DE19745907A1

DE19745907A1 - Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19745907A1
Application number: DE1997145907
Authority: DE
Inventors: Rene Dipl Ing Gruenke; Henrik Dr Ing Brehler
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-04-22

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschi ne, der mit seinem Hemd in einer Bohrung eines Zylinderkopfes oszilliert und an einer Oberseite seines Bodens von einem oder mehreren Nocken einer Nockenwelle beaufschlagt ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Stößel ist in der DE-OS 41 11 610 offenbart. Ein Boden des Stößels ist von einem Stellglied durchdrungen, welches einenends auf einen Schließkörper eines Rückschlagventils eines Spielausgleichselements einwirkt und anderenends mit einer Nut am Außenmantel eines beaufschlagenden Nockens kommuniziert. Diese Nut ist nur über einen geringen Teilbereich des Außenmantels des Nockens angeordnet und erstreckt sich beidseitig der Nockenspitze im Bereich einer huberzeugenden An- bzw. Ablaufflanke. Durch Öffnen des Schließkörpers außerhalb des Bereiches der Nut sollen beliebige Steuerzeiten erzielt werden. Insbesondere ist angestrebt, eine selbsttätige dreh zahlabhängige Verlagerung des Schließzeitpunktes des beaufschlagten Gaswech selventils zu erzielen.

Jedoch bekommt der Fachmann aus der gattungsbildenden Druckschrift keiner lei Anregungen darüber, wie er mit den aufgezeigten Mitteln im Nockengrund kreis einen Hochdruckraum des Spielausgleichselements entlasten kann, um Nockenwellenverlagerungen, Transversalschwingungen der Nockenwelle und weitere Einflüsse wie Unrundheiten im Nockengrundkreis vom Gaswechselven til fernzuhalten, welche ungünstigstenfalls zum Öffnen des betreffenden Gas wechselventils im Grundkreis führen könnten.

Gleichzeitig ist der Schließkörper des hier betrachteten Stößels mehrteilig ausgebildet und dessen Rückstellmittel besteht in aufwendiger Art und Weise aus einer Haltekappe, auf welcher sich eine Feder abstützt. Diese Ausgestaltung erweist sich hinsichtlich Teilevielfalt und Bauaufwand als ungünstig.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die beschreibungseinleitend zitierten Nach teile zu beseitigen. Insbesondere soll ein Stößel geschaffen werden, bei dem mit technisch geringem Aufwand ein zwangsweises Öffnen dessen Schließkörpers zum Hochdruckraum während einer Grundkreisphase des beaufschlagenden Nockens realisiert ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen der Erfindung aus den nachfol genden Unteransprüchen hervorgehen.

Dadurch, daß die Nut des Nockens sich über dessen gesamten Außenmantel mit Ausnahme des Grundkreisbereiches erstreckt, wird das Rückschlagventil des Spielausgleichselements definiert und zwangsweise geöffnet. Durch dieses "Öffnen" sind der Hochdruckraum und ein Vorratsraum des Spielausgleichs elements hydraulisch miteinander verbunden. Mögliche Nockenwellenver lagerungen bzw. Transversalschwingungen der Nockenwelle oder Unrundheiten im Nockengrundkreis führen nicht mehr, wie dem Fachmann an sich bekannt, zum unerwünschten Verhärten des Hochdruckraumes und eventuellen Entlasten des in Schließrichtung beaufschlagten Gaswechselventils bzw. sogar dessen Öffnen.

Im Laufe der soeben genannten Zwangsöffnung ist es somit möglich, während der Hubphase des Gaswechselventils entstandenes Spiel durch Mengenaus gleich an Hydraulikmittel sehr schnell auszugleichen. Gleichzeitig wird eine unerwünschte Ausbildung eines Hochdruckes im Hochdruckraum während der Grundkreisphase verhindert. Rückkopplungen von Zusatznocken wie Nocken von Einspritzpumpen auf den hydraulischen Ventilspielausgleich werden eben falls ausgeschlossen. Ebenso ist es bekannt, daß es insbesondere im Transient betrieb zu relativ großen Dilatationen am Gaswechselventil relativ zur Umge bung kommt. Diese Längenänderungen können im ungünstigsten Fall dazu führen, daß das Spielausgleichselement über seine Leckfunktion nicht mehr diese Längenänderung ausgleichen kann und das Gaswechselventil um einen Teilbetrag im Grundkreis der Nocken offenbleibt. Auch dieser Nachteil kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mittel auf einfache Art und Weise beseitigt werden. Selbstverständlich ist mit vom Schutzumfang dieser Erfindung eine Lösung eingeschlossen, bei der kein Ringabsatz vorhanden ist bzw. bei welcher der Schließkörper nicht durch den Ringabsatz ragt. Der Ringabsatz kann beispielsweise auch als direkter Boden der Hülse hergestellt sein.

