DE69003871T2

DE69003871T2 - Brennkraftmaschinenstössel und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE69003871T2
Application number: DE90850202T
Authority: DE
Inventors: Lars Tenglund; Hendry Wreinert
Original assignee: AELGHULTS PRESSVERKTYG AELG AB; Volvo AB
Current assignee: AELGHULTS PRESSVERKTYG AELG AB; Volvo AB
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2010-05-23
Also published as: US5000137A; ATE95890T1; EP0399979A3; EP0399979B1; SE8901855D0; SE8901855L; EP0399979A2; JPH03115709A; SE464653B; DE69003871D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilstößel für einen Verbrennungsmotor mit einem Mittelteil, einem Stößel-Kopfteil, dessen eines Ende zur Betätigung eines nahe dem Zylinderventil angeordneten Kipphebel und dessen entgegengesetzes Ende zur Anbringung an einem Ende des Mittelteils bestimmt ist, und einem Stößel-Fußteil, dessen eines Ende zur Anlage an einen nahe der Nockenwelle angeordneten Ventilheber und dessen entgegengesetztes Ende zur Verbindung mit dem entgegengesetzten Ende des Mittelteils bestimmt ist. Sowohl die Endabschnitte des Mittelteils als auch die dem Mittelteil zugewandten Endabschnitte des Stößel-Kopfteils bzw. des Stößel-Fußteils weisen einen im wesentlichen rohrförmigen Querschnitt auf. Der Innendurchmesser des rohrförmigen Endes entweder des Stößel-Kopfteils oder des Stößel-Fußteils oder der rohrförmigen Enden beider Teile ist etwas kleiner als der Außendurchmesser der Endabschnitte des Mittelteils ausgebildet, und das Stößel-Kopfteil oder das Stößel-Fußteil oder beide sind an dem bzw. den entsprechenden Endabschnitt(en) des Mittelteils festgelegt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventilstößel.
Bei Verbrennungsmotoren mit unten liegender Nockenwelle erfolgt die Bewegungsübertragung von Nocken der Nockenwelle auf die verschiedenen Ventilmechanismen des Zylinders über Ventilstößel. Um die Forderungen sowohl nach geringem Gewicht als auch hoher Knickfestigkeit zu erfüllen, werden beim Stand der Technik Rohrstähle für derartige Ventilstößel verwendet.
Üblicherweise besitzt das dem nahe der Nockenwelle angeordneten Ventilheber anliegende Ende des Ventilstößels eine sphärische Form, während das den nahe des Zylinderventils angeordneten Kipphebel betätigende entgegengesetzte Stößelende im wesentlichen tassenförmig ausgebildet ist.
Gemäß dem Stand der Technik sind beide Endteile am Rohr, z.B. durch Schweißen, angebrachte separate Bauteile. In diesem Fall ist jedoch das Schweißen ein sowohl kostenals auch zeitaufwendiges Verfahren und zudem zu seiner Durchführung spezielles Gerät erforderlich. In der US-A-4 453 505 werden die Endteile alternativ zum Schweißen auf das Rohr gepreßt, wobei dieses Verfahren jedoch für die verschiedenen Bauteile die Einhaltung enger Fertigungstoleranzen erfordert. Außerdem muß das Rohr innen maschinell bearbeitet werden.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, einen Ventilstößel und ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilstößels zu schaffen, welche die oben aufgeführten Nachteile vermeiden. Ferner betrifft die Erfindung ein einfaches Verfahren zur Montage der Ventilstößel, welches bei geringen Kosten und ohne oder mit sehr wenigen Spezialwerkzeugen durchgeführt werden kann. Des weiteren ist es beim Befestigen der Endteile an dem Stößelrohr wünschenswert, daß die auf die rohrförmigen Teile wirkenden Kräfte verringert werden, so daß die Teile fit Wandungen gefertigt werden können, bei denen nicht das Risiko besteht, daß die Wandung während der Montage aufbricht.
