DE4131487A1 - Tassenstoessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tassenstößel für den Ventiltrieb von Verbrennungsmotoren, mit einem außen zylindrischen Gehäuse aus einem Leichtbauwerkstoff und einem daran als Anlauffläche für den Nocken des Ventiltriebs festgelegten Boden aus einem Werkstoff mit im Verhältnis zum Werkstoff des Gehäuses größerem spezifischen Gewicht, insbesondere aus Stahl oder einer Stahllegierung, und mit einer Stützfläche für den Ventilschaft des Ventiltriebs.

Ein derartiger Tassenstößel ist aus der EP 00 30 780 B1 bekannt. Der Boden ist als relativ dünne Scheibe ausgebildet und in einer Ausnehmung der nockenseitigen Stirnfläche des Gehäuses aufgenommen. Der stirnflächen­ seitige Rand des Gehäuses ist zur Festlegung radial nach innen verformt. Der Stößel selbst ist als hydraulisch wirkender Tassenstößel ausgebildet. Da der Nocken auf der Bodenfläche eine Relativbewegung ausführt, ist eine sichere Halterung aufgrund der nur geringen Abmaße der Platte und der Umfassung nicht dauerhaft gewährleistbar. Die Halterung wird auch noch dadurch negativ beeinflußt, daß das Gehäuse bei Erwärmung eine größere Dehnung erfährt, als die Bodenplatte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Tassenstößel vorzuschlagen, der durch besonders geringes Gewicht gekennzeichnet ist und trotzdem eine sichere Halterung des Bodens gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse in seinem Innenraum von seiner dem Boden zugewandten Stirnfläche ausgehend, mit einer konzentrisch zu seiner Außenfläche angeordneten und eine Bohrung aufweisenden Nabe versehen ist, in welcher der Boden mit einem zentralen Ansatz und eine die Stützfläche für den Ventilschaft aufweisende, separate Führungshülse aufgenommen sind.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß eine extreme Leichtbauweise erreicht werden kann, da die zentrale Halterung über die Nabe eine besonders günstige Einleitung der auf den Boden einwirkenden Kräfte in das Gehäuse ermöglicht. Darüber hinaus reduziert sich auch der Stößeldurchmesser, da der gesamte Durchmesserbereich der Bodenplatte nutzbar ist.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Ansatz des Bodens und die Führungshülse konzentrisch ineinander­ gesteckt in der Bohrung der Nabe aufgenommen sind. Die ineinandergesteckte Ausführung erlaubt eine Gestaltung, bei der eine unmittelbare Einleitung der Kräfte zwischen dem Nocken unter Zwischenschaltung des Bodens und der Führungshülse auf den Ventilschaft möglich ist, ohne daß das Gehäuse selbst, mit Ausnahme der zu übernehmenden Führungskräfte, belastet wird.

Dies kann in einer ersten Ausführungsform dadurch konkretisiert werden, daß der Ansatz des Bodens über die gesamte Länge der Nabe in deren Bohrung aufgenommen ist und die einseitig geschlossene Führungshülse aus der Nabe axial herausragend, in der Bohrung des hohlzylindrischen Ansatzes einsitzt. Dabei kann sich die Führungshülse gegen den Boden oder über eine Ringanschlagfläche an der Stirnfläche des Ansatzes abstützen.

Zur Ventilspieleinstellung können unterschiedlich lange Führungshülsen genutzt werden. Die Führungshülse selbst ist so eingesetzt, daß ein leichteres Entfernen ermöglicht wird. Der Ansatz ist jedoch fest in der Bohrung der Nabe aufgenommen.

Alternativ ist es möglich, daß die Führungshülse mit ihrem offenen Ende, bis vor die Stirnfläche des Gehäuses reichend, in der Bohrung der Nabe einsitzt und mit ihrem geschlossenen Ende aus dem der Stirnfläche abgewandten Ende der Nabe herausragt und daß der Ansatz des Bodens in die zur Stirnfläche offene Bohrung der Führungshülse eingesteckt ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das äußere der beiden konzentrisch zueinander angeordneten Bauteile, das in der Bohrung der Nabe aufgenommen ist, axial fest mit der Nabe verbunden ist und daß das darin eingesteckte Bauteil über Reibschluß lösbar eingesetzt ist.

