DE2540061A1 - Rollenstoessel - Google Patents
RollenstoesselInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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Description
Ηβτηβ, 8000 München 40,
FrelllgrathstraSe 19 _, . , O H O U Elsenacher Straße 17
Postfach 1« Ulpl.-hig. H. ti. OεΠΓ Pat-Anw. Betzier
. EdUartf BetZler Fernsprecher: 36 3011
51014 Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl se so 13
Telegrammanschrift: Tetegrammanschrift:
Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat München
Telex 08229853 Telex 5215360
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Bayerische Vereinsbank München 952 Dresdner Bank AG Herne 7-520
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"*- M 05 336 B/h.
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München
8. September 1975
Sealed Power Corporation , 1185 East Keating Muskegon, Michigan, USA
Rollenstößel
Rollenstößel haben auf bestimmten Anwendungsgebieten gewisse
Vorteile, da sie eine vergrößerte Ventilöffnungsgeschwindigkeit ohne Vergrößerung des Stößeldurchaessers erlauben. Andere
bekannte Vorteile sind eine bessere MaschinenatBung und -lebensdauer.
Übliche Rollenstößel enthalten einen mittleren Ventilstößelhauptteil mit einem gegabelten Ende, in welchem die
Rolle oberhalb des mittleren Hauptteils montiert ist. Diese Ausbildungsfora erfordert einen längeren Stößel im Vergleich
zu anderen Arten ähnlichen Durchmessers und verbietet sich daher bei der Anwendung auf einigen Gebieten.
Es wurde bereits der Vorschlag gemacht, einen etwas kompakteren
Rollenstößel herzustellen, jedoch sind keine Ausführungsformen nach dem Stande der Technik bekanntgeworden, die entwickelt
oder gar gewerblich verwendet worden sind. Ein Grund dafür liegt in der Forderung nach minimaler Längsführungsfläche
in vielen Stößeln. Der Stößelhauptteil läuft in einer
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-•r -
Öffnung in Maschinenblock hin und her und es müssen deshalb
ausreichend Fünrungsflächenbereiche vorhanden sein. Diese Führungen sind besonders kritisch in einem spulenartigen
Ventilstößel, bei dem eine äußere Ausnehmung zum Einsatz kommt. In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Paar
bekannter spplenartiger Rollenstößel wiedergegeben und mit
naHbezeicnnet. Biese Rollenstößel sitzen in einem Teil
einer Brennkraftmaschine mit eines Zylinderblock MbM r und
zwar in zylindrischen Bohrungen wc", in denen die Ventilstößel
HaB hin-und herlaufen. Jeder Ventilstößel wa" ent_
hält einen Hauptteil tfb% der ein unteres gegabeltes Ende
"eM aufweist» in welchem eine Rolle "fH mit Hilfe einer
Welle drehbar montiert ist. Eine Nockenwelle "j" ist drehbar
in der Maschine montiert und weist Nockenbuckel wkM auf r
die jeweils mit einer Rolle in Eingriff stehen, um die Ventilstößel
hin- und herzubewegen, welche wiederum mit Stößelstangen
Irlw in üblicher Weise zusammenwirken« Die Ventilstößelhauptteile
trbff sind spulenartig und weisen eine einstückige
¥entilstößelführung oder Halterungsklammer wmn auf,
die im einzelnen nicht erörtert zu werden braucht. Die Wirkungsweise eines solchen Rollensitßels ist beispielsweise
in der ÜS-PS 3 795 229 beschrieben. Offenbar ist somit
eine ku&neäasmmg wnw erforderlich, wodurch die Länge des
Führungsringes ttoH beschrankt wird. Auf diese Weise erstrecken
sich die Rollen "f " vollständig über das untere
Ende der StSBeI· In solchen oder ähnlichen Situationen
war es bisher nicht möglich, öle Gesamtlänge der Rollenstößel
zu verkürzen. Jeder Versuch, den Rollenteil in dem mittleren Hanptteil aufzunehmen, ging zu Lasten der Führungsfläche "a% was nicht akzeptabel ist. Es mag den Anschein
erwecken» als ob» mesa eine Reduktion erreichen kann, in dem
man einfach das Ende des Stööelhauptteiles zwischen den Rollenträgerm tSLUchfräst. Dies läßt sich jedoch nicht durchfuhr
en „ da. die Träger der Achse der T auchf ras vorrichtung
in die Quere koeaaen. Obwohl es möglich ist, kompliziertere
Fräsverfahren einzusetzen, verbieten die Kosten solcher Ver-
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fahren eine wirtschaftliche Entwicklung solcher Stößel. Es besteht deshalb nach wie vor der Bedarf an einer verbesserten
Rollenstößelanordnung.