Diese Aufgaben werden bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß jeder der beiden Endabschnitte des Mittelteils mit wenigstens einem Längsschlitz versehen ist, wodurch die Endabschnitte des Mittelteils eine Reduzierung ihres Umfangs durch Verengung des Längsschlitzes aufnehmen können.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventilstößels, das sich dadurch auszeichnet, daß die beiden Endabschnitte des Mittelteils mit mindestens einem Längsschlitz versehen werden und daß das Stößel-Kopfteil und das Stößel-Fußteil am Mittelteil befestigt werden, indem das Stößel-Kopfteil und das tößel-Fußteil auf die entsprechenden Endabschnitte des Mittelteils gepreßt werden, wobei der Umfang der jeweiligen Endabschnitte des Mittelteils durch Verengung der Breite der Längsschlitze verringert wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform. Diese Ausführungsform wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Verbrennungsmotor mit einem Zylinder und dem zugehörigen Ventilstößelmechanismus;
Figur 2 ein zum Ventilstößel gehörendes rohrförmiges Mittelteil;
Figur 3 ein Stößel-Kopfteil;
Figur 4 ein Stößel-Fußteil;
Figur 5 und 6 den vollständigen Ventilstößel nach dem Zusammenbau und
Figur 7 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Bearbeitung des das Mittelteil des Ventilstößels bildenden Teils.
Figur 1 zeigt einen vereinfachten Querschnitt eines Verbrennungsmotors 1 gemäß dem Stand der Technik. Der Motor 1 weist einen Zylinder mit einem Kolben 3, einer Pleuelstange 4 mit einem Lagerkappe, einem Zylinderventil 6 mit einer Ventilfeder 7 und einer unten liegenden Nockenwelle 8 auf. Diese Motorart wird häufig als Ventilstößelmotor bezeichnet, da die Bewegungsübertragung von der Nockenwelle 8 zum Ventil 6 über einen Stößel 9 erfolgt. Der Ventilstößel erstreckt sich zwischen einem nahe der Nockenwelle 8 angeordneten Ventilheber 10 und einem nahe dem Ventil 6 angeordneten Kipphebel 11 und betätigt den Kipphebel 11 über eine Ventil-Einstellschraube 1 mit einer Ventilmutter 13. Der Kipphebel 11 ist schwenkbar aufeiner Kipphebelwelle 14 befestigt. Folglich betätigen die Nocken der Nockenwelle 8 den Ventilheber 10, welcher wiederum den Stößel 9 betätigt. Die Bewegung wird weiter aufden Kipphebel 11 übertragen, der Druck auf das Ventil 6 ausübt.
Figur 2 zeigt ein Mittelteil 15 eines Stößels 9 gemäß der Erfindung. Das Mittelteil 15 ist aus Stahl gefertigt und weist einen rohrförmigen Querschnitt auf. An jedem seiner Enden sind zwei Längsschlitze 16 ausgebildet. Aufgrund dieser Schlitze ist es möglich, die zwei Endabschnitte der Stange radial zusammenzupressen. Die Schlitze 16 werden dadurch ausgebildet, daß z.B. zwei Scheiben 19 in Längsrichtung gegen die beiden Enden des Mittelteils 15 gedrängt werden, wodurch das Material geschnitten und nach innen in das Mittelteil gedrückt wird.
Figur 3 zeigt ein Stößel-Kopfteil 17, welches auf einen Endabschnitt des Mittelteils 15 gepreßt wird. Ein Ende des Stößel-Kopfteils 17, das den Kipphebel 11 über die Einstellschraube 12 berührt, ist im wesentlichen tassenförmig ausgebildet, während die entgegengesetze Seite des Kopfteils einen rohrförmigen Querschnitt aufweist, dessen Innendurchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser des Mittelteils 15 ausgebildet ist.
