DE4220584A1

DE4220584A1 - Steuerungseinrichtung für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4220584A1
Application number: DE19924220584
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Gerhard Dr Ing Maas; Michael Dipl Ing Haas
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: WO1994000675A1; DE4220584C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem in einer Bohrung eines Zylinderkopfes axial be weglich geführten Stößel, der an einem Boden von einem Nocken einer Nockenwelle beaufschlagt ist.

Ein Stößel für einen derartigen Ventiltrieb geht aus der EP-A-04 05 156 hervor. Dieser gattungsbildenden Schrift ist zu entnehmen, daß es vorgesehen ist, den Tassenstößelkörper aus einem Leichtbauwerk stoff, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung, auszubilden. Einerseits ist es vorgesehen, den Boden ebenfalls aus einem Leicht bauwerkstoff zu fertigen. Andererseits sollen aufwendige Maßnahmen getroffen werden, um die notwendigen tribologischen Eigenschaften des Bodens für den Kontakt mit einer Nockenlauffläche eines Nockens zu garantieren. Beispielsweise ist eine zusätzlich einzulegende Platte vorgesehen, die auch aus Stahl bestehen kann.

Von Nachteil bei der erstgenannten Lösung ist es, daß beim Kontakt des Bodens des Aluminiumstößels mit einem herkömmlichen Nocken, bestehend aus einem Stahl-, Guß- oder Sinterwerkstoff erhebliche Probleme zu verzeichnen sind. Diese Probleme resultieren aus der relativ hohen Flächenpressung beim Kontakt des Bodens mit dem Nocken. Desweiteren treten tribologische Probleme beim oben beschriebenen Aluminium-Stahl kontakt auf, also der Boden des Stößels würde vorzeitig abrasiv zer stört werden.

Wird nun andererseits, wie oben beschrieben, der Leichtmetallstößel mit einem Boden verstärkt mit einer Stahlplatte versehen, erhöht dies zum einen den Fertigungsaufwand. Zum anderen ist festzustellen, daß die Gesamtmasse des Stößels gesteigert ist und sich dies negativ auf die oszillierenden Massen im Ventiltrieb auswirkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsein richtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesondere die auftretende Flächenpressung verringert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß sowohl der Werkstoff des Nockens als auch des Stößels einen Elastizitätsmodul aufweisen, der deutlich kleiner als der Elastizitätsmodul von Stahl ist.

Durch die somit stark verringerten Elastizitätsmodule des Nockens und des Stößels liegt eine erheblich reduzierte Flächenpressung gegenüber den bekannten Lösungen vor. Die Elastizitätsmodule des Werkstoffes des Nockens und des Stößels sind bevorzugt kleiner/gleich dem 0,5-fachen des Elastizitätsmoduls von Stahl gewählt. Wichtig ist, daß Werkstoffe mit in etwa gleich niedrigem Elastizitätsmodul gewählt werden. Die Masse der bewegten Teile im Ventiltrieb ist reduziert, daraus ergibt sich die Möglichkeit einer Verringerung der Ventilfederkraft, was zu einer Kraftstoffverbrauchsreduzierung führt. Die erfindungsgemäße Lösung betrifft auch weitere Ventilsteuerungen, so z. B. die über Stößelstange und Kipphebel oder mit Schlepphebel, also alle einem Nocken gegenlaufenden Ventiltriebselemente.

Wie in Anspruch 2 beschrieben, ist es vorteilhaft, den Nocken aus einem Leichtbauwerkstoff wie Aluminium herzustellen.

Die Herstellung dieses Nockens ist fertigungstechnisch relativ einfach zu bewältigen, wobei er insbesondere an gebauten Nockenwellen zur Anwendung kommt. Denkbar sind auch weitere Leichtbauwerkstoffe, nur sollen diese über die entsprechende Festigkeit und einen entsprechend niedrigen Elastizitätsmodul verfügen.

