gesichert ist.
  • Da bei dieser Ausführung die gesamte zum Betätigen des Ventils erforderliche Kraft durch den Bodenabschnitt des Schaftteils geleitet wird, wird der Werkstoff in diesem Bereich derart überbeansprucht, daß das Führungsteil und somit der Ventilstößel schon nach kurzer Betriebszeit ausfällt. Außerdem ist dieses Führungsteil für große Serien deshalb nur bedingt geeignet, weil infolge des nur lose aufgelegten Bodens die Gefahr sehr groß ist, daß dieser bei der Montage vergessen wird.
  • Durch die DE-OS 29 52 290 ist zwar ein äußeres Führungsteil bekannt, bei dem die vorgenannten Nachteile dadurch vermieden sind, daß das Schaftteil im wesentlichen rohrförmig ausgebildet und mit dem Boden durch Schweißen stoffschlüssig verbunden ist, jedoch besteht das Schaftteil ebenso wie der Boden aus Stahl, so daß es nicht ohne weiteres möglich ist, das bekannte Führungsteil mit einem aus einem polymeren Werkstoff oder einem Leichtmetall bestehenden Schaftteil zu versehen, da Schweißverbindungen zwischen Stahl und einem polymeren Werkstoff unmöglich und zwischen Stahl und Leichtmetall meist problematisch sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein äußeres Führungsteil der oben angegeben Art zu schaffen, bei dem Überbeanspruchungen des polymeren Werkstoffs bzw. des Leichtmetalls vermieden werden und zugleich eine sichere Befestigung des Bodens am Schaftteil gegeben ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Boden formschlüssig mit dem Schaftteil verbunden ist und das Spielausgleichselement unmittelbar an der von dem Nocken abgewandten Seite des Bodens anliegt.
  • Durch diese Maßnahmen wird zum einen eine sichere Befestigung des Bodens am Schaftteil gewährleistet, zum anderen ist eine Überbeanspruchung des polymeren Werkstoffs bzw. des Leichtmetalls ausgeschlossen, da diese im Bereich der Anlage des Spielausgleichselementes am Boden überhaupt abwesend sind.
  • Um die formschlüssige Verbindung zwischen Boden und Schaftteil besonders haltbar zu gestalten, sieht eine Variante der Erfindung vor, daß der Boden in radialer und axialer Richtung unverschieblich an dem Schaftteil befestigt ist.
  • Zu diesem Zweck sieht eine andere Variante der Erfindung vor, daß der Boden oder das Schaftteil im Bereich seiner Berührfläche mit dem jeweils anderen Bauteil einen Vorsprung aufweist, der in eine entsprechende Ausnehmung des jeweils anderen Bauteils eingreift, wobei nach weiteren Ausführungen der Erfindung der Boden auf der Stirnfläche des Schaftteils aufliegt, der Vorsprung ringförmig ausgebildet und im wesentlichen axial gerichtet ist und die Ausnehmung durch eine eine Hinterschneidung aufweisende Nut gebildet ist, oder der Boden in der Bohrung des Schaftteils angeordnet ist und der Vorsprung ringförmig ausgebildet und im wesentlichen radial gerichtet ist.
  • Um das Schaftteil, wenn es aus einem polymeren Werkstoff besteht, im Bereich seiner Verbindung mit dem Boden zu verstärken, kann das Schaftteil nach einer Variante der Erfindung im Bereich des Vorsprunges bzw. der Ausnehmung mit einer aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Armierung versehen sein, welche durch Umspritzen mit dem Schaftteil verbunden ist.
  • Gemäß einer Ausführung der Erfindung sind zwischen dem Boden und dem Schaftteil Dichtmittel angeordnet, insbesondere dann, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung der Boden am Schaftteil dadurch gehaltert ist, daß das bodenseitige Ende des Schaftteils derart bleibend verformt ist, daß der Vorsprung und die Ausnehmung miteinander in Eingriff stehen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Flansch einstückig an das Schaftteil angebildet.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Boden am Schaftteil durch Umspritzen oder Umgießen gehaltert ist.
  • Ein äußeres Führungsteil, bei dem der Boden durch Umspritzen am Schaftteil gehaltert ist, läßt sich dann besonders vorteilhaft fertigen, wenn gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen ist, daß das Schaftteil aus einem hülsenförmigen Endabschnitt und einem von diesem getrennt hergestellten ebenfalls hülsenförmigen Flanschabschnitt besteht, wobei der Endabschnitt an seinem einen Ende mit dem Boden verbunden ist, der in seiner Bohrung den Flansch aufweisende Flanschabschnitt sich an das andere Ende des Endabschnittes anschließt und die beiden Abschnitte des Schaftteils stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die stoffschlüssige Verbindung im Falle der Verwendung von polymeren Werkstoffen, z. B. durch Ultraschallschweißen, im Falle der Verwendung von Leichtmetallen, z. B. durch Reibschweißen, auf einfache Weise herstellbar ist.