Gemäß der Erfindung ist wenigstens ein Ende des Stößelhauptteiles hohl und gabelförmig ausgebildet, so daß zwei
im Abstand befindliche Träger entstehen. Das hohle Ende liefert einen randartigen Führungsteil am Übergang zu
den Trägern und zwischen den Trägern wird mit Hilfe einer Welle eine Rolle drehbar montiert. Die Rolle erstreckt sich
unterhalb der Träger in das hohle Ende des Hauptteiles in einer Ausnehmung, die durch eine abgearbeitete Oberfläche
an einer Neigung längs der Hauptteilwandung hergestellt ist, so daß Einrichtungen entstehen, die ein Spiel für
die Drehung der Rolle frei vom Stößelhauptteil liefern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Gegenbohrung
vorgesehen, um das Spiel zu schaffen, ohne daß der Führungsflächenbereich vermindert zu werden braucht. Die
geneigte Oberfläche ist vorzugsweise tauchgefräst, was besonders wirtschaftlich interessant ist, während die Gegenbohrung
Zugang zu den kritischen Stellen ermöglicht. Während das Spiel durch Entfrasen geschaffen werden kann, ist dieses
Verfahren jedoch zu teuer und obwohl das Tauchfräsen aus Kostengründen annehmbar ist, läßt sich ein vollständiges
Spiel nicht erhalten, ohne daß man die Führungsfläche unter annehmbare Grenzwerte reduziert. Die Kombination von Tauchfräsen
und Gegenbohrung stellt somit die bevorzugte Ausführungsform dar.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines wirtschaftlich brauchbaren und annehmbaren Rollenstößels, bei dem die Rolle
in dem Ende des Stößelhauptteiles in einer Ausnehmung sitzt oder eingesetzt ist, was man bisher noch nicht mit Erfolg
durchführen konnte. Die Erfindung erlaubt die Herstellung eines verkürzten Rollenstößels mit gegebenen Durchmesser im Verhältnis
zu anderen bekannten RollensliBeln ähnlichen Durchmessers. Die Erfindung macht somit den Einsatz eines Rollen-
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-ir- ^
stößeis und die Erzielung seiher besonderen Vorteile in
einer gegebenen Maschine, wie einen gegebenen durchmesser
und Stößellänge erfordert, möglich. Außerdem erlaubt die Erfindung die Herstellung solcher Rollenstößel mit
wirtschaftlich" vernünftigen' Herstellungskosten. Der Stößelhauptteil
weist eine Gegenbohrung auf und wird in einfacher Weise über das erwünschte Ausmaß tauchgefräst, um das kombinierte
Spiel zu erzielen. Andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Paar bekannter Ventilstößel und Führungen in einer Brennkraftmaschine;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rollenstößel gemäß der Erfindung;
Fig. 3 einen Schnitt durch den Rollenstößel nach Fig. 2 im wesentlichen längs der Linie III-III der Fig. 2;
Fig. 4 eine Endansicht des Stößelhauptteils ohne Gegenbohrung j
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4;
Fig. 6 eine Endansicht des Ventilstößelhauptteils gemäß
• der Erfindung; und in
Fig. 7 einen Querschnitt durch den Stößelhauptteil längs der Linie VII-VII der Fig. 6.
