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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Stößel, der
in einem direkt wirkenden Ventilbetätigungsmechanismus, wie aus
DE-A-195 01 062 bekannt, eingesetzt wird, um den Reibungswiderstand
einer Nocke herabzusetzen.
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In einem direkt wirkendem Ventilbetätigungsmechanismus
einer Verbrennungskraftmaschine werden verschiedene Stößel verwendet,
wie ein zylindrischer Stahlstößel und
ein zylindrischer Al-Stößel, welcher
eine Bohrung auf der oberen Oberfläche aufweist, mit welcher eine
Metallbeilagscheibe in Eingriff gelangt.
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In der letzten Zeit wird in Hinblick
auf die Bewahrung der Umwelt der Erde die Regelung des CO2-Ausstoßes
sehr streng gehandhabt. Bei Kraftfahrzeugen ist es äußerst wichtig,
den Treibstoffverbrauch zu senken.
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Um den Treibstoffverbrauch bei Kraftfahrzeugen
zu senken, kann der mechanische Verlust eines Motors, besonders
der Reibungsverlust in einem Ventilbetätigungsmechanismus vorzugsweise
bestmöglich
herabgesetzt werden.
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In einem direkt wirkenden Ventilbetätigungsmechanismus,
in welchem die Oberseite eines Stößels durch die Drehung einer
Nocke niedergedrückt wird,
um ein Tellersitzventil direkt anzutreiben, wird der Gleitreibungswiderstand
zwischen der Oberseite eines Stößels und
einer Nocke im niedrigen und mittleren Drehzahlbereich größer. Um
den Reibungswiderstand herabzusetzen, ist es vorzuziehen, die Grenzfläche zwischen
der Oberseite eines Stößels und
einer Nocke zu schmieren, aber bei einem herkömmlichen Stößel ist die Oberseite eben
ausgebildet, um die Ölhaftungseigenschaften
des Schmieröls herabzusetzen,
so dass es schwierig ist, den Reibungswiderstand herabzusetzen.
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Insbesondere in einem V-Motor, in
welchem eine Achse eines Stößels geneigt
ist, sind die Ölhaftungseigenschaften
des Schmieröls
auf der Oberseite eines Stößels weiter
herabgesetzt, um so den Reibungswiderstand mit der Nocke zu vergrößern, so dass
der Verschleiß mit
der Berührungsfläche erhöht wird.
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Ein bekannter Stahlstößel ist
schwer, was die Leistung herab und den Treibstoffverbrauch hinauf setzt.
Ein bekannter AL-Stößel ist
leicht, aber teuer in der Herstellung.
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Angesichts der Nachteile ist es ein
Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Stößel für einen Motor mit Innenverbrennung
bereit zu stellen, wobei der Stößel leicht
und wenig teuer ist, das Schmieren der oberen Oberfläche einer
Oberwand wirkungsvoll ermöglicht
und den Reibungswiderstand mit der Nocke herabsetzt.
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Gemäß eines ersten Aspekts der
vorliegenden Erfindung wird ein Stößel für einen Motor mit Innenverbrennung
bereitgestellt, wobei der Stößel Folgendes
umfasst:
eine Oberwand mit einer Oberseite für den Eingriff mit
einer Nocke; und
einen zylindrischen Abschnitt, in den ein
Tellersitzventil eingesetzt werden kann, wobei die Oberwand und
der zylindrische Abschnitt einstückig
ausgebildet sind; wobei
ein abwärtiger Vorsprung mit einem
Durchmesser, der kleiner als eine Breite der Nocke ist und einen verformten
Abschnitt der Oberwand aufweist, in der Mitte einer Unterseite der
Oberwand ausgebildet ist und eine Ölvorratsaussparung an einer
Oberseite der Oberwand ausgebildet ist.
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Mittels des Schmieröls, das
in der Aussparung gespeichert ist, wird der Reibungswiderstand oder
Verschleiß zwischen
einer Nocke und der Oberseite des Stößels und/oder zwischen der
Unterseite des Vorsprungs und dem oberen Ende eines Tellersitzventils,
welches sich auf und ab bewegt, verbessert.
