DE9403309U1

DE9403309U1 - Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE9403309U1
Application number: DE9403309U
Authority: DE
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2004-02-29
Also published as: DE19501062A1

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, bestehend aus einem hohlzylindrischen Hemd, welches in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes axial beweglich angeordnet ist, wobei eine Stirnseite des Hemdes von einem scheibenförmigen Boden verschlossen ist, dessen Außenfläche ein Steuernocken beaufschlagt.

Ein derartiger Stößel ist beispielsweise aus der DE-A 39 20 729 vorbekannt. Dieser besteht aus einem tassenförmigen Grundkörper, dessen eine Stirnseite durch einen scheibenförmigen Boden verschlossen ist.

Nach einem erforderlichen spanlosen Formgebungsprozess für den Grundkörper, wie beispielsweise Fließpressen, erfährt dessen Boden auf seiner einem Steuernocken zugewandten Außenseite eine anschließende Feinbearbeitung durch Schleifen (Stirnschleifen). Da in aller Regel von einer rotationssymmetrischen Bodenkontur ausgegangen wird, entsteht durch diesen Feinbearbeitungsvorgang der Nockengleitfläche an der geometrischen Bodenmitte eine Undefinierte UnstetigkeitsstelIe. Von dieser Stelle gehen beim Betrieb des Ventiltriebstößels Verschleißerscheinungen aus, welche im Extremfall zur Zerstörung der Bodenfläche führen können. Da der Fachwelt dieses Problem zum Anmelde-Zeitpunkt bekannt war, wurden Stößel vorgeschlagen, deren Böden gegenüber ihren Grundkörpern auswechselbar gehalten sind. Derartige Stößel erweisen sich zum einen hinsichtlich Ihrer Masse und zum anderen hinsichtlich ihres Fertigungs- und Montageaufwandes als ungünstig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stößel der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und bei dem insbesondere sein von seiner geometrischen Bodenmitte ausgehender Anfangsverschleiß wirkungsvoll

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unterbunden ist bzw. bei dem die Endbearbeitung seines Bodens durch Schleifen erleichtert und seine Endbearbeitungsqualität verbessert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß in einem Bereich der Außenfläche des Bodens, welcher definiert ist durch seine geometrische Mitte, eine Ausnehmung vorgesehen ist, deren radiale und axiale Ausdehnung zumindest einer durch Schleifen gebildeten Unstetigkeitsstelle der Oberflächenrauheit in diesem Bereich entspricht und/oder daß die Ausnehmung einen Durchmesser d > 1 mm und eine Tiefe t > 0,01 mm aufweist. Durch eine derartige Ausnehmung, die auch an einem hydraulisch wirkenden Stößel appliziert werden kann, so wie es aus dem nebengeordneten Anspruch 2 hervorgeht, sind die einleitend beschriebenen Nachteile wirkungsvoll beseitigt. Einerseits wird der SchleifVorgang an der betreffenden Außenfläche des Bodens erleichtert und andererseits kommt es an dieser Stelle beim Betrieb des Stößels nicht mehr zu den vorzeitigen Ausfallerscheinungen. Denkbar ist es, die Ausnehmung in einem spanlosen Verfahren wie Prägen in die Außenseite des Bodens einzubringen, jedoch sind auch die an sich bekannten spanenden Verfahren vorzusehen.

In Konkretisierung der Erfindung geht es aus den Ansprüchen 3 und 4 hervor, daß es auch vorgesehen sein kann, den Boden mit einer ihn durchstoßenden Entlüftungsbohrung vorzusehen, die vorteilhaft im Bereich der obengenannten Ausnehmung angeordnet ist. Denkbar ist es, diese Entlüftungsbohrung beispielsweise mittels Laser einzubringen.

Gemäß einem weiteren Unteranspruch kann die Ausnehmung kegel-, kegelstumpf-, linsen- oder rechteckförmig hergestellt sein, wobei auch weitere Ausbildungsformen in den Schutzumfang dieser Erfindung einbezogen sind.

In Ausgestaltung der Erfindung geht es aus Anspruch 6 hervor, daß die Außenfläche des Bodens im Längsschnitt des Stößels gesehen ballig ausgebildet sein kann. Diese ballige Ausgestaltung garantiert insbesondere bei kleinen Stößeldurchmessern die erforderliche Nockenauf-

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Standsfläche. Jedoch sind bei dieser Variante nicht näher erläuterte Maßnahmen einer Verdrehsicherung des erfindungsgemäßen Stößels erforderlich.

