DE19542697A1

DE19542697A1 - Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19542697A1
Application number: DE19542697A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Ammon; Wilfried Huber
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 1997-05-22
Also published as: US5664530A; JPH09177514A

Description

Titel der Erfindung Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschi ne, der mit einem Hemd in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes axial beweglich geführt ist, in Richtung eines Nockens durch einen Boden verschlos sen ist, wobei das Hemd aus zwei einzelnen, vorzugsweise im Bereich einer Quermittelebene geteilten hülsenförmigen Abschnitten etwa gleichen Außen durchmessers hergestellt ist und ein erster Abschnitt mit dem Boden verbunden ist, während ein zweiter Abschnitt sich axial an den ersten Abschnitt anschließt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stößels sowie zugehörige Vorrichtungen.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Stößel ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 17 325.3 vorbekannt. Die beiden hülsenförmigen Abschnitte des Hemdes werden durch Schweißen, Löten oder Kleben miteinander verbunden und anschließend wird der gesamte Stößel einer Wärmebehandlung zur Erzielung erhöhter Härtewerte unterworfen.

Nachteilig dabei ist, daß beim Verbinden der beiden Hemdabschnitte durch die genannten Fügeverfahen die Gefahr besteht, daß ein Verschließen des Ölzufüh rungskanals mit seinen bekannten negativen folgen eintreten kann. Es ist weiter von Nachteil, daß bei der Wärmebehandlung dünnwandige Bereiche des Stößels durchgehärtet werden, d. h. diese Teile werden spröde und neigen zur Rißbildung. Dieser Gefahr versuchte man bisher dadurch zu begegnen, daß man insbesondere dünnwandige Teile bei der Wärmebehandlung abdeckte bzw. diese nach der Wärmebehandlung nochmals an lassen mußte. Eine solche Verfahrensweise ist aber aufwendig und damit teuer.

Zusammenfassung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stößel der gattungs gemäßen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und der insbesondere mit geringem Fertigungsaufwand herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von An spruch 1 dadurch gelöst, daß der gehärtete erste hülsenförmige Abschnitt mit dem ungehärteten zweiten hülsenförmigen Abschnitt formschlüssig verbunden ist. So läßt sich in einfacher Weise ein Stößel fertigen, der einerseits die gefor derten Festigkeitswerte im Nockenanlaufbereich aufweist und der andererseits im dünnwandigen Bereich keine Versprödungserscheinungen mit Rißbildung zeigt. Die formschlüssige Verbindung beider Teile vereinfacht das Herstellungs verfahren des Stößels aufgrund geringerer Fertigungsschritte und geringerer Fertigungskosten.

Zweckmäßiger Weise wird dabei nach Anspruch 2 so vorgegangen, daß ein in Richtung Boden an den zweiten Abschnitt sich anschließender hohlzylindrischer Ansatz zumindest vom Ende des ersten Abschnittes umfaßt ist. Dabei ist nach Anspruch 3 vorgesehen, daß der hohlzylindrische Ansatz eine Durchmesse rerweiterung aufweist, die vom Ende des ersten Abschnittes hintergriffen ist.

Dabei kann nach Anspruch 4 der hohlzylindrische Ansatz über seinen gesamten Umfang oder über einen Teil seines Umfanges hintergriffen sein. Wird der hohlzylindrische Ansatz über einen Teil seines Umfanges hintergriffen, so kann dies in besonders vorteilhafter Weise nach Anspruch 5 dadurch erfolgen, daß dies in Form von gleichmäßig voneinander beabstandeten Rastern erfolgt. Dadurch ist sichergestellt, daß die zwischen zwei Rastern liegende Rasternuten entstehen, die über den gesamten Umfang verteilt als Ölzuführungskanäle fungieren. Nach den Ansprüchen 6 und 7 werden diese Rasternuten entweder durch eine Materialschwächung im hülsenförmigen Abschnitt oder im hohlzylin drischen Ansatz bzw. durch ein Abstimmen des Außendurchmessers des hohl zylindrischen Ansatzes mit dem Innendurchmesser des hülsenförmigen Ab schnitts realisiert.

