DE4309602A1 - Ventilstößel für zwei Brennkraftmaschinen-Hubventile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilstößel zur Betätigung zumindest zweier Hubventile einer Brennkraftmaschine mit über einen Steg miteinander verbundenen kreiszylindri­ schen Aufnahmen für hydraulische Spielausgleichselemente, an denen sich die Hubventile abstützen. Zum Stand der Technik können neben der DE 40 39 055 A1 auch die DE 40 23 886 A1 oder die EP 0 503 145 A1 angeführt werden.

Diese bekannten Ventilstößel zur Betätigung mehrerer, zu­ meist zweier Brennkraftmaschinen-Hubventile im Hinblick auf ihre Zuverlässigkeit unter Berücksichtigung der all­ gemeinen funktionalen Erfordernisse zu verbessern, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß sich in Richtung der Zylinderachse an jede Aufnahme ein Hydrau­ lik-Vorratsraum anschließt, der durch einen Hohlzylinder gleichen Außenquerschnitts gebildet wird. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird jedem hydraulischen Spielausgleichs­ element, das in einem der mehrfach vorgesehenen Aufnahmen gelagert ist, ein eigener hydraulischer Vorratsraum zuge­ ordnet. In diesem Hydraulik-Vorratsraum steht eine aus­ reichende Menge von Hydraulikmedium für eine zuverlässige Funktion des Spielausgleichselementes zur Verfügung. In­ dem sich der Hydraulik-Vorratsraum direkt an die Aufnahme anschließt, wird jedes Spielausgleichselement sicher und zuverlässig auf kürzestem Wege schnell bei Bedarf mit dem Hydraulikmedium - üblicherweise kommt hierfür das Schmieröl der Brennkraftmaschine zum Einsatz - versorgt. Dient dabei die Außenwand jeder Aufnahme zumindest seg­ mentweise bzw. sektorweise als Führung für den Ventil­ stößel, so wird diese Führungsfläche durch die Außenwand des den Hydraulik-Vorratsraum bildenden Hohlzylinders vergrößert. Dies ist aufgrund des gleichen Außenquer­ schnittes von Hohlzylinder und Aufnahme möglich. Geführt wird ein derartiger Ventilstößel dabei durch die Außen­ wand-Sektoren bzw. -segmente der Aufnahmen und Hohlzylin­ der in entsprechend geformten Bohrungen/Aussparungen eines Brennkraftmaschinen-Zylinderkopfes oder allgemein Brennkraftmaschinen-Gehäuses.

Bevorzugt ist der Hydraulik-Vorratsraum gegenüber der Um­ gebung im wesentlichen abgeschlossen, d. h. der Hohlzy­ linder ist mit Stirnwänden versehen, wobei lediglich eine Zufuhröffnung und eine Abfuhröffnung vorgesehen sind. Die Abfuhröffnung, die den Vorratsraum mit dem Spielaus­ gleichselement verbindet, ist bevorzugt in einer Trenn­ wand zwischen dem Vorratsraum sowie der eigentlichen Auf­ nahme vorgesehen, wobei sich das Spielausgleichselement optimal an dieser Trennwand abstützen kann. Selbstver­ ständlich empfiehlt es sich, die Zufuhröffnung geodätisch obenliegend im Vorratsraum anzuordnen, um bei Stillstand der Brennkraftmaschine die Verluste von Hydraulikmedium möglichst gering zu halten.

Da die erfindungsgemäß vorgesehenen Hydraulik-Vorrats­ räume zwar funktional von immensem Vorteil sind, jedoch zwangsläufig zu einer Gewichtserhöhung des Ventilstößels beitragen, wurde nach pfiffigen konstruktiven Maßnahmen gesucht, die helfen, das Gewicht eines derartigen Ventil­ stößels möglichst gering zu halten. In diesem Sinne kann ein erfindungsgemäßer Rollen-Ventilstößel, bei dem bevor­ zugt zwischen den Aufnahmen eine mit einem Nocken zusam­ menwirkende Rolle gelagert ist, äußerst einfach und ge­ wichtssparend ausgebildete Lager für einen die Rolle tra­ genden Rollenbolzen aufweisen. Diese Lager können halb­ schalenförmig, d. h. nach oben hin bzw. zum Nocken hin offen ausgebildet sein. Der Kraftfluß ist dabei bei bei­ den Bewegungsrichtungen des Ventilstößels sichergestellt, die Lager bauen dabei äußerst filigran, insbesondere wenn sie direkt an die Aufnahmen angebunden sind. Beispiels­ weise können die Lager hierzu im Sinne einer vorteilhaf­ ten Funktionsvereinigung gleichzeitig aus dem die Aufnah­ men miteinander verbindenden Steg, der seinerseits mit den Aufnahmen verschweißt, insbesondere laserverschweißt ist, herausgearbeitet sein. Dieser Zusammenbau eines er­ findungsgemäßen Ventilstößels aus einzelnen Komponenten hat den weiteren Vorteil, daß die einzelnen Komponenten, so beispielsweise die Aufnahmen mit gleichachsig hierzu angeordneten Hohlzylindern für sich jeweils auf einfache Weise gefertigt werden können. Da, wie erläutert, die Aufnahmen der Führung des Ventilstößels in einem Brenn­ kraftmaschinen-Zylinderkopf dienen können, kann es näm­ lich erforderlich sein, die Außenwände der Aufnahmen zu schleifen. Dies ist für eine kreiszylindrische Aufnahme mit darüber angeordnetem Hohlzylinder gleichen Außenquer­ schnittes einfach möglich, bevor in einem anschließenden Bearbeitungsschritt der Steg mit den Aufnahmen laserver­ schweißt wird.