Die Ausbildung des Stellgliedes einteilig mit dem Schließkörper als Nadel erweist sich hinsichtlich der Fertigungs- und Montagekosten als besonders günstig. Vorteilhaft ist es, wenn der Schließkörper in seinem Schließbereich die Form eines Ventiltellers oder eine sphärische Krümmung besitzt. Es können auch andere für eine Dichtwirkung sinnvolle Sitzformen wie prinzipiell kegelige und ähnliche gewählt werden. Wichtig ist in diesem Fall lediglich die Dicht wirkung des Schließkörpers während der Hubphasen des beaufschlagenden Nockens.

Auch soll in zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung die Umlaufnut derartig tief hergestellt sein, daß das einenends in ihr verlaufende Stellglied in dessen Schließstellung beabstandet zu ihrem Grund verläuft. Durch diese Maßnahme ist über alle Betriebs- und Temperaturbedingungen des Stößels hinweg ein sicheres Schließen des Stellgliedes während der Hubphase des Nockens garan tiert.

Nach der Erfindung ist für den Schließkörper ein Federmittel wie eine Tellerfe der oder eine Haltekappe zur Rückstellung vorgeschlagen. Dabei ist dieses Federmittel so ausgebildet, daß es eine schnelle Rückstellung bei beginnendem Nockenhub in dessen Umlaufnut gewährleistet. Somit ist im Hochdruckraum neben dem Schließkörper lediglich noch das Federmittel angeordnet. Weitere Bauteile sind nicht mehr erforderlich.

Denkbar ist es jedoch auch, auf das Federmittel vollständig zu verzichten und den Schließkörper im Hochdruckraum mit einer derartig hydraulisch wirksamen Fläche in Nockenrichtung zu versehen, daß bei Nockenhub und sich im Hoch druckraum ausbildendem Hochdruck der Schließkörper durch diesen in seine Schließposition gebracht wird. Denkbar kann auch ein magnetisches Feder mittel, eine Spiralfeder, eine Schraubenfeder oder ein ähnliches Mittel sein.

Die Federkraft des Federmittels ist so gewählt, daß mit beginnendem Nocken hub mit einem zügigen Verschließen des Hochdruckraumes zu rechnen ist. Dessen Hub ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung fast beliebig einstell bar. Das heißt, es sind keine engen Tolerierungen dessen Länge und der an grenzenden Teile erforderlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Fig. 1 und 2 näher erläu tert. Diese zeigen in einem Längsschnitt ein in einen Stößel eingebautes Spiel ausgleichselement; Fig. 1 dabei mit angreifendem Nocken.

Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels Zum Aufbau

Die Figur zeigt einen Stößel 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, so wie er dem Fachmann an sich bekannt ist. Der Stößel 1 oszilliert mit seinem Hemd 2 (links angedeutet) in einer nicht dargestellten Bohrung eines Zylin derkopfes. Er weist einen Boden 3 auf, der an seiner Oberseite 4 hier von einem Nocken 5 beaufschlagt ist. - Sofern der Stößel 1 auf unterschiedliche Hübe für ein oder mehrere Gaswechselventile ausgebildet sein soll, ist auch eine Beaufschlagung dessen Bodens von mehreren Nocken unterschiedlichen Hubes denkbar -.