  • Besonders präzise Führungsteile können dann gefertigt werden, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Berührfläche des einen Abschnittes des Schaftteils mit einem umlaufenden Zentriervorsprung und die des anderen mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Zentriervorsprunges versehen ist, da so eine eindeutige räumliche Zuordnung der beiden Abschnitte des Schaftteils während der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung gewährleistet ist.
  • Eine andere Variante der Erfindung sieht zur Vermeidung von Toleranzproblemen hinsichtlich der Durchmesser des Zentriervorsprunges und der zugehörigen Ausnehmung vor, daß der Zentriervorsprung konisch ausgebildet ist.
  • Gemäß einer letzten Ausführungsform, wird für den Fall, daß ein hydraulisches Spielausgleichselement Verwendung findet, dessen Ölversorgung dadurch sichergestellt, daß der Zentriervorsprung am äußeren Umfang des einen Abschnittes des Schaftteils angeordnet ist und die Stirnfläche des Zentriervorsprunges in Abstand zu der entsprechenden Fläche der Ausnehmung angeordnet ist und in der so gebildeten umlaufenden Nut eine die Wandung des Schaftteils durchdringende Öffnung vorgesehen ist.
  • In den beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die Einbausituation eines mit einem erfindungsgemäßen äußeren Führungsteil versehenen Stößels im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, Fig. 2 ein erfindungsgemäßes äußeres Führungsteil im Längsschnitt, Fig. 3 ebenfalls ein erfindungsgemäßes äußeres Führungsteil im Längsschnitt, Fig. 4 ein erfindungsgemäßes äußeres Führungsteil im teilweisen Längsschnitt und Fig. 5 in vergrößertem Maßstab die Einzelheit V gemäß Fig. 4.
  • Fig. 1 zeigt einen mit 1 bezeichneten Ventilstößel, der in einer Führungsbohrung 2 eines Zylinderkopfes 3 längsbeweglich gelagert und unmittelbar zwischen einem Nocken 4 und einem Ventilschaft 5 angeordnet ist.
  • Der Stößel besteht aus einem äußeren Führungsteil 6 und einem in diesem koaxial angeordneten hydraulischen Spielausgleichselement 7, wobei das äußere Führungsteil 6 aus einem mit dem Nocken 4 zusammenwirkenden Boden 8, an dessen von dem Nocken 4 abgewandter Seite das Spielausgleichselement 7 unmittelbar anliegt, und einem durch den Boden 8 einseitig verschlossenen Schaftteil 9 aus einem polymeren Werkstoff besteht.
  • Wie Fig. 2 zeigt, ist der Boden 8 in der Bohrung des Schaftteils 9 dadurch formschlüssig gehaltert, daß letzteres mit einem an seiner Bohrungswandung umlaufenden Vorsprung 10 in eine entsprechende Nut 11 am Umfang des Bodens 8 eingreift.
  • Diese formschlüssige Verbindung zwischen dem Boden 8 und dem Schaftteil 9 wird dadurch hergestellt, daß der polymere Werkstoff des Schaftteils 9 in seinem dem Boden 8 benachbarten Bereich 12 ausgehend von der strichliert dargestellten ursprünglichen Lage nach Einlegen des Bodens 8 derart bleibend verformt wird, daß der Vorsprung 10 in der mit vollen Linien dargestellten Weise mit der Nut 11 in Eingriff steht. Die bleibende Verformung des polymeren Werkstoffs in dem Bereich 12 kann z. B. dadurch bewirkt werden, daß das Schaftteil 9 mit eingelegtem Boden 8 unter Wärmeanwendung durch eine zylindrische Kaliberbohrung entsprechenden Durchmessers gepreßt wird. Soll diese Art der Verbindung bei einem aus Leichtmetall bestehenden Schaftteil Verwendung finden, erübrigt sich unter Umständen die Anwendung von Wärme.
  • Um im Betrieb des Ventilstößels den Durchtritt von Öl zwischen dem Schaftteil 9 und dem Boden 8 zu verhindern, ist zwischen diesen beiden Teilen ein O-Ring 13 vorgesehen. Dieser ist in einer am Grund der Nut 11 vorgesehenen Rille 14 angeordnet und wird vor der Befestigung des Bodens 8 gemeinsam mit diesem in die Bohrung des Schaftteils 9 eingelegt.
