DE4302877A1

DE4302877A1 - Stößel

Info

Publication number: DE4302877A1
Application number: DE4302877A
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Christof Dipl Ing Faria; Gerald Fischer; Michael Dipl Ing Haas; Gerhard Dr Ing Maas
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1993-02-02
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2013-02-03
Also published as: DE4302877C2; US5454353A; JPH07109910A; JP3438930B2

Description

Stößel für einen Ventiltrieb von Brennkraftmaschinen, dessen dünn wandiges Hemd in einer Bohrung eines Zylinderkopfes geführt und in Nockenrichtung mit einem kreisringförmigen Boden versehen ist, welcher einen kreisförmigen Boden einer konzentrisch angeordneten Führungs hülse umschließt, in deren Bohrung ein Spielausgleichselement längs beweglich angeordnet ist, wobei das mit einem kreisringförmigen Boden versehene Hemd und die mit einem kreisförmigen Boden versehene Füh rungshülse durch Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar und relativ zueinander sowie zur Bohrung des Zylinderkopfes axialbeweglich sind und ein erster, zentraler Nocken kleinen Hubes den kreisförmigen Boden sowie wenigstens ein Nocken größeren Hubes den kreisringförmigen Boden wahlweise beaufschlagen.

Ein derartiger Stößel ist aus der DE-OS 42 06 166 vorbekannt. Dieser besteht aus einem zweigeteilten Gehäuse, dessen Boden durch zumindest zwei Nocken unterschiedlichen Hubverlaufes beaufschlagbar ist. Die Kopplung beider Gehäuseteile erfolgt über in Radialrichtung wirkende und mit Stiften versehene Kolben. Im entkoppelten Zustand vollzieht das äußere Gehäuseteil einen Leerhub. Das Ventil bleibt geschlossen. Von Nachteil bei dem gattungsgemäßen Stößel ist es, daß dem außen liegenden Nocken zur Betätigung des äußeren Gehäuseteils auf dem Boden des Gehäuses nur eine begrenzte Aufstandsfläche zur Verfügung steht und damit zu rechnen ist, daß im ungünstigsten Falle der Nocken mit seiner Beaufschlagungsfläche über den Stößelrand hinauswandert, bzw., daß nur eine ungenügende Ventilerhebung möglich ist. Um die während der Auswanderung des Nockens auf dem Boden des Stößels benötigte Fläche zu garantieren, und die gewünschte Ventilerhebungskurve zu realisieren, wäre eine in Nockenrichtung gesehen zylindrische Bodenge staltung erwünscht. Hierzu, wobei dem vorbekannten Stand der Technik keinerlei Maßnahmen entnehmbar sind, wäre eine einfach gestaltete Verdrehsicherung des Gehäuses des Stößels in dessen Zylinderkopfboh rung und eine Verdrehsicherung der beiden Gehäuseteile zueinander erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stößel der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und bei welchem insbesondere mit einfachen Mitteln eine Verdrehsicherung für ihn selbst und seine Innenelemente geschaffen und der gleichzeitig schaltbar ausgelegt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß im Hemd Mittel angeordnet sind, durch welche gleichzeitig ein Verdrehen des Stößels in der Bohrung des Zylinderkopfes und ein Verdrehen einer konzentrisch im Inneren des Stößels angeordneten Führungshülse, in deren Bohrung das Spielaus gleichselement längsbeweglich angeordnet ist, um die Axiallinie des Stößels verhindert ist, wobei zwischen dem kreisringförmigen Boden und einem von der Führungshülse ausgehenden, radialen Bund, welcher an einer Innenmantelfläche des Hemdes geführt ist, wenigstens eine in Axialrichtung wirkende Druckfeder angeordnet ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung entfallen aufwendige Maßnahmen an bereits ausgeführten Zylinderköpfen. Der Querschnitt des Hemdes des Gehäuses ist nur in geringem Maße geschwächt. Gleichzeitig kann auf weitere, konstruktiv und fertigungstechnisch aufwendige Maßnahmen zur Lagefixierung der Führungshülse oder eines ähnlichen Elements im Inneren des Stößels verzichtet werden. Dadurch, daß dieser Stößel verdrehgesichert ausge staltet ist, ergeben sich für den Fachmann vorteilhaft Möglichkeiten einer Gestaltung der Kontaktfläche des jeweiligen Bodens zur anliegen den Nockenkontaktfläche, so wie es Gegenstand der in Anspruch 6 be schriebenen Ausgestaltung ist. Dadurch, daß der Stößel, insbesondere für Mehrventiltechnik, schaltbar gehalten ist, ergibt sich speziell im Leerlauf- und Teillastbereich der Verbrennungskraftmaschine die Mög lichkeit, zumindest ein Ein- und/oder Auslaßventil stillzulegen bzw. nur einen geringen Öffnungsquerschnitt für die Gaswechselventile zu realisieren. Versuche haben ergeben, daß es sinnvoll ist, während der obengenannten Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine nur ein Steuerungsventil vollständig zu öffnen und somit die Gemischbildung und Verbrennung durch den sich ausbildenden Drall im Brennraum ins gesamt günstig zu beeinflussen. Die höheren Einströmungsgeschwindig keiten aufgrund kleinerer Öffnungsquerschnitte mit entsprechend klei neren Drücken können ferner zu einer verbesserten Zerstäubung und Verdampfung des Gemischs führen. Diese Effekte wirken sich wiederum positiv auf den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission aus.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter ansprüche 2 bis 6 und werden im folgenden näher beschrieben.