Auch ist es nach Anspruch 8 möglich daß die formschlüssige Verbindung zwischen beiden Teilen dadurch realisiert wird, daß im Bereich des hohlzylin drischen Ansatzes radial nach außen federnde Zungen in einen Einstich des ersten hülsenförmigen Abschnittes eingreifen.

Das Verfahren gemäß Anspruch 9 zum Herstellen eines Stößels nach den Ansprüchen 1 bis 3 zeichnet sich dadurch aus, daß der mit dem Boden ver bundene erste hülsenförmige Abschnitt bis zum Anschlag in eine Haltematritze eingeschoben wird, der zweite hülsenförmige Abschnitt auf einen Fügestempel aufgesteckt wird und mit seinem hohlzylindrischen Ansatz in den ersten hülsen förmigen Abschnitt eingeführt wird, in der Fügezone durch Aufbringen einer Axialkraft ein Elastomerring radial aufgeweitet wird, so daß der hohlzylindrische Ansatz im Bereich der Quermittelebene plastisch in den ersten hülsenförmigen Abschnitt ein geformt wird.

Die zugehörige Vorrichtung nach Anspruch 10 zur Durchführung des Ver fahrens besteht aus einer Haltematritze mit einem axialen Anschlag, in der ein Zentrier- und Aufsitzstempel axial verschiebbar angeordnet ist, der Zentrier- und Aufsitzstempel wiederum axial verschiebbar in einer Druckhülse angeordnet ist und zwischen Zentrier- und Aufsitzstempel und Druckhülse ein Elastomerring vorhanden ist. Um den axial verlaufenden Ölzuführungskanal zu erhalten ist nach den Ansprüchen 11 und 12 vorgesehen, daß der Elastomerring im Bereich des Ölzuströmkanals eine Aussparung aufweist bzw. der Zentrier- und Aufsitz stempel eine in axialer Richtung weisende Rippe aufweist, die in eine kom plementäre Aussparung in der Druckhülse eingreift.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1, 3, 4 und 5 je einen Längsschnitt durch eine erfindungsge mäße Stößelanordnung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Stößelanordnung,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Haltematritze mit darin angeordnetem Fügestempel,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Fügestempel.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist mit 1 ein tassenförmiger Ventilstößel bezeichnet. Dieser besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 2, das mit seinem Hemd 3 in einer nicht dargestellten Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes axial beweglich angeord net ist. Eine Stirnseite des Stößels 1 ist von einem kreisförmigen Boden 4 verschlossen, der von einem ebenfalls nicht dargestellten Nocken beaufschlagt wird. Koaxial zum Hemd ist im Stößel inneren ein ebenfalls nicht dargestelltes Spielausgleichselement angeordnet, das in der Führungshülse 5 sitzt.

Das Hemd 3 des Gehäuses 2 ist entlang einer Quermittelebene zweigeteilt ausgebildet und besteht somit aus einem ersten und einem zweiten hülsenförmi gen Abschnitt 6, 7. Der erste hülsenförmige Abschnitt 6 ist nockenseitig vom Boden 4 verschlossen. In nockenferner Richtung schließt sich in axialer Rich tung der zweite hülsenförmige Abschnitt 7 an. Dieser besitzt einen sich wieder um in Nockenrichtung erstreckenden hohlzylindrischen Ansatz 8 und liegt bis auf einen oder mehrere Ölzuführungskanäle an der Innenmantelfläche des ersten hülsenförmigen Abschnittes 6 dichtend an.

Erfindungsgemäß weist der hohlzylindrische Ansatz 8 an seinem nockenfernen Ende eine Durchmessererweiterung 9 auf, die vom Ende des hülsenförmigen Abschnittes 6 hintergriffen wird. Dabei liegt wiederum die Durchmessererweite rung 9 des hohlzylindrischen Ansatzes 8 bis auf einen oder mehrere axial verlaufende Ölzuführungskanäle dichtend an der Innenmantelfläche des hülsen förmigen Abschnittes 6 an. Dabei wird so vorgegangen, daß zunächst der vom Boden 4 verschlossene hülsenförmige Abschnitt 6 an seinem unteren Ende mit einer Materialschwächung in Form einer Umfangsnut 10 versehen wird, in die nach einem Härtevorgang die weiche Durchmessererweiterung 9 plastisch eingeformt wird. Durch den so entstehenden Bördelhinterstich des gehärteten hülsenförmigen Abschnittes 6 wird der weiche hohlzylindrische Ansatz 8 und die mit ihm verbundenen Teile 5 und 7 mit Vorspannung gegen den Boden 4 gepreßt, d. h. es entsteht eine unverlierbare formschlüssige Einheit.