  • Das Schaftteil 9 weist außerdem in seiner Bohrung einen ringförmigen Flansch 15 auf, der in seiner Bohrung in einen hohlzylindrischen Abschnitt 16 zur Aufnahme des Spielausgleichselementes übergeht.
  • Fig. 3 zeigt ein anderes erfindungsgemäßes äußeres Führungsteil 17, dessen Schaftteil 18 aus zwei getrennt hergestellten, aus Leichtmetall bestehenden hülsenförmigen Abschnitten besteht, nämlich einem Endabschnitt 19 und einem Flanschabschnitt 20.
  • In dem einen Ende des Endabschnittes 19 ist der Boden 21, der einen an seinem Umfang umlaufenden Vorsprung 22 aufweist, durch Umspritzen gehaltert. Der Flanschabschnitt 20 schließt sich an das offene Ende des Endabschnittes 19 an und weist in seiner Bohrung einen Flansch 23 auf, der in seiner Bohrung in einen hohlzylindrischen Abschnitt 24 zur Aufnahme des Spielausgleichselementes übergeht.
  • Der Endabschnitt 19 ist an dem äußeren Umfang seines offenen Endes mit einem umlaufenden konischen Zentriervorsprung 25 versehen, der mit einer entsprechenden Ausnehmung 26 am Flanschabschnitt 20 zusammenwirkt, wobei die Tiefe der Ausnehmung 26 so bemessen ist, daß die Stirnfläche 27 des Zentriervorsprunges 25 in Abstand zu der entsprechenden Fläche 28 der Ausnehmung 26 angeordnet ist. Am Grund der so gebildeten Nut 29 ist eine die Wandung des Schaftteils 18 durchsetzende Öffnung 30 vorgesehen, durch die im Betrieb des Stößels das Spielausgleichselement mit Öl versorgt wird.
  • Der Endabschnitt 19 und der Flanschabschnitt 20 sind an den miteinander in Berührung stehenden konischen Flächen 31 des Zentriervorsprunges 25 und der Ausnehmung 26 stoffschlüssig miteinander verbunden, während die beiden Abschnitte des Schaftteils 18 an ihrer ringförmigen Berührfläche 32 nur aneinander anliegen.
  • Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes äußeres Führungsteil 33, dessen Schaftteil 34 aus dem Endabschnitt 35 und dem Flanschabschnitt 36, welche aus polymerem Werkstoff gebildet sind, besteht, wobei die Länge des an dem Endabschnitt 35 vorgesehenen zylindrischen Zentriervorsprunges 37 so bemessen ist, daß seine Stirnfläche 38 im Abstand von der entsprechenden Fläche der Ausnehmung 39 angeordnet ist, wenn die beiden Abschnitte des Schaftteils 34 an ihrer ringförmigen Berührfläche 40 stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  • Der Boden 41 weist auf seiner dem Schaftteil 34 zugewandten Seite eine ringförmige Nut 42 auf, in die ein Vorsprung 43 eingreift, der an der dem Boden 41 gegenüberliegenden Stirnfläche 44 des Schaftteils 34 vorgesehen ist. Da die Nut 42 eine Hinterschneidung 45 aufweist, entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Boden 41 und dem Schaftteil 34, wenn diese durch Umspritzen verbunden werden.
  • Um die Haltbarkeit dieser Verbindung zu steigern, ist in den Vorsprung 43 eine an ihren Enden verbundene Wurmfeder 46 eingebettet. Während der Außendurchmesser der Windungen der Wurmfeder 46 so gewählt ist, daß sie in die Nut 42 eingelegt werden kann, ist der Umfang der Wurmfeder 46 so bemessen, daß nach dem Einlegen in die Nut 42 zwischen benachbarten Windungen Spalte vorliegen, durch die der polymere Werkstoff beim Umspritzen des Bodens 41 hindurchtreten kann.
  • Die in den Figuren dargestellten Vorsprünge und Ausnehmungen sind hinsichtlich ihrer Lage und Geometrie nur beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich kann auch die Armierung anders als in der entsprechenden Figur gezeigt ausgebildet sein.