Bei der ersten Ausführungsform, bei der der Ansatz des Bodens unmittelbar in der Nabe einsitzt, ist dieser gegenüber der Nabe axial festgelegt, während die Führungshülse austauschbar ist. Bei der alternativen Ausführungsform, bei der die Führungshülse unmittelbar in der Bohrung einsitzt und der Boden mit seinem Ansatz wiederum in die Führungshülse eingesteckt ist, wird für die Spieleinstellung der Boden ausgetauscht. Die Axialkräfte werden durch die axial festgelegte Führungshülse übertragen.

Zur axialen Festlegung des mit dem Ansatz versehenen Bodens ist vorgesehen, daß der hohlzylindrisch ausgebildete Ansatz an seinem dem Boden entfernten Ende nach außen umgebördelt ist. Zur Erzielung der formschlüssigen Verbindung ist die Bohrung der Nabe mit einer konischen Erweiterung versehen, an welche sich das nach außen gebördelte Ende des Ansatzes anlegt. Zur Erzielung des nötigen Reibschlusses zur Festlegung der Führungshülse in der Bohrung des axial festgehaltenen hohlzylindrischen Ansatzes ist vorgesehen, einen federnden Ring in einer außenliegenden Nut der Führungshülse anzuordnen, der sich gegen die Bohrung des hohlzylindrischen Ansatzes des Bodens anlegt.

Es ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Bohrung der Nabe einen radial nach innen vorspringenden Wulst aufweist, der in eine Ausnehmung des in der Bohrung einsitzenden Bauteils eingreift.

Für den Fall, daß der Boden austauschbar gehalten ist, ist vorgesehen, daß die Führungshülse über einen Bund axial fest an der der Stirnfläche des Gehäuses abgewandten Endfläche der Nabe anliegt und der Boden mit seinem Ansatz über Reibschluß lösbar in der Bohrung der Führungshülse gehalten ist. Die vom Nocken ausgeübte Axialkraft wird also über die Stirnfläche des Gehäuses auf dessen Nabe und von der Nabe über den Bund der Führungshülse auf den Ventilschaft übertragen.

Zur Erleichterung der Auswechslung des Bodens sind am Umfang des Gehäuses zu dessen bodenseitiger Stirnfläche hin Ausnehmungen für den Eingriff eines Montagewerkzeuges verteilt angeordnet.

Die Festigkeit des Gehäuses und die Einleitung der Kräfte kann noch dadurch verbessert werden, daß zwischen der Nabe und der Wandung des Gehäuses umfangsverteilt Rippen angeordnet sind.

Mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tassenstößels in der Einbausituation,

Fig. 2 einen Schnitt durch den aus Fig. 1 ersichtlichen Tassenstößel als Einzelteil im vergrößerten Maßstab,

Fig. 3a-3d Unteransichten zu Fig. 2 bezüglich verschiedener Ausführungsformen,

Fig. 4 ein Detail bezüglich einer anderen Befestigungsart des Ansatzes des Bodens in der Nabe,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Tassenstößels,

Fig. 6 eine Ausführungsform mit einer veränderten Führungshülse und

Fig. 7 eine weitere Möglichkeit zur Fixierung des Bodens als Detail.

Der in Fig. 1 in der Einbausituation dargestellte und aus Fig. 2 noch näher ersichtliche Tassenstößel 2 wird durch einen Nocken 1 beaufschlagt, wobei der Tassenstößel 2 in der Gleitführung 3 des Zylinderkopfes 4 axial beweglich geführt ist. Der Nocken 1 der Nockenwelle beaufschlagt den Boden 6 des Tassenstößels 2. Über eine Stützfläche 7 wird das Ende 8 des Ventilschaftes 5 beaufschlagt. Der Rückhub erfolgt unter der Kraft einer Druckfeder.

Der Tassenstößel 2 besteht aus dem Gehäuse 9, das eine Wandung besitzt, deren Außenfläche 11 in der Gleitführung 3 gemäß Fig. 1 geführt ist. Die Außenfläche 11 kann mit einer Gleitbeschichtung versehen sein. Das Gehäuse 9 besteht aus einem Leichtbauwerkstoff, zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung, einem Faserverbundwerkstoff, Titan oder Kunststoff. Ausgehend von der Außenfläche 11 erstreckt sich an einem Ende des Gehäuses 2 radial nach innen eine Wand, deren Stirnfläche mit 10 bezeichnet ist. Diese Wand hält eine konzentrisch zur Außenfläche 11 angeordnete Nabe 13, die mit einer Bohrung 15 versehen ist. Zwischen der Außenfläche 16 der Nabe 13 und der äußeren Wandung des Gehäuses 2 erstrecken sich Rippen 14. Es sind mehrere Rippen 14 umfangsverteilt angeordnet. Diese sorgen für eine Versteifung der Baueinheit. Im wesentlichen erstrecken sich die Rippen 14 in Axialrichtung über einen Teil des Innenraumes 12 bzw. der Axiallänge des Gehäuses 9.