Der in den Fig. 2 und 3 dargestellte Stößel 1 zeichnet sich dadurch aus, daß der hohlzylindrische Ansatz 8 in Form von gleichmäßig voneinander beabstan deten Rastern 11 hintergriffen ist. Diese entstehen durch in den ersten hülsen förmigen Abschnitt 6 eingebrachte und nicht näher bezeichnete axiale Ein schnitte. Diese durch die radialen Einschnitte erzeugten Raster 11 werden jetzt durch radiale Krafteinwirkung in Richtung hohlzylindrischer Ansatz 8 umgebo gen und dringen dabei in dessen Metallverbund ein, so daß eine formschlüssige Einheit entsteht. Zwischen je zwei Rastern 11 sind auf diese Weise in Umfangs richtung eine bestimmte Anzahl von Ölzuführungskanälen 12 bzw. Entlüftungs kanälen entstanden, deren radiale Breite vom Verhältnis Außendurchmesser des hohlzylindrischen Ansatzes 8 und Innendurchmesser des hülsenförmigen Ab schnittes 6 bestimmt ist. Auf diese Weise wird in jeder Einbaulage des Stößels eine optimale Ölversorgung gewährleistet.

Im Gegensatz zu Fig. 3 wird in Fig. 4 die radiale Breite des Ölzuführungs kanales 12 nicht durch die Differenz der genannten Durchmesser bestimmt, sondern durch eine im hülsenförmigen Abschnitt 6 vorhandene Materialschwä chung. Dies hat den Vorteil, daß die Zentrierung des hohlzylindrischen An satzes 8 im hülsenförmigen Abschnitt 6 nicht allein durch die Raster 11 erfolgen muß, sondern über die Anlage der Außenmantelfläche des hohlzylindrischen Ansatzes 8 an der Innenmantelfläche des hülsenförmigen Abschnittes 6 erfolgt.

Aus Fig. 5 ist erkennbar, daß die formschlüssige Verbindung zwischen hülsen förmigen Abschnitt 6 und hülsenförmigen Abschnitt 7 durch am unteren Ende des Ansatzes 8 angeordnete und radial nach außen federnde Zungen gewähr leistet ist, welche in die Umfangsnut 10 des hülsenförmigen Abschnittes 6 eingreifen.

Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Haltematritze 13, die an einem offenen Ende mit einem axialen Anschlag 14 versehen ist. In diese Haltematritze 13 wird ein Zentrier- und Aufsitzstempel 15 eingefahren, der auf seiner Krone die durch Formschluß zu verbindenden Teile 6 und 7 trägt. Dieser Zentrier- und Aufsitzstempel 15 ist axial verschiebbar in einer Druckhülse 16 angeordnet. Durch Aufbringen einer in axialer Richtung wirkenden Kraft wird ein zwischen Druckhülse 16 und Zentrier- und Aufsitzstempel 15 angeordneter Elastomerring 17 radial aufgeweitet, so daß der hohlzylindrische Ansatz 8 im Bereich des Elastomerringes 17 eine Durchmesseraufweitung 9 erfährt, die plastisch in die durch Materialschwächung vorhandene Umfangsnut 10 des hülsenförmigen Abschnittes 6 eingeformt ist.

Um beim Zusammenfügen der beiden hülsenförmigen Abschnitte 6 und 7 ein Zusetzen des Ölzuführungskanales 12 zu verhindern, muß, wie aus Fig. 7 für den Fachmann erkennbar, der Elastomerring 17 im Bereich des Ölzuführungs kanales 12 mit einer Aussparung versehen sein. Im Bereich dieser Aussparung weist der Zentrier- und Aufsitzstempel 15 eine in axialer Richtung weisende verlängerte Rippe 18 auf, die beim Aufbringen einer axialen Kraft auf die Druckhülse in eine komplementäre Aussparung 19 der Druckhülse 16 eingreift.