Der Anspruch 3 beschreibt eine weitere vorteilhafte Gestaltungsmög lichkeit des erfindungsgemäßen Ventiltriebes. Dabei ist es vorgesehen, den Nocken und/oder Stößel mit einer aufgetragenen Verschleißschutz schicht zu versehen.

Diese obengenannte zusätzliche Schicht, wobei beispielsweise eine keramische Spritzschicht, eine thermisch aufgespritzte Metallschicht, beispielsweise aus Molybdän, oder eine diamantharte Kohlenstoffschicht in frage kommt, verbessert weitergehend die tribologischen Bedingung der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung und erhöht die Belast barkeit und Lebensdauer obengenannter Steuerungseinrichtung.

Nach Anspruch 4 kann der Nocken und/oder der Stößel durch eingelagerte Partikel und/oder Fasern verstärkt ausgebildet sein.

Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wirkt festigkeitssteigernd. Es treten die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie im vorherigen Anspruch beschrieben auf, nämlich, daß der Verschleiß weiter gesenkt und die Belastbarkeit und Lebensdauer der erfindungsgemäßen Lösung erhöht ist.

Der Schutzumfang dieser Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale der Ansprüche beschränkt, wobei der Stößel als mechanisch oder hydraulisch wirkender ausgebildet sein kann. Es ergeben sich auch Kombinations möglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteils angaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Genannten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Steue rungseinrichtung und

Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch eine weitere, erfin dungsgemäße Steuerungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Ventiltrieb 1. Dieser besteht aus einem in einer Bohrung 2 eines Zylinderkopfes 3 axial beweglich geführten Stößel 4, dessen Boden 5 durch eine Nockenlauf fläche 6 eines von einer Nockenwelle 7 ausgehenden Nockens 8 beauf schlagt ist. Der Nocken 8 und der Stößel 4 bestehen vorteilhaft aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere aus Aluminium.

Auf den weiteren Aufbau und die Wirkungsweise der Steuerungseinrich tung, bestehend aus Nocken 8 und Stößel 4, wird an dieser Stelle nicht näher eingegangen, da dies der Fachwelt hinreichend bekannt ist.

Aus Fig. 2 ist ein Teil-Längsschnitt durch einen weiteren Ventiltrieb 1 entnehmbar. Der prinzipielle Aufbau stimmt mit dem in Fig. 1 be schriebenen überein, so daß nur auf die erfindungswesentlichen Unter schiede an dieser Stelle eingegangen wird.

Die Kontaktfläche 8 a des Nockens 8 mit dem Stößel 4 und/oder der Boden 5 des Stößels 4 sind dabei mit einer Verschleißschutzschicht 9 versehen. In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, den Grundwerk stoff des Nockens 8 und des Stößels 4 durch eingelagerte Partikel und/oder Fasern 10 zu verstärken. Diese Maßnahme kann getrennt zu der vorherig genannten angewendet werden, ist jedoch auch in Kombination zu dieser denkbar.

Bezugszahlenliste

1 Ventiltrieb
2 Bohrung
3 Zylinderkopf
4 Stößel
5 Boden
6 Nockenlauffläche
7 Nockenwelle
8 Nocken
8a Kontaktfläche
9 Verschleißschutzschicht
10 Partikel/Fasern

Claims

1. Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem in einer Bohrung (2) eines Zylinderkopfes (3) axial beweglich geführten Stößel (4), der an seinem Boden (5) von einem Nocken (8) einer Nocken welle (7) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Werkstoff des Nockens (8) als auch des Stößels (4) einen Elastizitäts modul aufweisen, der deutlich kleiner als der Elastizitätsmodul von Stahl ist.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (8) aus einem Leichtbauwerkstoff wie Aluminium hergestellt ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (8) an seiner Lauffläche (6) und/oder der Stößel (4) an seinem Boden (5) mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht (9) versehen sind.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (8) und/oder der Stößel (4) durch eingelagerte Partikel und/ oder Fasern (10) verstärkt ausgebildet sind.