Gegen eine Unterseite 6 des Bodens 3 ist eine hohlzylindrische Hülse 8 ange legt. Diese Hülse 8 schließt einen Vorratsraum 14 für Hydraulikmittel ein. An ihrer Mantelfläche 9 ist die Hülse 8 von einem Druckkolben 10 umschlossen. Axial zwischen einem Ringabsatz 12 der Hülse 8 und einem Boden 11 des Druckkolbens 10 verläuft ein Hochdruckraum 13 für das Hydraulikmittel. Dieser Hochdruckraum 13 ist in Richtung zum Vorratsraum 14 durch einen Schließkörper 16 während der gesamten Hubphase des beaufschlagenden Nockens verschlossen. Der Schließkörper 16 wird in seine Schließrichtung durch ein Federmittel 24 (hier haltekappenähnlich ausgebildet) beaufschlagt. Das Federmittel 24 ist in einer Vertiefung 25 axial unterhalb des Ringabsatzes 12 der Hülse 8 fixiert. Gleichzeitig stützt sich am Federmittel 24 ein Ende einer Druckfeder 27 ab, die anderenends gegen den Boden 11 wirkt.

Der Schließkörper 16 ist einteilig mit einem als Nadel ausgebildeten Stellglied 21 verbunden. Dieses Stellglied 21 führt entlang der Stößelachse durch den Vorratsraum 14 und durchstößt eine Öffnung 20 im Boden 3. Dabei ragt es in eine Umlaufnut 22 des Nockens 5. Wie der Figur entnehmbar ist, berührt das Stellglied 21 während dessen Schließstellung einen Grund 26 der Nut 22 nicht.

Zur Wirkungsweise

Die Umlaufnut 22 erstreckt sich über einen Bereich einer gesamten Hubphase des Nockens 5 mit Ausnahme dessen Grundkreises. Kommt nun mit Ende der Nockenablaufflanke der Grundkreis des Nockens 5 in Kontakt mit dem Boden 4, so beginnt der nicht ausgesparte Bereich der Umlaufnut 22. Somit verläuft das Stellglied 21 unmittelbar auf einem Außenmantel 23 des Nockens 5. Hier durch erfährt es eine Hubbewegung in nockenferne Richtung. Diese Hubbewe gung bewirkt eine Freigabe eines vom Schließkörper 16 bis dato begrenzten Durchlasses 19 am Ringabsatz 12 entgegen der Kraft des Federmittels 24. Durch dieses zwangsweise Öffnen des Durchlasses 19 während der Grundkreisphase ist zum einen mit einer hervorragenden und über alle Betriebsbedingungen des Stößels 1 hinweg sicheren Spielausgleichsfunktion des Spielausgleichselements 7 zu rechnen. Andererseits kann es nicht mehr zu einem unerwünschten Ver härten des Hochdruckraumes 1 3 während der Grundkreisphase des Nockens 5 kommen. Dieses Verhärten rührt, wie dargelegt, beispielsweise von Unrundhei ten des Nockengrundkreises, Transversalschwingungen der Nockenwelle bzw. unerwünschten Dilatationen des beaufschlagten Gaswechselventils insbesondere im Transientbetrieb der Brennkraftmaschine her.

Kommt es bei einem Stößel 1 nach der Erfindung zu den unerwünschten Zuständen wie genannt, so kann eine während der Grundkreisphase des Noc kens 5 im Hochdruckraum verdrängte Hydraulikmittelmenge auf einfache Art und Weise in den Vorratsraum 14 ausweichen. Mit Grundkreisende des Noc kens 5 beginnt wiederum dessen Umlaufnut 22. Das Stellglied 21 wird über die Kraft seines Federmittels 24 und den sich im Hochdruckraum 1 3 ausbildenden Überdruck äußerst schnell in seine Schließposition am Durchlaß 19 gebracht. Der Stößel 1 kann in gewöhnlicher Art und Weise den Nockenhub 5 über tragen.

Fig. 2 offenbart einen ähnlichen Stößel 1 wie Fig. 1. Jedoch ist hier der Schließkörper 16 durch ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federmittel 24 beaufschlagt. Gleichzeitig wirkt die Druckfeder 27 gegen den Ringabsatz 12. Auf die Haltekappe als Federmittel 24 und die Vertiefung 25 wird verzichtet. Somit ist der Ringabsatz 12 als unmittelbarer Boden für die Hülse 8 ausgebildet. Gleichzeitig kann der Fachmann sich Fig. 2 entnehmen, daß der Druckkolben 10 gegenüber der vorherigen Ausgestaltung deutlich vereinfacht ist, da der von ihm eingeschlossene Hochdruckraum 13 ungestuft hergestellt ist. Durch den Wegfall der Vertiefung 25 sowie die letztgenannte Maßnahme ist für das Spiel ausgleichselement 7 nach Fig. 2 mit geringerem Fertigungsaufwand gegenüber dem in Fig. 1 beschriebenen Spielausgleichselement 7 zu rechnen. Das Feder mittel 24 kann an einem Ringabsatz 28 des Schließkörpers 1 6 einenends anlie gen.