Bezugszeichenliste

1 Ventilstößel
2 Gehäuse
3 Hemd
4 Boden
5 Führungshülse
6 hülsenförmiger Abschnitt
7 hülsenförmiger Abschnitt
8 hohlzylindrischer Ansatz
9 Durchmessererweiterung
10 Umfangsnut
11 Raster
12 Ölzuführungskanal
13 Haltematritze
14 Anschlag
15 Zentrier- und Aufsitzstempel
16 Druckhülse
17 Elastomerring
18 Rippe
19 Aussparung
20 Zunge

Claims

1. Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der mit einem Hemd (3) in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes axial beweglich geführt ist, in Richtung eines Nockens durch einen Boden (4) verschlossen ist, wobei das Hemd (3) aus zwei einzelnen, vorzugsweise im Bereich einer Quer mittelebene geteilten hülsenförmigen Abschnitten (6, 7) etwa gleichen Außen durchmesser hergestellt ist und ein erster Abschnitt (6) mit dem Boden (4) verbunden ist, während ein zweiter Abschnitt (7) sich axial an den ersten Abschnitt (6) anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der gehärtete erste hülsenförmige Abschnitt (6) mit dem ungehärteten zweiten hülsenförmigen Abschnitt (7) formschlüssig verbunden ist.

2. Stößel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Richtung Boden (4) an den zweiten Abschnitt (7) sich anschließender hohlzylindrischer Ansatz (8) zumindest vom Ende des ersten Abschnittes (6) umfaßt ist.

3. Stößel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylin drische Ansatz (8) eine Durchmessererweiterung (9) aufweist, die vom Ende des ersten Abschnittes (6) hintergriffen ist.

4. Stößel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylin drische Ansatz (8) über seinen gesamten Umfang oder über einen Teil seines Umfanges hintergriffen ist.

5. Stößel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylin drische Ansatz (8) in Form von gleichmäßig voneinander beabstandeten Rastern (11) hintergriffen ist.

6. Stößel (1) nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Materialschwächung im hülsenförmigen Abschnitt (6) oder im hohlzylindrischen Ansatz (8) zwischen beiden verlaufende Rasternuten (12) entstehen.

7. Stößel (1) nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Raster nuten (12) durch Abstimmen des Außendurchmessers des hohlzylindrischen Ansatzes (8) mit dem Innendurchmesser des hülsenförmigen Abschnittes (6) entstehen.

8. Stößel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des hohlzylindrischen Ansatzes (8) radial nach außen federnde Zungen (20) in eine Umfangsnut (10) des ersten hülsenförmigen Abschnittes (6) eingreifen.

9. Verfahren zum Herstellen eines Stößels (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Boden (4) verbundene erste hülsenförmige Abschnitt (6) bis zu einem Anschlag (14) in eine Haltematritze (13) eingescho ben wird, der zweite hülsenförmige Abschnitt (7) auf einen Zentrier- und Aufsitzstempel (15) aufgesteckt wird und mit seinem hohlzylindrischen Ansatz (8) in den ersten hülsenförmigen Abschnitt (6) eingeführt wird, in der Fügezone durch Aufbringen einer Axialkraft ein Elastomerring (17) radial aufgeweitet wird, so daß der hohlzylindrische Ansatz (8) im Bereich der Quermittelebene pla stisch in den ersten hülsenförmigen Abschnitt (6) eingeformt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haltematritze (13) mit einem axialen Anschlag (14) versehen ist, in der ein Zentrier- und Aufsitzstempel (15) axial verschiebbar angeordnet ist, der Zentrier- und Aufsitzstempel (15) wiederum axial verschieb bar in einer Druckhülse (16) angeordnet ist und zwischen Zentrier- und Aufsitz stempel (15) und Druckhülse (16) ein Elastomerring (17) vorhanden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Elasto merring (17) im Bereich eines Ölzuführungskanals (12) eine Aussparung auf weist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrier- und Aufsitzstempel (15) eine in axialer Richtung weisende Rippe (18) aufweist, die in eine komplementäre Aussparung (19) in der Druckhülse (16) eingreift.