Der Anspruch 7 beschreibt eine alternative Ausgestaltung des den Stößel im Hubsinne beaufschlagenden jeweiligen Steuernockens. Dabei sind die dort beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen selbständig oder in Verbindung mit den vorgenannten vorgesehen. Demnach kann eine Außenmantelfläche des Nockens, zumindest im Bereich seiner Kontaktfläche mit der geometrischen Mitte des Bodens und/oder beidseitig seiner Längsmittelebene, zumindest eine sich in Umfangsrichtung erstreckende nutförmige Ausnehmung aufweisen, die nach Anspruch 8 auch umlaufend ausgebildet sein kann. Durch diese Ausnehmung im Bereich der UnstetigkeitsstelIe des Bodens werden ebenfalls die obengenannten nachteiligen tribologischen Bedingungen im Bereich der Unstetigkeitsstelle des Bodens eliminiert. So schließt der Schutzumfang dieser Erfindung gleichermaßen eine Lösung ein, bei der nur Teilbereiche der Umfangsflache des jeweiligen Steuernockens ausgespart vorliegen, beispielsweise der Bereich der Nockenspitze, jedoch ist auch an eine umlaufende Variante gedacht.

Vorteilhaft ist es nach Anspruch 9, wenn die Ausnehmung eine radiale und/oder axiale Ausdehnung aufweist, die zumindest der durch Schleifen der Außenmantelfläche des Bodens entstandenen UnstetigkeitsstelIe der Oberflächenrauheit im Bereich des Bodens entspricht.

Wird nun wenigstens eines der Stößelbauteile aus einem Leichtbauwerkstoff hergestellt und/oder durch eingelegte Fasern und ähnliches verstärkt ausgebildet, ist ein weiterer Beitrag hinsichtlich einer Masseverringerung des Stößels geleistet. Durch diese Masseverringerung tritt eine Minimierung der oszillierenden Ventiltriebsmassen auf, was zu den der Fachwelt bekannten Vorteilen beim Betrieb der jeweiligen Brennkraftmaschine führt.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner

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Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.

Zweckmäßigerweise ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stößel mit einer Teilansicht eines ihn beaufschlagenden Nockens und
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die Figuren 2a bis 2d Varianten hinsichtlich der Ausgestaltung der Ausnehmung im Boden des Stößels.

Aus Figur 1 geht eine Variante eines erfindungsgemäßen Stößels 1 hervor. Dieser besteht aus einem hohlzylindrischen Hemd 2, welches mit seinem Außenmantel 3 in einer Bohrung eines nicht dargestellten Zylinderkopfes axial beweglich angeordnet ist. Seine einem Steuernocken 4 zugewandte Stirnseite 5 ist von einem scheibenförmigen Boden 6 verschlossen. Der hier dargestellte Stößel 1 ist hydraulisch wirkend ausgelegt und weist in seinem Inneren 7 ein konzentrisch zum Hemd 2 angeordnetes hydraulisches Spielausgleichselement 8 auf. Auf den näheren Aufbau und die Wirkungsweise eines derartigen hydraulischen Stößels 1 soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden, da dies der Fachwelt hinreichend bekannt ist.

Der Boden 6 wird an seiner Außenfläche 9 von dem Steuernocken 4 derart beaufschlagt, daß der Stößel 1 eine Axialbewegung ausführt. In einem Bereich einer geometrischen Mitte 10 des Bodens 6 weist dessen Außenfläche 9 eine Ausnehmung 11 auf. Diese Ausnehmung 11 wird vorteilhaft in einem spanlosen Verfahren hergestellt. Sie überstreicht zumindest einen Bereich, welcher einer durch Schleifen der Außenfläche 9 des Bodens 6 gebildeten Unstetigkeitsstelle im Bereich der geometrischen Mitte 10 entspricht (s. Ansprüche 1 und 2).

Zur weiteren Optimierung der tribologischen Bedingungen am Boden 6 des Stößels 1 kann es auch vorgesehen sein, eine Außenmantelfläche 12 des Steuernockens 4 beidseitig seiner Längsmittelebene mit einer umlaufen-

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den Nut 13 zu versehen. Diese Nut 13 weist vorteilhaft wieder eine Breite und Tiefe auf, die zumindest der durch Schleifen des Bodens 6 gebildeten Unstetigkeitsstelle im Bereich der geometrischen Mitte 10 des Bodens 6 entspricht.
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Denkbar ist es auch, den Steuernocken 4 bzw. das Hemd 2 und/oder den Boden 6 des Stößels 1 aus einem Leichtbauwerkstoff, beispielsweise Aluminium, zu fertigen. Zur Verbesserung der Steifigkeit können dann, oder als selbständige Maßnahme, Fasern 13a oder ähnliches in den Bauteilen 2, 6 oder 4 eingelagert werden.