Bezugszeichenliste

1

Stößel

2

Hemd

3

Boden

4

Oberseite

5

Nocken

6

Unterseite

7

Spielausgleichselement

8

Hülse

9

Mantelfläche

10

Druckkolben

11

Boden

12

Ringabsatz

13

Hochdruckraum

14

Vorratsraum

15

nicht vergeben

16

Schließkörper

17

Federmittel

18

nicht vergeben

19

Durchlaß

20

Öffnung

21

Stellglied

22

Umlaufnut

23

Außenmantel

24

Federmittel

25

Vertiefung

26

Grund

27

Druckfeder

28

Ringabsatz

29

Ölübertritt

Claims

1. Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der mit seinem Hemd (2) in einer Bohrung eines Zylinderkopfes oszilliert und an einer Obersei te (4) seines Bodens (3) von einem oder mehreren Nocken (5) einer Nockenwel le beaufschlagt ist, wobei gegen eine Unterseite (6) des Bodens (3) ein hydrauli sches Spielausgleichselement (7) mit einer Hülse (8) festgelegt ist, welche Hülse (8) an einer ihrer Mantelflächen (9) von einem relativ zu ihr axial verschiebli chen Druckkolben (10) beaufschlagt ist, der über seinen Boden (11) wenigstens einem Gaswechselventil zugewandt ist, wobei zwischen dem Boden (11) und einem Ringabsatz (12) der Hülse (8) ein Hochdruckraum (13) und zwischen dem Ringabsatz (12) und dem Boden (3) ein Vorratsraum (14) für Hydraulik mittel verläuft, wobei der Ringabsatz (12) wenigstens einen Durchlaß (19) aufweist, der von der Seite des Hochdruckraumes (1 3) durch einen in Richtung zum Hochdruckraum (13) sich öffnenden Schließkörper (16) verschlossen ist, der durch ein eine Öffnung (20) des Bodens (3) durchragendes Stellglied (21) in Richtung zum Boden (11) verlagerbar ist, welches mit einer Umlaufnut (22) am Außenmantel (23) des Nockens (5) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet,

- daß sich die Umlaufnut (22) über einen gesamten Hubbereich des Nockens (5) erstreckt, wobei sie über dessen Grundkreis bzw. über Teilbereiche dessen Grundkreises hinweg unausgespart hergestellt ist;
- daß die Umlaufnut (22) im Hubbereich des Nockens (5) eine derartige Tiefe aufweist, daß das in ihr verlaufende Stellglied (21) den Schließkörper (16) soweit frei gibt, daß er am Durchlaß (19) anliegen kann und
- daß das Stellglied (21) als Nadel hergestellt ist, welche einteilig mit dem Schließkörper (16) ausgebildet ist.

2. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (16) in Schließrichtung durch ein Federmittel (24) wie eine Teller-, Schrauben- oder Spiralfeder bzw. eine Haltekappe direkt beaufschlagt ist, das sich im Fall der Haltekappe am Ringabsatz (12) oder einer durch diesen gebildeten Ver tiefung (25) der Hülse (8) auf einer Seite des Hochdruckraumes (13) abstützt, wobei der Ringabsatz (12) auch direkt als Boden unter Verzicht auf die Ver tiefung (25) der Hülse (8) hergestellt sein kann.

3. Stößel nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufnut (22) derartig tief hergestellt ist, daß das einenends in ihr verlaufende Stellglied (21) in dessen Schließstellung beabstandet zu ihrem Grund (26) verläuft.

4. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (16) an seinem Schließbereich am Durchlaß (19) die Form eines Ventiltellers besitzt oder eine sphärische Krümmung aufweist.