Es kann jedoch auch ein Tragelement für den seinerseits die mit dem Nocken zusammenwirkenden Rolle tragenden Rol­ lenbolzen vorgesehen sein, das ggf. unter Zusammenwirken mit dem Rollenbolzen wieder die Funktion des die Aufnah­ men miteinander verbindenden Steges übernimmt. Dabei kann sich dieses Tragelement an der Aufnahme bzw. am Hohlzy­ linder abstützen und beispielsweise hakenförmig ausgebil­ det sein und mit einer Nase in die dem Hubventil abge­ wandte Stirnwand des Hohlzylinders eingehängt sein. In einer anderen Ausführungsform ist das Tragelement als ein in die Außenwände zweier Aufnahmen oder Hohlzylinder ein­ gesteckter Stift mit klauenförmigen Enden ausgebildet. Ein derartiger Ventilstößel mit einem Tragelement läßt sich besonders einfach fertigen.

Mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele dienen der nähe­ ren Erläuterung der Erfindung. In den Fig. 1a bis 4b sind dabei insgesamt vier Ausführungsbeispiele in jeweils zwei Schnitten bzw. Ansichten dargestellt. Gleiche Bauelemente sind dabei stets mit den gleichen Bezugsziffern bezeich­ net.

Die gezeigten Ventilstößel dienen zur gleichzeitigen Be­ tätigung zweier nicht gezeigter Brennkraftmaschinen-Hub­ ventile. Jedes Hubventil stützt sich dabei mit dem freien Ende seines Ventilschaftes an einem hydraulischen Spiel­ ausgleichselement 1 ab. Ein derartiges Spielausgleichs­ element 1 ist als gängiges Bauteil dem Fachmann geläufig, so daß hierzu keine weitere Erläuterung erforderlich ist.

Jedes Spielausgleichselement 1 ist in einer kreiszy­ lindrischen Aufnahme 2 geführt und stützt sich an einer Trennwand 3 ab. In Richtung der Zylinderachse 4 der kreiszylindrischen Aufnahme 2 schließt sich an diese Trennwand 3 ein Hydraulik-Vorratsraum 5 an, der durch einen Hohlzylinder 6 gebildet wird. Der Hohlzylinder 6 besitzt den gleichen Außenquerschnitt wie die Aufnahme 2 und ist durch einen Deckel 7 abgeschlossen, so daß der Hydraulik-Vorratsraum mit Ausnahme einer Zufuhröffnung 8 sowie einer Abfuhröffnung/Übertrittsbohrung 9 nach außen hin abgeschlossen ist. Über die Zufuhröffnung 8 kann der Vorratsraum 5 von außen her mit einem Hydraulikmedium, insbesondere dem Schmieröl der Brennkraftmaschine, be­ füllt werden. Über die Übertrittsbohrung 9 gelangt dieses Hydraulikmedium aus dem Vorratsraum 5 zum hydraulischen Spielausgleichselement 1, das dieses Hydraulikmedium für seine erfolgreiche Funktion benötigt.

