DE9408058U1

DE9408058U1 - Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE9408058U1
Application number: DE9408058U
Authority: DE
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2004-05-17
Also published as: DE19509968A1; JPH07310510A

Description

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach

ANR 17 17 332

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Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem hohlzylindrischen Hemd, welches mit seinem Außenmantel in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes axial beweglich angeordnet und an seinem ersten, einem Steuernocken zugewandten Rand durch einen scheibenförmigen Boden verschlossen ausgebildet ist.

Ein derartiger Stößel ist aus der DE-A 39 11 141 vorbekannt. Zur Verminderung seiner Masse weist er im Bereich seines Hemdes gelochte Durchbrüche auf. Diese Durchbrüche verringern zwar geringfügig die Gesamtmasse des Stößels, schwächen jedoch zugleich dessen Festigkeit, so daß mit einer Hemddickenerhöhung die gewünschte Massereduzierung eliminiert ist. Auch müssen die Durchbrüche in einem spanenden Verfahren in das Hemd gebracht werden, was sich ungünstig auf die Fertigungskosten des als gattungsbildend angesehenen Ventiltriebstößels auswirkt. Zudem kann der Fachmann aus der obengenannten älteren DE-A 39 11 141 sich keine Anregungen darüber holen, wie er einen derartigen "masseoptimierten" Ventiltriebstößel zugleich hydraulisch wirkend auslegen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stößel der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und der insbesondere über einfach vorzunehmende Maßnahmen im Bereich seines Hemdes hinsichtlich seiner Masse reduziert ist und gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß ein nockenferner Rand des Hemdes

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radial nach innen umgebördelt und/oder daß das Hemd mit zumindest einer, sich bevorzugt von seinem Außenmantel radial nach innen erstreckenden Versteifungssicke versehen ist. Diese Versteifungssicke kann auch als umlaufende Ringnut bzw. als fensterartige Eindrückung hergestellt sein. Durch diese Maßnahmen gelingt es, die Wandstärke des Hemdes gegenüber bisherig bekannten Wandstärken, so wie in dem untergeordneten Anspruch 11 aufgezeigt, zu minimieren. Zugleich bewirken die umfangsverteilten Sicken eine ausreichende Versteifung des Hemdes, so daß in etwa das Hemd eine Steifigkeit aufweist, die erst durch die aus dem Stand der Technik bekannten stärkeren Wandstärken erzielt ist. Die Eindrückungen am Hemd können wahlweise während des Formgebungsprozesses des erfindungsgemäßen Stößels bzw. nach seiner Formgebung am Hemd appliziert werden. Durch die radiale Umbördelung des Hemdes an seinem nockenfernen Rand ist eine zusätzliche Versteifung des gesamten Stößels erzielbar, wobei diese Maßnahme auch ohne die obengenannten denkbar ist. Wird der hier vorgestellte Stößel beispielsweise gießtechnisch hergestellt, so kann es auch vorgesehen sein, diesen mit an seinem Innenmantel versehenen Längsrippen auszubilden. Sämtliche hier vorgestellten erfindungsgemäßen Maßnahmen sind an Stößeln beliebiger Geometrie, wie beispielsweise einer tassen- bzw. hülsenförmigen, denkbar.

Versteifend auf das gesamte dünnwandige Tassenhemd kann auch eine wellenförmig eingeprägte Ringnut gemäß Anspruch 3 sein. Dabei ist diese Maßnahme auch in Verbindung mit einer am Außenmantel des Hemdes umlaufenden Ringnut oder den weiteren vorgenannten Maßnahmen denkbar.

Die Erfindung bezieht sich gleichermaßen auf mechanisch wirkende Stößel gemäß Anspruch 4, jedoch auch auf hydraulisch wirkende Stößel, so wie sie aus dem untergeordneten Anspruch 7 hervorgehen. Bei letzterer Variante erstrecken sich die fensterartigen Eindrückungen, so wie sie vorhergehend beschrieben wurden, bevorzugt beidseitig einer Quermittelebene des Stößels, nahe der auch die Ringnut verlaufen kann.

Zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit ist in Konkretisierung der Erfindung an einem Innenmantel des Hemdes, ein zusätzliches Ringteil befestigt, welches an den Eindrückungen des Hemdes des Stößels

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verläuft. Dieses Ringteil begrenzt zum einen in vorteilhafter Weise zugleich einen Ölvorratsraum zur Versorgung eines Spielausgleichselements, zum anderen wirkt es zugleich versteifend auf den gesamten Stößel.
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In Weiterbildung der Erfindung ist es in Anspruch 9 beschrieben, daß das Innenteil am Hemd über eine Schweißverbindung befestigt ist. Diese Schweißverbindung wird bevorzugt im Bereich der aneinander!legenden Ausdrückungen bzw. Eindrückungen des Innenteils und des Hemdes angeordnet. Vorgesehen ist beispielsweise hier eine Laserschweiß- bzw. eine Plasmaschweißverbindung. Denkbar ist es jedoch auch, beide Elemente über eine Klebeverbindung zu befestigen. Auch ist an eine Klemmoder Schnapp- oder eine ähnliche Verbindung gedacht.

Zugleich ist über die Maßnahme nach Anspruch 10 eine einfache Auslaufsicherung des ringförmigen Öl Vorratsraumes, welcher von dem Innenteil in nockenferne Richtung begrenzt ist, geschaffen. Bei Schräglagen der Brennkraftmaschine bzw. während ihrer Kaltstartphase ist so garantiert, daß eine ausreichende Menge an Hydraulikmittel zum Spielausgleichselement gesaugt werden kann.

Aus Anspruch 11 geht es hervor, daß Hemd des Stößels in Verbindung mit den vorgenannten Maßnahmen hinsichtlich seiner Dicke zu optimieren. Hierbei ist es vorgesehen, das Hemd zumindest an Teilabschnitten bis auf eine Dicke von etwa 0,4 mm auszubilden. Diese Dicke ist erziel bar durch die Wahl eines entsprechend geeigneten, hier nicht näher beschriebenen Werkstoffs in Verbindung mit Maßnahmen nach Anspruch 12. Hier ist aufgeführt, daß es auch vorgesehen sein kann, wesentliche Stößelbauteile durch eingelegte Fasern, Partikel, Gitter oder ähnliches zu verstärken.

Durch den hier beschriebenen, hinsichtlich seiner Masse optimierten Stößel gelingt es, die Ventilfederkräfte zu minimieren, was zu einer Absenkung der Reibungsverluste führt. Andererseits ist es denkbar, bei gleichbleibender Federkraft ein sicheres Schließen der Gaswechselventile auch bei höheren, als den bisher gefahrenen Drehzahlen der Brennkraftmaschine zu erzielen.

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Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. 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:

Figur 1 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stößel,

Figur 2 einen Stößel gemäß Figur 1, jedoch mit versteifenden fensterartigen Eindrückungen,

Figur 3 einen weiteren Stößel mit einer wellenförmig eingeprägten Ringnut,

Figur 4 einen Stößel wie oben beschrieben, jedoch mit kreisförmigen Einwulstungen,

Figur 5 einen Teillängsschnitt durch einen hydraulisch wirkenden Stößel gemäß der Schnittlinie der nachfolgenden Figur,

Figur 6 einen Querschnitt durch Figur 5 und

Figur 7 einen Querschnitt nach Figur 6, jedoch mit spiegelbildlich zum Hemd ausgebildetem Innenteil.

Aus Figur 1 kann der Fachmann sich einen Stößel 1 entnehmen. Dieser ist bei dieser sowie den nachfolgenden Figuren 2 bis 4 mechanisch wirkend ausgelegt. Der Stößel 1 weist ein hohlzylindrisches Hemd 2 auf. Das hohlzylindrische Hemd 2 ist einenends an seinem Rand 3 durch einen Boden 4 verschlossen ausgebildet. In den Boden 4 ist bei dieser Variante eine separate scheibenförmige An laufplatte 5 eingelegt. Die Anlaufplatte 5 besteht aus einem verschleißarmen Werkstoff und dient einem unmittelbaren Kontakt mit einem Steuernocken 6 (s. Figur 4). Zur Versteifung des erfindungsgemäß dünnwandig hergestellten Hemdes 2

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weist dieses an seinem nockenfernen Rand 7 eine radial nach innen gerichtete und bevorzugt allumlaufende Umbördelung 8 auf. Zusätzlich versteifend wirkt bei dieser Variante eine äquidistant zum Boden 4 verlaufende Ringnut 9, welche sich vom Außenmantel 10 des Hemdes 2 radial nach innen erstreckt. Mit diesem Außenmantel 10 ist der Stößel

1 axial beweglich in einer Bohrung 11 eines nicht näher beschriebenen Zylinderkopfes 12 geführt.