Figur 4 zeigt ein Stößel-Fußteil 18, welches auf das entgegengesetzte Ende des Mittelteils 15 gepreßt wird. Das den Ventilheber 10 berührende Ende des Stößel-Fußteils 18 ist im wesentlichen tassenförmig ausgebildet, während die entgegengesetzte Seite des Stößel-Fußteils einen rohrförmigen Querschnitt aufweist, dessen Innendurchmesser wie derjenige des Kopfteils 17 etwas kleiner als der Außendurchmesser des Mittelteils 15 ist.
Die Figuren 5 und 6 zeigen den erfindungsgemäß vollständig zusammengesetzten Stößel. Dabei sind das Stößel-Kopfteil 17 und Stößel-Fußteil 18 auf das Mittelteil 15 aufgepreßt und werden an den Endabschnitten des Teils aufgrund der zwischen dem Mittelteil 15 und dem Stößel-Kopteil 17 bzw. dem Stößel-Fußteil 18 wirkenden Reibungskräfte gehalten. Figur 6 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Endabschnitts des Mittelteils 15 mit dem aufgepreßten Stößel-Fußteil 18.
Der Zusammenbau des fertigen Stößel 9 weist eine Vielzahl von Einzelschritten auf, die vorteilhaft in einem automatischen Fertigungsprozeß durchgeführt werden. Vor dem Zusammenbau werden Stahlrohre geeigneter Größe auf die entsprechende Länge des Mittelteils 15 abgelängt und danach werden die Endflächen des Mittelteils 15 abgeschrägt. Die Außen- und Innenflächen des Mittelteils 15 werden danach z.B. durch Bürsten und/oder mit Hilfe von Reinigungsflüssigkeit gesäubert. Der folgende Arbeitsschritt besteht aus dem Schneiden von Längsschlitzen 16 in die beiden Endabschnitte des Mittelteils 15. Wie bereits erwähnt, erfolgt dieser Arbeitsschritt mittels zweier Schneidräder 19, die gegen die Endabschnitte gedrückt werden (siehe Figur 7). Natürlich können die Ausmaße der Schlitze 16 im Rahmen der Erfindung vielfältig geändert werden.
Der nächste Arbeitsschritt besteht im Aufpressen des Stößel-Kopfteils 18 und des Stößel-Fußteils 17 auf den entsprechenden Endabschnitt des Mittelteils 15 . Um eine sichere Befestigung des Fußteils 18 und des Kopfteils 17 zu erreichen, muß ein gewisser Druck während dieses Arbeitsschrittes aufgewendet werden. Dieser Arbeitsschritt kann vorteilhaft mit einer probebelastung des fertigen Stößels 9 kombiniert werden. Bevorzugt beträgt die Testlast etwa 10.000 N und eignet sich für eine Sicherheitsüberprüfung des Stößels 9.
Schließlich wird die Länge des fertigen Stößels 9 vermessen, um sicherzustellen, daß die Länge innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt. Auf diese Weise können fehlerhafte Exemplare verworfen werden.
Aus der Zeichnung und der Beschreibung ist klar ersichtlich, daß durch die im Mittelteil 15 des Stößels 9 ausgebildeten Längsschlitze 16 eine Verringerung des Durchmessers der zwei Endabschnitte des Mittelteils möglich ist. Folglich können das Stößel-Kopfteil 17 und das Stößel-Fußteil 18 aufdas Mittelteil 15 aufgepreßt und dort gehalten werden. Das Befestigen dieser Teile auf dem Mittelteil 15 mittels Pressen wird dadurch erleichtert, daß die Endabschnitte des Mittelteils 15 und die Rohrenden des Kopfteils 17 bzw. des Fußteils 18 mit angefasten oder gerundeten Kanten versehen sind.
Ein Stößel kann mit einem Stößel-Fußteil und einem Stößel-Kopfteil versehen werden, die beide entweder konkav oder kugelförmig ausgebildet sind.