Die Ausbildung der Verbindung zwischen der Nabe 13 und der Wandung des Gehäuses 9 kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein. Verschiedene Gestaltungsformen sind aus den Fig. 3a bis 3d ersichtlich, welche die Unteransichten zu Fig. 2 hinsichtlich der Varianten darstellen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a sind fünf Rippen 14 zwischen der Wandung des Gehäuses 9 und der Nabe 13 vorhanden. Zwischen jeweils zwei Rippen 14 ergeben sich hohle Kammern. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b sind umfangsverteilt um die Nabe 13 sechs Rippen 14 zur Anbindung an die äußere Wandung des Gehäuses 9 vorhanden. Bei den beiden Ausführungen nach den Fig. 3a und 3b wird eine extrem leichte Bauweise erreicht. Bei der Ausbildung nach Fig. 3c sind die Hohlkammern zwischen zwei Rippen 14 als Zylinderbohrungen gestaltet. Die dadurch entstehende Form der Rippen 14 zu der Nabe 13 und der äußeren Wandung des Gehäuses 9 hin verleiht dem Gehäuse 9 eine besonders hohe Steifigkeit. Bei der Ausführung nach Fig. 3d sind jeweils zwischen zwei radial inneren größeren zylinderischen Bohrungen zusätzlich radial außen kleinere Bohrungen vorhanden, die die Ausführung nach Fig. 3c leichter gestalten. Daher stellt die Lösung nach Fig. 3d eine Kompromißlösung zwischen den extrem leichten Ausführungen nach den Fig. 3a und 3b und der besonders steifen Ausführung nach Fig. 3c dar.

Der Boden 6 liegt an der Stirnfläche 10 des Gehäuses 2 an. Dieser Boden 6 besteht aus Stahl oder einer Stahllegierung. Er weist gemäß dem Ausführungsbeispiel einen hohlzylindrischen Ansatz 17 auf. Weitere Ausführungsbeispiele mit massiven Ansätzen sind denkbar. Die Außenfläche 18 des Ansatzes 17 ist in der Bohrung 15 der Nabe 13 fest aufgenommen. Neben der Möglichkeit des Festlegens über Preßsitz ist beim Ausführungsbeispiel zusätzlich noch eine Sicherung über einen Bördelrand 21 gegeben. Hierzu ist die Nabenbohrung 15 an ihrem der Stirnfläche 10 entfernten Ende mit einer konischen Erweiterung 20 versehen. Der Ansatz 17 weist einen Bördelrand 21 auf, der sich an die konische Erweiterung 20 anlegt. Hierdurch ist eine axiale Fixierung von Gehäuse 9 und Boden 6 einander gegenüber gegeben. Die Führungshülse 22 ist mit ihrer Außenfläche 30 in der zylindrischen Bohrung 19 des Ansatzes 17 mit Reibschluß aufgenommen. Zur Erhöhung des Reibschlusses ist ein Federring 29 vorgesehen, der in eine Nut der Außenfläche 30 der Führungshülse 22 eingelegt ist und sich an die Bohrungswandung der Bohrung 19 des Ansatzes 17 anpreßt. Der Reibschluß ist so bemessen, daß ein Austausch der Führungshülse 22 erfolgen kann. Die Führungshülse 22 ist an ihrem aus der Nabe 13 herausragenden Ende mit einem Boden 23 versehen, dessen Außenfläche als Stützfläche 7 für das Ventilschaftende 8 des Ventilschaftes 5 dient. Die Führungshülse 22 ist hohl ausgebildet und besitzt eine Bohrung 24. Das dem Boden 23 abgewandte Ende der Führungshülse 22 stützt sich an der Innenfläche des Bodens 6 ab. Die Übertragung der vom Nocken aufgebrachten Druckkräfte erfolgt über den Boden 6 und von diesem unmittelbar auf die Führungshülse 22 und von dieser auf den Ventilschaft 5.

Zur Ventilspieleinstellung können Führungshülsen 22 in unterschiedlicher Längenabstufung vorgesehen sein. Aus diesem Grunde muß die Führungshülse 22 austauschbar in der Bohrung 19 des Ansatzes 17 des Bodens 6 gehalten sein.