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Die Merkmale und Vorteile der Erfindung
gehen deutlicher aus der folgenden Beschreibung mit Bezugnahme auf
Ausführungsformen
hervor, wie sie, jedoch nur als Beispiele, in den angeschlossenen Zeichnungen
gezeigt sind, wobei:
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1 eine
zentrale, vertikale Schnittansicht der ersten Ausführungsform
eines Stößels gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine
Draufsicht zu 1 ist,
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3 eine
zentrale, vertikale Schnittansicht der zweiten Ausführungsform
eines Stößels gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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4 eine
zentrale, vertikale Schnittansicht der dritten Ausführungsform
eines Stößels gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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5 eine
zentrale, vertikale Schnittansicht der vierten Ausführungsform
eines Stößels gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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6 eine
zentrale, vertikale Schnittansicht der fünften Ausführungsform eines Stößels gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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7 eine
zentrale, vertikale Schnittansicht der sechsten Ausführungsform
eines Stößels gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; und
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8 eine
zentrale, vertikale Schnittansicht der siebenten Ausführungsform
eines Stößels gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nun mit Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen
beschrieben.
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1 und 2 zeigen die erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Ein Stößel 1 umfasst
einen zylindrischen Abschnitt 1a und eine Oberwand 1b,
welche einen zylindrischen Vorsprung 2 in der Mitte einer
Unterseite aufweist. Der Vorsprung weist eine Aussparung zum Speichern
von Schmieröl oder
ein Ölsammelbecken 3 auf.
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Der Stößel 1 ist einstückig durch
Metallblechstanzen oder Tiefziehen eines Stahlblechs geformt, welches
eine Dicke von 0,5 bis 2,5 mm wie Kaltwalzstahlblech aufweist. Wie
in 2 gezeigt, ist der innere Durchmesser
des Ölbehälters 3 kleiner
als die Breite der Nocke 4, welche gleitend auf der Oberseite der
Oberwand 1b in Eingriff steht, so dass die Nocke 4 nicht
in den Ölbehälter 3 fallen
kann.
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Die untere Oberfläche des Vorsprungs 2 ist an
dem oberen Ende eines Tellersitzventils 5 in Eingriff,
welches sich auf und ab bewegt. Daher wird die Länge des Vorsprungs 2 beim
Schritt des Stanzens geeignet festgelegt, so dass das Ventilspiel
ohne Beilagscheibe oder Metallstück
zum Einstellen des Ventilspiels auf einem Optimum gehalten wird.
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Der Stößel kann durch Aufkohlen gehärtet werden,
um den Widerstand gegen Verschleiß sowie die Festigkeit zu erhöhen.
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In der ersten Ausführungsform
des Stößels 1 fließt das Schmieröl 6,
das im Ölbehälter 3 gesammelt
ist, über,
wenn der Stößel 1 durch
die Nocke 4 gedrückt
wird, um sich auf der Oberseite der Oberwand 1b zu verteilen.
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Wenn der Stößel 1 nach oben fährt, wird
das Schmieröl 6 auf
der inneren Wand einer Bohrung eines Zylinderkopfs im Ölbehälter 3 gesammelt
und darin aufbewahrt.
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Der Stößel 1 bewegt sich
auf und ab und es ist auf der Oberseite der Oberwand 1b ausreichend Schmieröl vorhanden,
so dass die Grenzfläche
zwischen der Oberwand 1b und der Nocke 4 wirkungsvoll
geschmiert werden kann. Daher wird der Reibungswiderstand oder Verschleiß zwischen
ihnen herabgesetzt.
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3 stellt
die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, in welcher eine Bohrung 2a,
die einen kleineren Durchmesser aufweist, auf dem Boden eines Vorsprungs 2 eines
Stößels 1 ausgebildet
ist. Daher wird das Schmieröl 6 in
einem Ölbehälter 3 teilweise
in die Grenzfläche
zwischen einem Tellersitzventil 5 und dem Vorsprung 2 durch
die Bohrung 2a eingeleitet, um ebendort zu schmieren, um
den Verschleiß zu
verringern.
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4 zeigt
die dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in welcher ein halbkugeliger Vorsprung 7 in
einer Oberwand 1b ausgebildet ist und die Oberseite derselben
wird als eine Ölspeichervertiefung
oder ein Ölbehälter 8 eingesetzt.
Das obere Ende eines Tellersitzventils 5 steht mit der
Unterseite des Vorsprungs 7 in Eingriff.
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Der Ölbehälter 8 erzielt ähnliche
Vorteile wie die vorangehenden Ausführungsformen. Der halbkugelige
Vorsprung 7 speichert weniger leicht Öl als der zylindrische Vorsprung
in der ersten und zweiten Ausführungsform,
so dass das Öl
leichter überfließt. Daher
ist es vorzugsweise in einem aufrechten Ventilbetätigungsmechanismus
anzuwenden, in welchem eine Achse des Stößels im Wesentlichen vertikal ist.