So geht es aus Anspruch 2 hervor, daß es vorgesehen ist, daß die Mittel im Hemd aus wenigstens einem zylindrischen Element wie einer Rollennadel bestehen, wobei der Durchmesser der Rollennadel die Wand stärke des Hemdes übersteigt, daß die Rollennadel parallel zur Axial linie des Stößels und mit ihrer Axiallinie in etwa mittig in einer Aussparung des Hemdes ortsfest angeordnet ist und in eine sich längs erstreckende Führungsnut in einer Außenmantelfläche des umlaufenden Bundes der Führungshülse eingreift. Da die Rollennadel nur geringe Abmessungen aufweist, ist der Querschnitt des Hemdes aufgrund der notwendigen Aussparung nur geringfügig geschwächt. Vorgesehen sein können in Ausnahmefällen auch mehrere derartige Verdrehsicherungen pro Stößel, oder auch separate für eine Sicherung des Gehäuses gegen Verdrehen in der Bohrung des Zylinderkopfes und eine Sicherung der Führungshülse gegen Verdrehen im Stößel. Denkbar sind auch andere Arten der Verdrehsicherung, beispielsweise Stifte, Federn etc. Durch den Eingriff der Rollennadel in die sich längs erstreckende Führungs nut des Bundes, wobei sie andererseits in die Führungsnut des Zylin derkopfes eingreift, ist mit relativ geringem Aufwand die eingangs beschriebene Verdrehsicherung realisiert und es kann auf weitere Fixierungen der Elemente in Umfangsrichtung verzichtet werden.

Die Druckfeder in eine in Richtung zum Boden geöffnete Bohrung des Bundes einzusetzen, geht aus Anspruch 3 hervor. Diese Druckfeder sichert ein ständiges Anliegen des Bodens des Gehäuses an dem ihn beaufschlagenden Nocken. In der Unterseite des Bodens ist für die Druckfeder eine ähnliche Maßnahme in Form einer Vertiefung vorgesehen. Die hier genannte Bohrung oder Vertiefung sichert in einfacher Art und Weise die Druckfeder in ihrer Lage.

Gemäß Anspruch 4 ist es vorgesehen, daß der Boden der Führungshülse, des Gehäuses und/oder die Außenmantelfläche des Hemdes mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht versehen sind. Durch diese aufgetragene Schutzschicht, beispielsweise Spritzkeramik, kann einem vorzeitigen Verschleiß des Stößels, bei nur unwesentlich erhöhter Gesamtmasse, vorgebeugt werden.

Vorteilhaft ist es nach Anspruch 5, daß die Führungshülse und/oder das Gehäuse aus einem Leichtbauwerkstoff, wie z. B. Aluminium, hergestellt sind. Diese Ausbildung ist ein Beitrag zur Massereduzierung des gesam ten Stößels und somit zur Minimierung der oszillierenden Massen im Ventiltrieb.