Aus Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit der Festlegung des Ansatzes 17 des Bodens in der Bohrung 15 der Nabe 13 ersichtlich. Der Ansatz 17 weist in seiner Außenfläche 18 eine Ausnehmung 31 auf, in die ein radial nach innen gerichteter Wulst 32 eingreift. Der Wulst 32 kann bei der Montage durch Verstemmen oder durch andere Methoden erzeugt werden. Die Führungshülse 22 sitzt in der Bohrung 19 des Ansatzes 17 ein.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist die Führungshülse 22 mit ihrer Außenfläche 30 unmittelbar in die Bohrung 15 der Nabe 13 eingesetzt. Die Führungshülse 22 stützt sich unmittelbar über einen Bund 25 an der der Stirnfläche 10 des Gehäuses 9 abgewandten Endfläche 27 der Nabe 13 ab. Der Bund 25 ist mit einer Nase 26 versehen, die die Außenfläche 16 der Nabe 13 übergreift und eine Verdrehsicherung durch Anlage an einer der Rippen 14 bietet. Die Führungshülse 22 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Bohrung 15 der Nabe 13 bis annähernd zur Stirnfläche 10 des Gehäuses 9 hin. Der Boden 6 ist mit einem zentralen Ansatz 17 versehen, der ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet ist und mit seiner Außenfläche 18 in der Bohrung 24 der Führungshülse 22 einsitzt. Der Sitz ist so gewählt, daß ein Lösen des Bodens 6 zum Austausch möglich ist. Die Spieleinstellung erfolgt durch die Auswahl von Böden 6 unterschiedlicher Stärke. Um das Austauschen eines Bodens 6 zu erleichtern, sind am Umfang des Gehäuses 9 zur Stirnfläche 10 hin umfangsverteilt Ausnehmungen 28 vorhanden, in welche ein Montagewerkzeug zum Hintergreifen und Abziehen des Bodens 6 eingeführt werden kann. Die Kraft des Nockens des Ventiltriebs wird über den Boden 6 auf die Endfläche 10 des Gehäuses 9 und über die Nabe 13 und deren Stirnfläche 27 auf den Bund 25 und damit die Führungshülse 22 übertragen. Diese stützt sich mit der Stützfläche 7 ihres Bodens 23 am Ventilschaft ab.

Bei den vorbeschriebenen Ausführungen gemäß den Fig. 1 bis 3 ist der Boden 6 jeweils im Durchmesser geringfügig kleiner ausgebildet als die Außenfläche 11 des Gehäuses 9.

Bei der Ausführung des Tassenstößels 2 nach Fig. 6 ist die Nabe 13 ausschließlich über die umfangsverteilt angeordneten Rippen 14 gehalten. Die Stirnfläche 10 des Gehäuses 9 wird durch die Endflächen der Rippen 14 und der äußeren Wandung des Gehäuses 9 gebildet. Der Boden 6 ragt mit seinem Ansatz 17 axial bis zum Ende der Bohrung 15 der Nabe 13. In das hohle, freie Ende des Ansatzes 17 ist die axial kurz ausgeführte Führungshülse 22 eingesteckt. Die Außenfläche der Führungshülse 22 ist gestuft. Ihre abgesetzte Außenfläche 30 sitzt in der Bohrung 19 des Ansatzes 17 ein. Die Führungshülse 22 besitzt eine Ringanschlagfläche 33, die sich axial gegen die Stirnfläche 34 des Ansatzes 17 abstützt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Festlegung des Bodens 6 gegenüber dem Gehäuse 9. Der Boden 6 ist in einer Vertiefung der Stirnfläche 10 des Gehäuses 9 aufgenommen. Es weist an seiner radialen Außenfläche eine Verzahnung 35 auf. Das Gehäuse 9 besitzt einen Rand 36, der nach dem Einsetzen des Bodens 6 anrolliert wird und sich in die Verzahnung 35 hineinverformt, so daß eine sichere Lagefixierung des Bodens 6 gegenüber dem Gehäuse 9 erzielt wird.