In der Ausführungsform
kann eine Bohrung auf dem Boden des Vorsprungs 7 ähnlich der
zweiten Ausführungsform
ausgebildet sein.
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5 zeigt
die vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in welcher eine Verstärkungsscheibe 9,
die aus einer leichten Legierung wie eine Al-Legierung hergestellt
ist, in einen Zylinder 1a eines Stößels eingepresst wird und die
Scheibe 9 mit ihrem Loch 9a um die äußere Umfangsfläche des Vorsprungs 2 mit
Presspassung sitzt, so dass die Scheibe 9 auf die Unterseite
einer Oberwand 1b passt.
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Die Dicke der Verstärkungsscheibe 9 ist
ein wenig geringer als die Höhe
des Vorsprungs 2. Die Verstärkungsscheibe 9 erhöht das Gewicht
des Stößels 1 und
verstärkt
deutlich die Festigkeit der Oberwand 1b und des Vorsprungs
2, um die Steifigkeit des Stößels 1 zu
verbessern.
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6 ist
die fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in welcher ein zylindrischer Vorsprung 10 ausgebildet
ist, welcher etwas größer als der
Vorsprung 2 in den obigen Ausführungsformen ist, und ein verschleißbeständiges,
gesintertes Metallstück 12 mit
Presspassung in einer Vertiefung 11 des Vorsprungs 10 sitzt,
so dass die Oberseite des Stücks 2 koplanar
mit der Oberseite einer Oberwand 1b ist. Das obere Ende
eines Tellersitzventils 5 steht mit der Unterseite des
Vorsprungs 10 in Eingriff.
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Das Metallstück 12, das aus gesintertem
Metall hergestellt ist, greift in der Mitte der Oberseite der Oberwand 1b an.
Das Metallstück 12 ist
porös und eine
besonders große
Anzahl von Öffnungen
ist mit Schmieröl
imprägniert,
um die Ölspeichereigenschaften
zu erhöhen,
so dass der Reibungswiderstand zwischen der Oberwand 1b und
der Nocke 4 ähnlich wie
in den vorangehenden Ausführungsformen
herabgesetzt werden kann. Das Metallstück 12 wirkt als Verstärkung, um
die Festigkeit der Oberwand 1b zu erhöhen. Die Oberseite der Oberwand 1b ist
koplanar mit der Oberseite des Metallstücks 12, um die glatte
Drehung der Nocke 4 beizubehalten. Die Breite der Nocke 4 kann
auf einem Minimum gehalten werden, um die Anpassungsfähigkeit
in der Konstruktion zu erhöhen.
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7 zeigt
die sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in welcher eine kreisförmige Öffnung 13 im
Boden eines Vorsprungs 10 eines Stößels 1 ausgebildet
ist. Daher greift das obere Ende eines Tellersitzventils 5 an
der Unterseite eines Metallstücks 12 durch
die Öffnung 13 an.
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Dementsprechend wird die obere Endfläche des
Tellersitzventils 5 wirkungsvoll durch das Metallstück 12,
das Öl
in sich trägt,
geschmiert, wodurch der Verschleiß an diesem Abschnitt verringert
wird. Die Belastung der Nocke 4 wird direkt auf das Telersitzventil 5 über das
Metallstück 12 durch
die Öffnung 13 angelegt
und wirkt daher nicht so auf den Stößel 1, um die Haltbarkeit
des Stößels zu
erhöhen.
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8 zeigt
die siebente Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in welcher eine Verstärkungsscheibe 9 ähnlich jener
in 4 auf der inneren Umfangoberfläche in einem
zylindrischen Abschnitt 1a eines Stößels ähnlich jenem in 6 in Presspassung sitzt. Durch Presspassung
der Verstärkungsscheibe 9 zusätzlich zu
einem Metallstück 12 wird
die Biegefestigkeit deutlich erhöht.
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Die Verstärkungsscheibe 9 kann
in den Stößel 1 eingepresst
werden, wie in 5 gezeigt, und daher
wird diese Darstellung ausgelassen.
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Der obige Stößel ist einstückig durch
ein Blech ausgebildet.
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Das Vorangegangene betrifft bloß die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Verschiedene Modifikationen und Abänderungen
können
durch Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet der Technik durchgeführt werden,
ohne den Umfang der Ansprüche
zu überschreiten.