Claims (14)

  1. Ansprüche Außeres Führungsteil für einen ein selbsttätiges, insbesondere hydraulisches Spielausgleichselement aufnehmenden Ventilstößel für Verbrennungskraftmaschinen, der unmittelbar zwischen einem Nocken einer Nockenwelle und einem Ventilschaft angeordnet ist, welches Führungsteil aus einem mit dem Nocken zusammenwirkenden Boden aus einem verschleißfesten Material und einem durch diesen Boden einseitig verschlossenen, in einer Führungsbohrung eines Zylinderkopfes gleitenden hohlzylindrischen Schaftteil besteht, in dessen Bohrung ein im wesentlichen radial gerichteter Flansch, der in seiner Bohrung in einen zum Schaftteil koaxialen hohl zylindrischen Abschnitt zur Aufnahme des Spielausgleichselementes übergeht, angeordnet ist, wobei das Schaftteil aus einem spritzbaren polymeren Werkstoff oder einem druckgießbaren Leichtmetall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (8, 21, 41) formschlüssig mit dem Schaftteil (9, 18, 34) verbunden ist und das Spielausgleichselement (7) unmittelbar an der von dem Nocken (4) abgewandten Seite des Bodens (8, 21, 41) anliegt.
  2. 2. Führungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (8, 21, 41) in radialer und axialer Richtung unverschieblich an dem Schaftteil (9, 18, 34) befestigt ist.
  3. 3. Führungsteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (8, 21, 41) oder das Schaftteil (9, 18, 34) im Bereich seiner Berührfläche mit dem jeweils anderen Bauteil (9, 18, 34 oder 8, 21, 41) einen Vorsprung (10, 22, 43) aufweist, der in eine entsprechende Ausnehmung (11, 42) des jeweils anderen Bauteils (9, 18, 34 oder 8, 21, 41) eingreift.
  4. 4. Führungsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden auf der Stirnfläche (44) des Schaftteils (34) aufliegt, der Vorsprung (43) ringförmig ausgebildet und im wesentlichen axial gerichtet ist und die Ausnehmung durch eine eine Hinterschneidung (45) aufweisende Nut (42) gebildet ist.
  5. 5. Führungsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (8, 21) in der Bohrung des Schaftteils (9, 18) angeordnet ist und der Vorsprung (10, 22) ringförmig ausgebildet und im wesentlich radial gerichtet ist.
  6. 6. Führungsteil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaftteil (34) aus einem polymeren Werkstoff besteht und im Bereich des Vorsprunges (43) bzw. der Ausnehmung mit einer aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Armierung (46) versehen ist, welche durch Umspritzen mit dem Schaftteil (34) verbunden ist.
  7. 7. Führungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (8) und dem Schaftteil (9) Dichtmittel (13) angeordnet sind.
  8. 8. Führungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (8) am Schaftteil (9) dadurch gehaltert ist, daß das dem Boden (8) benachbarte Ende (12) des Schaftteils (9) derart bleibend verformt ist, daß der Vorsprung (10) und die Ausnehmung (11) miteinander in Eingriff stehen.
  9. 9. Führungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (15) einstückig an das Schaftteil (9) angebildet ist.
  10. 10. Führungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (21, 41) am Schaftteil (18, 34) durch Umspritzen oder Umgießen gehaltert ist.
  11. 11. Führungsteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaftteil (18, 34) aus einem hülsenförmigen Endabschnitt (19, 35) und einem von diesem getrennt hergestellten ebenfalls hülsenförmigen Flanschabschnitt (20, 36) besteht, wobei der Endabschnitt (19, 35) an seinem einen Ende mit dem Boden (21, 41) verbunden ist, der in seiner Bohrung den Flansch (23) aufweisende Flanschabschnitt (20, 36) sich an das andere Ende des Endabschnittes (19, 35) anschließt und die beiden Abschnitte des Schaftteils (18, 34) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  12. 12. Führungsteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührfläche des einen Abschnittes des Schaftteils (18, 34) mit einem umlaufenden Zentriervorsprung (25, 37) und die des anderen mit einer Ausnehmung (26, 39) zur Aufnahme des Zentriervorsprungs (25, 37) versehen ist.
  13. 13. Führungsteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriervorsprung (25) konisch ausgebildet ist.
  14. 14. Führungsteil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriervorsprung (25) am äußeren Umfang des einen Abschnittes des Schaftteils (18) angeordnet ist und die Stirnfläche (27) des Zentriervorsprungs (25) in Abstand zu der entsprechenden Fläche (28) der Ausnehmungen (26) angeordnet ist und in der so gebildeten umlaufenden Nut (29) eine die Wandung des Schaftteils (18) durchdringende Öffnung (30) vorgesehen ist.
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