Bezugszeichenliste

 1 Nocken
 2 Tassenstößel
 3 Gleitführung
 4 Zylinderkopf
 5 Ventilschaft
 6 Boden des Tassenstößels
 7 Stützfläche
 8 Ventilschaftende
 9 Gehäuse
10 Stirnfläche des Gehäuses
11 Außenfläche des Gehäuses
12 Innenraum des Gehäuses
13 Nabe
14 Rippen
15 Bohrung der Nabe
16 Außenfläche der Nabe
17 Ansatz des Bodens
18 Außenfläche des Ansatzes
19 Bohrung des Ansatzes
20 konische Erweiterung der Bohrung
21 Bördelrand
22 Führungshülse
23 Boden der Führungshülse
24 Bohrung der Führungshülse
25 Bund
26 Nabe
27 Endfläche der Nabe
28 Ausnehmungen
29 Federring
30 Außenfläche der Führungshülse
31 Ausnehmung im Ansatz
32 Wulst
33 Ringanschlagfläche
34 Stirnfläche des Ansatzes
35 Verzahnung

Claims (14)

1. Tassenstößel für den Ventiltrieb von Verbrennungs­ motoren, mit einem außen zylindrischen Gehäuse aus einem Leichtbauwerkstoff und einem daran als Anlauffläche für den Nocken des Ventiltriebs festgelegten Boden aus einem Werkstoff mit im Verhältnis zum Werkstoff des Gehäuses größerem spezifischen Gewicht, insbesondere aus Stahl oder einer Stahllegierung, und mit einer Stützfläche für den Ventilschaft des Ventiltriebs, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) in seinem Innenraum (12) von seiner dem Boden (6) zugewandten Stirnfläche (10) ausgehend mit einer konzentrisch zu seiner Außenfläche (11) angeordneten und eine Bohrung (15) aufweisenden Nabe (13) versehen ist, in welcher der Boden (6) mit einem zentralen Ansatz (17) und eine die Stützfläche (7) für den Ventilschaft (5) aufweisende, separate Führungshülse (22) aufgenommen sind.

2. Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (17) des Bodens (6) und die Führungshülse (22) konzentrisch ineinandergesteckt in der Bohrung (15) der Nabe (13) aufgenommen sind.

3. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (17) des Bodens (6) über die gesamte Länge der Nabe (13) in deren Bohrung (15) aufgenommen ist und die einseitig geschlossene Führungshülse (22) aus der Nabe (13) axial herausragend, in der Bohrung (19) des hohlzylindrischen Ansatzes (17) einsitzt.

4. Tassenstößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (22) am Boden (6) abgestützt ist.

5. Tassenstößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (22) durch eine Ringanschlagfläche (33) an der Stirnfläche (34) des Ansatzes (17) abgestützt ist.

6. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (22) mit ihrem offenen Ende bis vor die Stirnfläche (10) des Gehäuses (9) reichend, in der Bohrung (15) der Nabe (13) einsitzt und mit ihrem geschlossenen Ende aus dem der Stirnfläche (10) abgewandten Ende der Nabe (13) herausragt und daß der Ansatz (17) des Bodens (6) in die zur Stirnfläche (10) offene Bohrung (24) der Führungshülse (22) eingesteckt ist.

7. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere der beiden konzentrisch zueinander angeordneten Bauteile (17 oder 22), das in der Bohrung (15) der Nabe (13) aufgenommen ist, axial fest mit der Nabe (13) verbunden ist und daß das darin eingesteckte Bauteil (22 oder 17) über Reibschluß lösbar eingesetzt ist.

8. Tassenstößel nach den Ansprüchen 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Boden (6) entfernte Ende des hohlzylin­ drischen Ansatzes (17) nach außen gebördelt ist.

9. Tassenstößel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (15) der Nabe (13) mit einer konischen Erweiterung (20) versehen ist, an welcher der Ansatz (17) mit seinem gebördelten Ende anliegt.

10. Tassenstößel nach einem der Ansprüche 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (22) über einen federnden Ring (29) reibschlüssig in der Bohrung (19) des Ansatzes (17) gehalten ist.

11. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (15) der Nabe (13) einen radial nach innen vorspringenden Wulst (32) aufweist, der in eine Ausnehmung (31) des in der Bohrung (15) einsitzenden Bauteils (Ansatz 17 oder Führungshülse 22) eingreift.

12. Tassenstößel nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (22) über einen Bund (25) axial fest an der der Stirnfläche (10) des Gehäuses (9) abgewandten Endfläche (27) der Nabe (13) anliegt und der Boden (6) mit seinem Ansatz (17) über Reibschluß lösbar in der Bohrung (24) der Führungshülse (22) gehalten ist.

13. Tassenstößel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Gehäuses (9) zu dessen bodenseitiger Stirnfläche (10) hin Ausnehmungen (28) für den Eingriff eines Montagewerkzeuges verteilt angeordnet sind.

14. Tassenstößel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13) mit der Wandung des Gehäuses (9) durch umfangsverteilte Rippen (14) verbunden ist.