Insbesondere in den Fig. 2 und 3 ist der zusammengebaute Rollenstößel
10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein hohler spulenartiger Stößelhauptteil 12 enthält einen oberen
Ringteil 14 und einen unteren Ringteil 16, zwischen denen sich
eine Ausnehmung 18 befindet. Die Ringteile 14 und 16 sind
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randartig ausgebildet und wirken als Führung für den Stößelhauptteil
bei seiner Hin- und Herbewegung in der Zylinderbohrung des Zylinderblocks einer Brennkraftmaschine. Die Wandstärke
des Stößelhauptteils an der Ausnehmung 18 ist bei 19 abgesetzt und eignet sich zur Aufnahme eines Halterungsbrennrings
(nicht gezeichnet), der mit einem Schlitz 20 in bekannter Weise zusammenwirkt. Die Innenwandung 22 des Stößelhauptteils
weist eine Schulter 24 im oberen Ende zur Aufnahme eines Stößelstangensitzes 26 auf.
Das untere Ende 28 ist gabelförmig und bildet ein Paar von im Abstand angeordneten Trägern 30 und 30a, die sich vom Ende
28 nach unten erstrecken. In Flucht liegende öffnungen 32, 32a durch die Träger nehmen eine Welle 34 auf, auf welcher eine
Rolle 36 drehbar montiert ist. Die Rolle 36 erstreckt sich nach innen über das Ende 28 in das Innere des hohlen Stößelhauptteils.
Man erreicht dies dadurch, daß man einen Spielraum 38 in einer Gegenbohrung 40 (Fig.3) und gefräste Oberflächen
42, 44 (Fig. 2) vorsieht. Die Einzelheiten dieser Ausgestaltung sollen später noch näher erläutert werden.
In den Fig. 4 und 5 ist der Hauptteil 12 ohne Gegenbohrung 40 wiedergegeben. Die Kontur der tauchgefrästen Oberflächen
42 und 44 ist dagegen dargestellt. Es ist erkennbar, daß die Tiefe oder der Längsabstand der Oberflächen 42 und 44
vom Ende 31 des Trägers 30 das erlaubte Maximum darstellt, bevor das Ende 31 der Welle der nicht dargestellten Fräse
in die Quere kommt. Die übliche Fräse verwendet natürlich ein kreisförmiges Fräswerkzeug, das um eine Achse umläuft,
und die Oberflächen 42 und 44 geben einen besonderen Krümmungsradius
wieder.
Die Längserstreckung der Führung 16 ist mit dem geringsten gewünschten Abstand wiedergegeben und ein weiteres Abfräsen
oder Deformieren der geneigten Oberflächen 42 und 44 , was zu einer weiteren Kürzung der Kürzung der Längserstreckung der
Führung 16 über diejenige nach Fig. 5 hinausführen würde,
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hat sich als unerwünscht für den Betrieb des Ventilstößels erwiesen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die abgefrästen
Oberflächen 42 und 44 jeweils einen Ort 50 der Beeinflußung definieren, der eine Verschiebung der Rolle 36,
wie sie strichpunktiert in Fig. 5 wiedergegeben ist, verhindert. Eine Alternative zum tauchfräsen besteht darin,
daß man eine Oberfläche stirnfräst, die ein solches Spiel ermöglicht, jedoch hat sich dieses Verfahren aus Kostengründen
als unwirtschaftlich erwiesen. Somit ist das Tauchfräsen selbst als unangemessen für die Herstellung eines
richtigen Spieles herausgestellt, während es die kritische Führungslänge aufrechterhält, die für eine annehmbare Arbeitsweise
des Ventilstößels erforderlich ist. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die besondere in der Zeichnung
wiedergegebene Ausführungsform sich insbesondere mit einer
einstückigen Ventilstößelhalteklammer "m", wie sie zum
Stande der Technik in Fig. 1 wiedergegeben ist, eignet und daß diese Klammer eine besondere Ausbildung der Ausnehmung
bezüglich des Absatzes 19 und des Schlitzes 20 (Fig. 3) für die Arbeit erfordert. Somit ist die Längserstreckung
der Führungsränder 14 und 16 durch die Ausgestaltung und die Arbeitsweise des besonderen wiedergegebenen Stößels
physikalisch begrenzt.