Miteinander verbunden sind die beiden Aufnahmen 2 der ge­ zeigten Ventilstößel über zumindest einen Steg 10. Ferner ist - bei den einzelnen Ausführungsbeispielen auf unter­ schiedliche Weise - an den Aufnahmen 2 ein Rollenbolzen 11 gelagert, der eine Rolle 12 trägt. Auf dieser Rolle 12 wälzt ein nicht gezeigter Nocken der Brennkraftmaschine ab und betätigt hierdurch wie bekannt den Ventilstößel, d. h. der Ventilstößel wird in bzw. gegen Pfeilrichtung 13 verschoben. Geführt ist hierzu der Ventilstößel im ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschinen-Zylinder­ kopf über seine Aufnahmen 2 bzw. über diejenigen Außen­ wand-Segmente der Aufnahmen, die der jeweils anderen Auf­ nahme dieses Ventilstößels abgewandt sind. In Fig. 1b sind diese der Führung dienenden Außenwand-Segmente bei­ spielsweise strichpunktiert hervorgehoben und mit der Be­ zugsziffer 14 bezeichnet. Da der oberhalb jeder Aufnahme 2 vorgesehene Hohlzylinder 6 von gleichem Außenquer­ schnitt ist, trägt selbstverständlich auch das entspre­ chende Außenwandsegment jedes Hohlzylinders zur Führung des Ventilstößels bei.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1a, 1b, bei dem zwei dem Ventilstößel eine hohe Stabilität verleihende Stege 10 vorgesehen sind, ist der Rollenbolzen 11 in zwei halbschalenförmigen Lagern 15 gelagert, die jeweils an die Aufnahmen 2 angeformt sind. Der Rollenbolzen 11 in­ klusive der Rolle 12 kann bei diesem Ventilstößel, der als Feingußteil ausgebildet sein kann, einfach von oben her in die Lager 15 eingelegt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2a, 2b sind eben­ falls derartige, den Rollenbolzen 11 tragende Lager 15 vorgesehen, die im Sinne einer Funktionsvereinigung aus dem Steg 10 herausgearbeitet sind. Dieser Steg 10 kann mit den Aufnahmen 2 laserverschweißt sein. Wie ersicht­ lich baut dieser Ventilstößel äußerst kompakt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3a, 3b sind Trag­ elemente 16 für den Rollenbolzen 11 vorgesehen. Wie er­ sichtlich sind diese Tragelemente 16 hakenförmig ausge­ bildet und mit Nasen in den Deckel 7 jedes Hohlzylinders 6 eingehängt. Dabei bilden diese Tragelemente 16 unter Zusammenwirken mit dem Rollenbolzen 11 den Steg 10.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4a, 4b ist das Tragelement 16 für den Rollenbolzen 11 als Stift mit klauenförmigen Enden ausgebildet, wobei diese klauenför­ migen Enden in die Außenwände der beiden Aufnahmen 2 ein­ gesteckt sind. Zwischen diesen klauenförmigen Enden trägt der zylindrische Stift abermals wieder den Rollenbolzen 11 und wirkt wie ersichtlich gleichzeitig als Steg 10.

Allen Ausführungsbeispielen ist der oberhalb der Aufnahme 2 vorgesehene Hydraulik-Vorratsraum 5 gemein, der die Funktionssicherheit der gezeigten Ventilstößel wesentlich erhöht, da die einzelnen Spielausgleichselemente 1 sicher mit Hydraulikmedium versorgt werden. Dabei ist der Hydraulik-Vorratsraum 5 stets durch einen Hohlzylinder 6 gebildet, der wie die Aufnahme 2 der Führung der gezeig­ ten Ventilstößel dient. Selbstverständlich sind eine Vielzahl von Abwandlungen insbesondere konstruktiver Art von den gezeigten Ausführungsbeispielen möglich, die wei­ terhin unter den Inhalt der Patentansprüche fallen. Ins­ besondere kann ein erfindungsgemäßer Ventilstößel auch mehr als zwei Aufnahmen 2 aufweisen.

Claims (9)

1. Ventilstößel zur Betätigung zumindest zweier Hubven­ tile einer Brennkraftmaschine mit über einen Steg (10) miteinander verbundenen kreiszylindrischen Auf­ nahmen (2) für hydraulische Spielausgleichselemente (1), an denen sich die Hubventile abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Richtung der Zy­ linderachse (4) an jede Aufnahme (2) ein Hydraulik- Vorratsraum (5) anschließt, der durch einen Hohlzy­ linder (6) gleichen Außenquerschnitts gebildet wird.

2. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der oder den jeweils anderen Aufnahme(n) (2) abgewandten Außenwand-Seg­ mente (14) der Aufnahmen (2) und Hohlzylinder (6) als Führungsfläche für den Ventilstößel in einem Brennkraftmaschinen-Gehäuse/Zylinderkopf ausgebildet sind.

3. Ventilstößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulik-Vorrats­ raum (5) vom Innenraum der Aufnahme (2) durch eine eine Übertrittsbohrung (9) aufweisende Trennwand (3) abgetrennt ist.

4. Ventilstößel nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulik-Vorrats­ raum (5) mit Ausnahme einer Zufuhröffnung (8) und einer Abfuhröffnung (Übertrittsbohrung 9) nach außen abgeschlossen ist.

5. Ventilstößel nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (2) halb­ schalenförmige Lager (15) für einen eine mit einem Nocken zusammenwirkende Rolle (12) tragenden Rollen­ bolzen (11) aufweisen.

6. Ventilstößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (15) aus dem mit den Aufnahmen (2) verschweißten, insbesondere laserverschweißten Steg (10) herausgearbeitet sind.

7. Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein sich an der Aufnahme (2) oder am Hohlzylinder (6) abstützendes Tragelement (16) für einen eine mit einem Nocken zusammenwir­ kende Rolle (12) tragenden Rollenbolzen (11), das ggf. zusammen mit dem Rollenbolzen (11) die Funktion des Steges (10) übernimmt.

8. Ventilstößel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (16) ha­ kenförmig ausgebildet und mit einer Nase in die dem Hubventil abgewandte Stirnwand (Deckel 7) des Hohlzylinders (6) eingehängt ist.

9. Ventilstößel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (16) als in die Außenwände zweier Aufnahmen (2) oder Hohlzy­ linder (6) eingesteckter Stift mit klauenförmigen Enden ausgebildet ist.