Schließlich zeigen die Figuren 2a bis 2d verschiedene Varianten einer Gestaltung der Ausnehmung 11 im Boden 6, wobei auch über weitere nicht gezeigte Gestaltungsformen die erfindungsgemäßen Vorteile erzielt werden können. Zudem offenbart die Figur 2d eine Entlüftungsbohrung 14, welche ausgeht von einem zentrischen Olvorratsraum 15 (s. Figur 1) und sich zur Ausnehmung 11 erstreckt. Über diese Entlüftungsbohrung 14 kann eventuell im zentrischen Olvorratsraum 14 des Spielausgleichselementes 8 vorhandene Luft ungehindert entweichen. Diese Luft würde ungünstigenfalIs die Spielausgleichsfunktion des Spielausgleichselementes 8 in nicht näher beschriebener Art und Weise beeinträchtigen.

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Bezugszahlenliste

1	Stößel
2	Hemd
3	Außenmantel
10 4	Steuernocken
5	Stirnseite
cn	Boden
7	Inneres
8	Spielausgleichselement
15 9	Außenfläche
10	Mitte
11	Ausnehmung
12	Außenmantelfläche
13	Nut, Ausnehmung
20 13a	Fasern
14	Entlüftungsbohrung
15	Ölvorratsraum
16	Führungshülse
17	Unterseite

Claims

INA Wälzlager S*chaeffler"K(§r91 Ö72 herzogenaurach ANR 17 17 332 2569-11-DE Ansprüche

1. Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem hohlzylindrischen Hemd (2), welches in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes axial beweglich angeordnet ist, wobei eine Stirnseite (5) des Hemdes (2) von einem scheibenförmigen Boden

(6) verschlossen ist, dessen Außenfläche (9) ein Steuernocken (4) beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bereich der Außenfläche (9) des Bodens (6), welcher definiert ist durch seine geometrische Mitte (10), eine Ausnehmung (11) vorgesehen ist, deren radiale und axiale Ausdehnung zumindest einer durch Schleifen gebildeten Unstetigkeitsstelle der Oberflächenrauheit in diesem Bereich entspricht und/oder daß die Ausnehmung (11) einen Durchmesser d > 1 mm und eine Tiefe t > 0,01 mm aufweist.

2. Stößel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der an einer Unterseite (17) seines Bodens (6) eine hohlzylindrische, konzentrisch zum Hemd (2) verlaufende, Führungshülse (16) für ein hydraulisches Spielausgleichselement (8) aufweist, die einen zentrischen Ölvorratsraum (15) einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bereich der Außenfläche (9) des Bodens (6), welcher definiert ist durch seine geometrische Mitte (10), eine Ausnehmung (11) vorgesehen ist, deren radiale und axiale Ausdehnung zumindest einer durch Schleifen gebildeten Unstetigkeitsstelle der Oberflächenrauheit in diesem Bereich entspricht und/oder daß die Ausnehmung (11) einen Durchmesser d > 1 mm und eine Tiefe t > 0,01 mm aufweist.

3. Stößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrische Ölvorratsraum (15) mit einer im Boden (6) angeordneten Entlüftungsbohrung (14) verbunden ist.

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4. Stößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsbohrung (14) im Bereich der Ausnehmung (11) angeordnet ist.

5. Stößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (11) in etwa kegel-, kegelstumpf-, linsen- oder rechteckförmig hergestellt ist.

6. Stößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (9) des Bodens (6) im Längsschnitt des Stößels (1) gesehen ballig ausgebildet ist.

7. Stößel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2 oder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenmantelfläche (12) des Nockens (4), zumindest im Bereich seiner Kontaktfläche mit der geometrischen Mitte (10) des Bodens (6) und/oder beidseitig seiner Längsmittelebene, zumindest eine sich in Umfangsrichtung erstreckende, nutförmige Ausnehmung (13) aufweist.

8. Stößel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (13) umlaufend ausgebildet ist.

9. Stößel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (13) eine radiale und/oder axiale Ausdehnung aufweist, die zumindest der durch Schleifen der Außenmantelfläche (9) des Bodens (6) entstandenen Unstetigkeitsstelle der Oberflächenrauheit im Bereich des Bodens (6) entspricht.

10. Stößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Bauteile (2, 6, 4) aus einem Leichtbauwerkstoff und/oder einem polymeren Werkstoff hergestellt und/oder durch eingelegte Fasern/Partikel/Gitter (13a) oder ähnliches verstärkt ausgebildet ist.