Aus Figur 2 ist ein Stößel 1 ähnlich dem vorhergezeigten entnehmbar. Als versteifende Sicken dienen hier sich vom Außenmantel 10 des Hemdes

2 radial nach innen erstreckende fensterartige Eindrückungen 13. Diese Eindrückungen 13 sind hier rechteckförmig ausgebildet, können jedoch auch geometrisch frei hergestellt sein.

So geht es aus Figur 3 hervor, daß es vorgesehen ist, die Versteifungssicke als wellenförmig in das Hemd 2 geprägte Ringnut 14 auszubilden. Der Boden 4 des Stößels 1 dient bei dieser Variante als unmittelbare Kontaktfläche für den Steuernocken 6 gemäß Figur 4, wobei in letztgenannter Figur die Versteifungssicke als am Umfang des Außenmantels 10 des Hemdes 2 verteilte kreisförmige Einwulstung 15 ausgebildet ist. Die obengenannten Ausbildungsformen der Versteifungssicke sind auch in ihrer Kombination denkbar.

Figur 5 zeigt einen Stößel I₁ welcher hydraulisch wirkend ausgelegt ist und zu diesem Zweck in seinem Inneren ein hydraulisches Spielausgleichselement 16 aufweist. Auf eine Beschreibung des Spielausgleichselementes 16 wird an dieser Stelle verzichtet, weil dies der Fachwelt an sich bekannt ist. Das Hemd 2 weist hier die oben beschriebene umlaufende Ringnut 9 nahe seiner Quermittelebene auf. Ober- und unterhalb dieser Ringnut 9 sind zueinander fluchtende fensterartige Eindrückungen 17 appliziert. Am Innenmantel 18 des Hemdes 2, bevorzugt in Nockenrichtung gesehen oberhalb der Ringnut 9, ist ein ringförmiges Innenteil 19 befestigt. Dieses Innenteil 19 geht an seinem nockenfernen Ende in eine radial nach innen weisende Scheibe 20 über. Somit ist durch die Elemente 19, 20 ein ringförmiger, nicht näher beschriebener Ölvorratsraum 21 zur Versorgung des zentrisch im Stößel 1 angeordneten Spieiausgleichselementes 16 begrenzt. Das Innenteil 19

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kann, wie der Figur 7 zu entnehmen ist, einen zum Hemd 2 spiegelbildlich ausgebildeten Querschnitt aufweisen. Durch diese Ausbildung ist eine zusätzliche Versteifung des gesamten Stößels 1, so wie den Vorteilsangaben zu den Ansprüchen entnehmbar, geschaffen. Jedoch ist es auch denkbar, das Ringteil 19, so wie in Figur 6 gezeigt, in seiner ursprünglichen Form zu belassen. Bei der Ausgestaltung nach Figur 7 liegen somit Ausdrückungen 22 des Innenteiles 19 an den Eindrückungen 17 des Hemdes 2 an. In diesem Bereich können die Elemente 19, 2 über eine nicht näher beschriebene Schweißverbindung 23 zueinander fixiert sein.

Aus Figur 5 geht es ebenfalls hervor, daß eine Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Ölvorratsraum 21 ausgehend von einer Zulaufbohrung 24 durch das Hemd 2 geschaffen ist. Das Innenteil 19 begrenzt radial nach außen einen Kanal 25, welcher sich bis in unmittelbare Nähe des Bodens 4 erstreckt. An dieser Stelle weist das Innenteil 19 einen Übertritt 26 in den ringförmigen Ölvorratsraum 21 auf. Das Innenteil 19 ist somit an dieser Stelle nicht mit dem Hemd 2 in Verbindung.

Durch eingelegte Fasern oder Partikel 27 kann der zumindest im Bereich seines Hemdes 2 dünnwandig ausgebildete Stößel 1 hinsichtlich seiner Steifigkeit verbessert werden (s. Figur 2). Diese Maßnahme ist bei sämtlichen hier vorgestellten erfindungsgemäßen Stößeln denkbar und vorgesehen.