Claims

1. Ventilstößel für Verbrennungsmotoren, mit einem Mittelteil (15), einem Stößel-Kopfteil (17), dessen eines Ende zur Betätigung eines nahe dem Zylinderventil (6) angeordneten Kipphebel (11) und dessen entgegengesetztes Ende zur Anbringung an einem Ende des Mittelteils (15) bestimmt ist, sowie einem Stößel-Fußteil (18), dessen eines Ende zur Anlage an einen nahe der Nockenwelle (8) angeordneten Ventilheber (10) und dessen entgegengesetztes Ende zur Verbindung mit dem entgegengesetzten Ende des Mittelteils (15) bestimmt ist, wobei die Endabschnitte sowohl des Mittelteils (15) als auch die dem Mittelteil (15) zugewandten Endabschnitte des Stößel-Kopfteils (17) bzw. des Stößel-Fußteils (18) alle einen im wesentlichen rohrförmigen Querschnitt aufweisen, wobei der Innendurchmesser des rohrförmigen Endes entweder des Stößel-Kopfteils (17) oder des Stößel-Fußteils (18) oder der rohrförmigen Enden der beiden genannten Teile geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser der Endabschnitte des Mittelteils (15), wobei das Stößel-Kopfteil (17) oder das Stößel-Fußteil (18) oder beide an dem oder den dazugehörigen Endabschnitt(en) des Mittelteils (15) festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Endabschnitte des Mittelteils (15) mit mindestens einem Längsschlitz (16) versehen ist, wodurch die Endabschnitte des Mittelteils (15) eine Reduzierung ihres Umfangs durch Verengung des Längsschlitzes (16) aufnehmen können.

2. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nahe des Kipphebels (11) angeordnete Endteil des Stößel-Kopfteils (17) im wesentlichen tassenförmig ausgebildet ist und daß das nahe des Ventilhebers (15) angeordnete Endteil des Stößel-Fußteils (18) im wesentlichen sphärisch ausgebildet ist.

3. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nahe des Kipphebels (11) angeordnete Endteil des Stößel-Kopfteils (17) und das nahe des Ventilhebers (10) angeordnete Endteil des Stößel-Fußteils (18) im wesentlichen tassenförmig ausgebildet sind.

4. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nahe das des Kipphebels (11) angeordnete Endteil des Stößel-Kopfteils (17) und das nahe des Ventilhebers (10) angeordnete Endteil des Stößel-Fußteils (18) im wesentlichen sphärisch ausgebildet sind.

5. Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß er im Bereich der Enden des Mittelteils (15) mit einer Anzahl von Schlitzen (16) versehen ist, wobei diese Schlitze so am Umfang des Mittelteils (15) angeordnet sind, daß der genannte Umfang in Kreissegmente von im wesentlichen gleicher Größe unterteilt wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Ventilstößels für Verbrennungsmotoren, wobei der genannte Stößel aus einem Mittelteil (15) besteht, dessen Endabschnitte einen im wesentlichen rohrförmigen Querschnitt haben, sowie aus einem Stößel-Kopfteil (17), dessen eines Endteil zur Einwirkung auf einen nahe eines Zylinderventils (6) angeordneten Kipphebel (11) vorgesehen ist und dessen gegenüberliegendes Ende einen im wesentlichen rohrförmigen Querschnitt hat und zur Festlegung an einem Ende des genannten Mittelteils (15) bestimmt ist, und aus einem Stößel-Fußteil (18), dessen eines Ende zur Anlage an den nahe der Nockenwelle (8) angeordneten Ventilheber (10) bestimmt ist und dessen gegenüberliegendes Ende einen im wesentlichen rohrförmigen Querschnitt hat und das zur Festlegung am gegenüberliegenden Ende des genannten Mittelteils (15) bestimmt ist, wobei die rohrförmigen Enden des Stößel-Kopfteils (17) bzw. des Stößel-Fußteils (18) mit einem Innendurchmesser ausgebildet werden, der nur geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser der Endabschnitte des Mittelteils (15), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endabschnitte des Mittelteils (10) mit mindestens einem Längsschlitz (16) versehen werden, und daß das Stößel-Kopfteil (17) und das Stößel-Fußteil (18) am Mittelteil (15) befestigt werden, indem das Stößel-Kopfteil (17) und das Stößel-Fußteil (18) auf die entsprechenden Endabschnitte des Mittelteils (15) gepreßt werden, wobei der Umfang der jeweiligen Endabschnitte des Mittelteils (15) durch Verengung der Breite der Längsschlitze (16) verringert wird.