In den Fig. 6 und 7 ist der Stößelhauptteil nach Fig. 5 in der vollständigen Ausführungsform mit einer innenausgebildeten
Gegenbohrung 40 im gegabelten Ende 28 wiedergegeben. Die Gegenbohrung beseitigt erkennbar den Ort der
Störung 50 nach Fig. 5. Die Kombination von Gegenbohrung
40 und gefrästen Oberflächen 42, 44 liefert somit das vollständige Spiel 38 für die Rolle 36, wie es gestrichelt in
Fig. 7 angedeutet ist. Der fertige Rollenstößel ist wesentlich kompakter in den Längsabmessungen als irgendein bisher bekannter
Rollenstößel, da es bisher erforderlich war, daß die Rolle vollständig außerhalb von den gegabelten Endpunkten
- 7
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frei rotiert.
Obwohl nur eine Ausführungsform wiedergegeben und im einzelnen beschrieben ist, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß
Einzelheiten der Konstruktion dieser besonderen Ausführungsform in großem Umfange modifiziert werden können, ohne daß
vom Grundprinzip der Erfindung abgewichen wird.
- Patentansprüche: -
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Claims (6)
1.' Rollenstößel, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
ein röhrenförmiger Hauptteil (12) mit offenem Ende (28); ein Paar im Abstand angeordneter Träger (30-3Oa), die sich
vom offenen Ende nach außen erstrecken, wobei das offene Ende Einrichtungen aufweist, die eine Spielausnehmung (38) definieren;
eine drehbar zwischen den Trägern mit Hilfe einer Welle (34), die sich durch die Träger (30-3Oa) erstreckt, montierte
Rolle (36), deren Außenumfang sich nach innen in den hohlen Hauptteil in der Ausnehmung (38) erstreckt, die ein Paar* von
Oberflächen (42-44) aufweist, welche innen von der Außenwand des Hauptteiles zur Innenwand ausgebildet sind und einen Spielraum
für die Rolle (36) zwischen den im Abstand angeordneten Trägern (30-3Oa) bilden und einen Krümmungsradius aufweisen,
der einen Krümmungsradius bildet, welcher an sich ungeeignet für die Herstellung des Spieles für die Rolle ist; und
Einrichtungen zur Bildung einer Gegenbohrung (40) im offenen Ende, die sich von den Oberflächen der Krümmung erstreckt,
wobei das Paar von Oberflächen und die Gegenbohrung einen Spielraum für die Rolle am Hauptteil bilden.
2. Rollenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptteil (12) spulenartig
ausgebildet ist und randartige Führungsringe (14-16) an jedem Ende aufweist, die durch eine äußere Ausnehmung (18)
voneinander getrennt sind.
3. Rollenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen (38) zur Ausbildung
der Spielausnehmung eine gefräste Oberfläche (42-44) umfassen, die von der Endebene des einen Endes zum Inneren des Stößel-
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hauptteiles (12) schräg geneigt ist.
4. Rollenstößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptteil einen ringförmigen
Führungsrand (14-16) an jedem Ende und einen Mittelteil
(18) von reduziertem Durchmesser zur Aufnahme einer Halterungsklammer
aufweist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Rollenstößel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen:
Zurechtlegen eines Stößelhauptteils (12) mit wenigstens einem hohlen Ende;
Gabeln des Endes zur Bildung von im Abstand befindlichen Rollenträgern (30-3Oa);
Ausbildung eines Spielraums (38) am Fuße der Träger inseitig des Hauptteiles, wobei der Spielraum Krümmungsflächen (42-44)
aufweist, die innerhalb und zwischen den Trägern ausgebildet sind;
Ausbilden einer Gegenbohrung (40) in einem Ende, die sich nach innen von diesen Oberflächen erstreckt;
Montieren einer Rolle (36) zwischen diesen Trägern auf einer Welle (34), die in den Trägern verankert ist, so daß die
Rolle relativ zum Hauptteil drehbar ist, wobei der Außenumfang der Rolle in dem im Hauptteilende ausgefrästen
Spielraum drehbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet
, daß die Oberflächen der Krümmung (42-44) durch Tauchffäsen dieser Oberflächen vom äußeren Ende des
Hauptteils bis zur Gegenbohrung hergestellt sind.
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io .
Leerseite
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