Aus Anspruch 6 geht es hervor, daß der Boden des Gehäuses und/oder der Boden der Führungshülse, in Nockenrichtung gesehen, zylindrisch ausge bildet sind. Durch diese Maßnahme im Zusammenhang mit einer optimalen Gestaltung der Nockengeometrie, speziell seiner Laufbahn, gelingt es, trotz geringer zur Verfügung stehender Nockenaufstandsfläche auf dem Boden, speziell des Gehäuses, die gewünschten Ventilerhebungskurven zu realisieren.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche be schränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationen einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationen einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel offenbarten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stößel in eingebautem Zustand,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Teilansicht eines Schnitts entlang der Schnitt linie III-III der Fig. 1.

Aus Fig. 1 geht ein erfindungsgemäßer Stößel 1 hervor. Dieser besitzt ein hohlzylindrisches Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 besteht aus einem tassenförmigen Hemd 3 und einem kreisringförmigen Boden 4. Mit seinem Hemd 3 gleitet der Stößel 1 in einer Bohrung 5 eines nicht näher dargestellten Zylinderkopfes 6. Konzentrisch im Inneren des Gehäuses 2 ist eine Führungshülse 7 angeordnet. Diese weist eine einem Ventil schaft 8 zugewandte Bohrung 9 auf. In dieser Bohrung 9 ist ein nicht näher dargestelltes hydraulisch wirkendes Spielausgleichselement 10 axialbeweglich angeordnet. Von einer Außenmantelfläche 11 der Füh rungshülse 7 erstreckt sich in Radialrichtung ein umlaufender Bund 12. Dieser ist an einer Innenmantelfläche 13 des Hemdes 3 abgestützt. Die Führungshülse 7 und das Gehäuse 2 sind derart ausgebildet, daß sie durch Nocken 14, 15 unterschiedlichen Hubes beaufschlagt werden. Dabei wird ein kreisförmiger Boden 16 der Führungshülse 7 von dem ersten, zentralen Nocken 14 kleinen Hubes und der kreisringförmige Boden 4 des Gehäuses 2 von zwei Nocken 15 größeren Hubes beaufschlagt. Die Füh rungshülse 7 und das Gehäuse 2 sind relativ zueinander und zu der Bohrung 5 im Zylinderkopf 6 axialbeweglich gehalten. Die Außenmantel fläche 11 der Führungshülse 7 ist im Bereich des Bodens 16 von dem Boden 4 des Gehäuses 2 ringförmig umschlossen. Eine Sicherung gegen axiales Verdrehen des Gehäuses 2 in der Bohrung 5 des Zylinderkopfes 6 und gleichzeitig gegen axiales Verdrehen der Führungshülse 7 im Inneren des Gehäuses 2 ist durch eine in einer Aussparung 18 des Hemdes 3 des Gehäuses 2 ortsfest angeordnete Rollennadel 18a reali siert. Diese Rollennadel 18a greift zum Zwecke der Verdrehsicherung einerseits in eine sich längs erstreckende Führungsnut 19 in der Bohrung 5 des Zylinderkopfes 6. Andererseits ist die Rollennadel 18a in einer weiteren Führungsnut 20 in einer Außenmantelfläche 21 des Bundes 12 der Führungshülse 7 angeordnet.

Eine Druckfeder 22 wirkt mit ihren Enden 23, 24 auf eine Unterseite 25 des Bodens 4 des Gehäuses 2 und gleichzeitig auf den Bund 12 der Führungshülse 7 und drückt somit beide Elemente axial auseinander.

Auf einer der Rollennadel 18a gegenüberliegenden Seite des Hemdes 3 ist es angedeutet, daß es vorgesehen sein kann, die Außenmantelfläche 26 des Hemdes 3 mit einer Verschleißschutzschicht 27 zu versehen.

Auf eine weitere Beschreibung des Aufbaus und der Wirkungsweise des hier beschriebenen Stößels wird an dieser Stelle verzichtet, weil dies der Fachwelt bekannt ist.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1 zur besseren Verdeutlichung der Anordnung der Verdrehsicherung über die Rollennadel 18a, welche einerseits in die Führungsnut 19 des Zylinderkopfes 6 und andererseits in die weitere Führungsnut 20 der Führungshülse 7 eingreift.

Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß der Boden 4 des Gehäuses 2 in Nockenrichtung gesehen zylindrisch ausgebildet ist. Dadurch gelingt es, trotz geringer zur Verfügung stehender Nockenaufstandsfläche auf dem Boden 4, die gewünschten Ventilerhebungskurven zu realisieren.

Bezugszeichen

1 Stößel
2 Gehäuse
3 Hemd
4 Boden
5 Bohrung
6 Zylinderkopf
7 Führungshülse
8 Ventilschaft
9 Bohrung
10 Spielausgleichselement
11 Außenmantelfläche
12 Bund
13 Innenmantelfläche
14 Nocken
15 Nocken
16 Boden
17 nicht vergeben
18 Aussparung
18a Rollennadel
19 Führungsnut
20 Führungsnut
21 Außenmantelfläche
22 Druckfeder
23 Ende
24 Ende
25 Unterseite
26 Außenmantelfläche
27 Verschleißschutzschicht
27a Außenfläche
28 Bohrung

Claims

1. Stößel (1) für einen Ventiltrieb von Brennkraftmaschinen, dessen dünnwandiges Hemd (3) in einer Bohrung (5) eines Zylinderkopfes (6) geführt und in Nockenrichtung mit einem kreisringförmigen Boden (4) versehen ist, welcher einen kreisförmigen Boden (16) einer konzen trisch angeordneten Führungshülse (7) umschließt, in deren Bohrung (9) ein Spielausgleichselement (10) längsbeweglich angeordnet ist, wobei das mit einem kreisringförmigen Boden (4) versehene Hemd (3) und die mit einem kreisförmigen Boden (16) versehene Führungshülse (7) durch Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar und relativ zueinander sowie zur Bohrung (5) des Zylinderkopfes (6) axialbeweglich sind und ein erster, zentraler Nocken (14) kleinen Hubes den kreisförmigen Boden (16) sowie wenigstens ein Nocken (15) größeren Hubes den kreis ringförmigen Boden (4) wahlweise beaufschlagen, dadurch gekennzeich net, daß im Hemd (3) Mittel angeordnet sind, durch welche gleichzeitig ein Verdrehen des Stößels (1) in der Bohrung (5) des Zylinderkopfes (6) und ein Verdrehen einer konzentrisch im Inneren des Stößels (1) angeordneten Führungshülse (7), in deren Bohrung (9) das Spielaus gleichselement (10) längsbeweglich angeordnet ist, um die Axiallinie des Stößels (1) verhindert ist, wobei zwischen dem kreisringförmigen Boden (4) und einem von der Führungshülse (7) ausgehenden, radialen Bund (12), welcher an einer Innenmantelfläche (13) des Hemdes (3) geführt ist, wenigstens eine in Axialrichtung wirkende Druckfeder (22) angeordnet ist.

2. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel im Hemd (3) aus wenigstens einem zylindrischen Element wie einer Rollen nadel (18a) bestehen, wobei der Durchmesser der Rollennadel (18a) die Wandstärke des Hemdes (3) übersteigt, daß die Rollennadel (18a) par allel zur Axiallinie des Stößels (1) und mit ihrer Axiallinie in etwa mittig in einer Aussparung (18) des Hemdes (3) ortsfest angeordnet ist und in eine sich längs erstreckende Führungsnut (20) in einer Außen mantelfläche (21) des umlaufenden Bundes (12) der Führungshülse (7) eingreift.

3. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (22) in eine in Richtung zum Boden (4) geöffnete Bohrung (28) des Bundes (12) eingesetzt ist.

4. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (16, 4) der Führungshülse (7), des Gehäuses (2) und/oder die Außenmantel fläche (26) des Hemdes (3) mit einer aufgetragenen Verschleißschutz schicht (27) versehen sind.

5. Stößel nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (7) und/oder das Gehäuse (2) aus einem Leichtbauwerk stoff, wie z. B. Aluminium, hergestellt sind.

6. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (4) des Gehäuses (2) und/oder der Boden (16) der Führungshülse (7), in Nockenrichtung gesehen, zylindrisch ausgebildet sind.