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Bezugszahlen

1	Stößel
2	Hemd
3	Rand
4	Boden
5	Anlaufplatte
6	Steuernocken
7	Rand
8	Umbördelung
9	Ringnut
10	Außenmantel
11	Bohrung
12	Zylinderkopf
13	Eindrückungen
14	Ringnut

15 EinwuIstung

16 Spielausgleichselement

17 Eindrückung

18 Innenmantel

19 Innenteil

20 Scheibe

21 Ölvorratsraum

22 Ausdrückung

23 Schweißverbindung

24 Zulaufbohrung

25 Kanal

26 Übertritt

27 Fasern, Partikel

Claims

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach ANR 17 17 332 2578-11-DE Ansprüche

1. Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem hohlzylindrischen Hemd (2), welches mit seinem Außenmantel (10) in einer Aufnahmebohrung (11) eines Zylinderkopfes (12) axial beweglich angeordnet und an seinem ersten, einem Steuernocken (6) zugewandten Rand (3) durch einen scheibenförmigen Boden (4) verschlossen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein nockenferner Rand (7) des Hemdes (2) radial nach innen unigebördelt und/oder daß das Hemd (2) mit zumindest einer, sich bevorzugt von seinem Außenmantel (10) radial nach innen erstreckenden Versteifungssicke versehen ist.

2. Stößel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenmantel (10) des Hemdes (2) umfangsverteilte, fensterartige Eindrückungen (13, 17) bzw. kreisförmige Einwulstungen (15) vorgesehen sind.

3. Stößel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenmantel (10) des Hemdes (2) wenigstens eine wellenförmig eingeprägte Ringnut (14) in Umfangsrichtung verläuft.

4. Stößel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (1) mechanisch wirkend ausgelegt ist.

5. Stößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fensterartigen Eindrückungen (17) ober- oder unterhalb der nahe einer Quermittelebene des Stößels (1) verlaufende Ringnut (9) angeordnet sind.

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6. Stößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (17) in Axialrichtung des Stößels (1) gesehen zueinander fluchtend positioniert sind.

7. Stößel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (1) hydraulisch wirkend ausgelegt ist, wobei an einem Innenmantel (18) seines Hemdes (2) ein ringförmiges Innenteil (19) befestigt ist, welches in nockenferner Richtung in einer radial nach innen weisende Scheibe (20) übergeht, welche gemeinsam mit dem Innenteil (19) einen Ölvorratsraum (21) zur Versorgung eines zentrisch im Stößel (1) verlaufenden hydraulischen Spielausgleichselementes (16) einschließt.

8. Stößel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (19) einen zu dem Querschnitt des Hemdes (2) in etwa spiegelbildlichen Querschnitt aufweist, wobei Ausdrückungen (22) des Innenteils (19) an Eindrückungen (17) des Hemdes (2) befestigt sind.

9. Stößel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Befestigung des Innenteils (19) am Hemd (2) über eine Schweißverbindung (23) hergestellt ist.

10. Stößel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Ölvorratsraum (21) über eine das Hemd (2) im Bereich seiner Ringnut (9) schneidende Zulaufbohrung (24) geschaffen ist, welche in Umfangsrichtung gesehen zwischen zwei Eindrückungen (17) des Hemdes (2) angeordnet ist, wobei das Innenteil (19) einen Kanal (25) begrenzt, welcher sich, ausgehend von der Zulaufbohrung (24), bis in unmittelbare Bodennähe erstreckt und dort einen radialen Übertritt (26) für das Hydraulikmittel in den Ölvorratsraum (21) aufweist.

11. Stößel nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Hemd (2) eine Wandstärke im Bereich von etwa 0,4 bis 0,8 mm aufweist und/oder in Richtung zu dem nockenfernen Rand (7) in seiner Wandstärke abnehmend ausgebildet ist.

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12. Stößel nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Bauteile (2, 4 oder 19) aus einem Leichtbau- und/- oder polymeren Werkstoff hergestellt bzw. durch eingelegte Fasern, Partikel, Gitter (27) oder ähnliches verstärkt ist und/oder daß der Stößel (1) im Bereich seines Bodens (4) eine separate Anlaufplatte (5) für einen unmittelbaren Nockenkontakt aufweist.