EP0272423B1 - Sich selbsttätig hydraulisch einstellender Ventilstössel - Google Patents

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EP0272423B1
EP0272423B1 EP87116363A EP87116363A EP0272423B1 EP 0272423 B1 EP0272423 B1 EP 0272423B1 EP 87116363 A EP87116363 A EP 87116363A EP 87116363 A EP87116363 A EP 87116363A EP 0272423 B1 EP0272423 B1 EP 0272423B1
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hollow cylindrical
cylindrical wall
radial flange
bore
outer peripheral
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Georg Dr. Ing. E.H. Dipl.Kfm. Schaeffler
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INA Waelzlager Schaeffler OHG
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INA Waelzlager Schaeffler OHG
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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
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/245—Hydraulic tappets
    • F01L1/25—Hydraulic tappets between cam and valve stem

Definitions

  • the invention relates to an automatically hydraulically adjusting valve tappet, which is arranged in a guide bore of a cylinder head of an internal combustion engine, and which consists of a cup-shaped housing which comprises a hollow cylindrical wall which is closed at one end by a bottom, against which one from the outside Control cam starts, a distance from the floor in the bore of the hollow cylindrical wall is provided as a separate component designed radial flange which receives the actual hydraulic play compensation element in a bore concentric with the hollow cylindrical wall.
  • the cup-shaped housing as a whole, including the radial flange is made from solid material by means of turning.
  • the machining is very expensive and leads to the fact that the cup-shaped housing has an undesirably large mass because of the large wall thicknesses.
  • the radial flange is designed as a separate component and is fastened in the bore in the hollow cylindrical wall.
  • special measures are required, namely, e.g. B. welding, soldering or the like, but this does not disclose the known embodiment.
  • Document EP-A-0 030 781 shows e.g. B. in Figure 8 a valve lifter, the play compensation element is not longitudinally displaceably guided in the bore of a radial flange, but in a special cylinder part which is made in one piece with the cup-shaped housing. This gives the plunger a complicated structure.
  • Figure 5 of document EP-A-0 179 323 shows a valve lifter with a thin-walled inner part, which consists of two cylinders and a connecting area located between them. This inner part is not supported radially on a cylindrical surface, so that an expansion of the inner part wall to the unsupported side is possible when heated.
  • the invention has for its object to produce a valve lifter of the type mentioned in a simple and inexpensive manner so that its play in the guide bore of the cylinder head remains almost constant in all temperature ranges.
  • the radial flange has an annular region which extends between the bore and the outer surface with a thickness which is substantially the same as the length of the circular cylindrical guide surface of the play compensation element, that the radial flange is further formed from a material , which has a higher coefficient of expansion than steel, in particular similar to that of aluminum, wherein it is inserted and fixed with its outer jacket surface in a liquid-tight manner by pressing into the bore of the hollow cylindrical wall, and that the wall thickness of the hollow cylindrical wall is at least in the longitudinal region in which the radial flange is arranged so thin-walled that the radial flange is able to expand the wall elastically to the outside during thermal expansion.
  • the radial flange which in particular comprises plastic and aluminum, makes it possible to dispense entirely with special fastening methods, namely welding, soldering, gluing or the like.
  • the fact that the radial flange has a higher coefficient of expansion than the hollow cylindrical wall ensures that even with the temperature differences occurring during operation, this interference fit never loosens, but rather becomes firmer.
  • the radial flange has a higher coefficient of expansion than the hollow cylindrical wall is also used for a further advantage.
  • engine cylinder heads made of light metal have been used more and more.
  • the disadvantageous phenomenon occurs that with increasing warming the cylinder head expands more than the valve lifter made of steel, which increases the play between the valve lifter on the one hand and its receiving bore on the other. This leads to an undesirably large oil throughput.
  • this disadvantage is circumvented or at least reduced by the fact that the radial flange elastically widens the wall outward when the thermal expansion occurs. Since the expansion coefficient of light metal on the one hand and suitable plastics, e.g. B. polyethersulfone are approximately the same, can be achieved so that the game of the valve lifter in its guide bore remains at least approximately constant in all temperature ranges.
  • the radial flange can be fixed, for example, in that it has a circumferential groove on its outer lateral surface, into which a projection of the hollow cylindrical wall engages in a form-fitting manner.
  • the projection of the hollow cylindrical wall can be formed in a simple manner by a circumferential bead which delimits an oil supply groove in the outer lateral surface of the hollow cylindrical wall.
  • an additional seal in particular in the form of an O-ring, can be provided between the bore of the hollow cylindrical wall on the one hand and the outer surface of the radial flange on the other.
  • the valve lifter shown in Figure 1 has a cup-shaped housing 1, which consists of the hollow cylindrical wall 2, which is closed at the upper end by the bottom 3. At a distance from the bottom 3, the radial flange 4 is provided in the bore of the hollow cylindrical wall, which receives the actual hydraulic play compensation element 6 in a longitudinally displaceable manner in a bore 5 concentric with the hollow cylindrical wall 2.
  • the radial flange 4 is made of a polymeric material.
  • the radial flange 4 is fixed in the bore of the hollow cylindrical wall 2 in such a way that the radial flange 4 has on its outer lateral surface 7 a circumferential groove 8 into which a projection 9, which is designed as a circumferential bead, engages.
  • This circumferential bead 9 simultaneously delimits an oil feed groove 10 in the outer lateral surface of the hollow cylindrical wall 2.
  • the radial flange 4 is introduced into the bore of the hollow cylindrical wall 2 in a simple manner by axially pressing it into the cup-shaped housing 1.
  • the actual hydraulic play compensation element 6 is guided directly in a bore of the radial flange made of polymer material.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from that described essentially only in that a metal bushing 11 is inserted into the bore of the radial flange 4, which is expedient if a plastic is used for the radial flange 4 which does not have sufficient dimensional stability and / or has unfavorable abrasion properties.
  • an additional seal in the form of an O-ring 12 is also provided between the bore of the hollow cylindrical wall 2 on the one hand and the outer lateral surface 7 of the radial flange 4. Such an additional seal is only required in cases in which the polymeric material of the radial flange 4 does not have sufficient elasticity.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen sich selbsttätig hydraulisch einstellenden Ventilstößel, der in einer Führungsbohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, und der aus einem tassenförmigen Gehäuse besteht, welches eine hohlzylindrische Wandung umfaßt, die am einen Ende durch einen Boden verschlossen ist, gegen welchen von außen ein Steuernocken anläuft, wobei im Abstand vom Boden in der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung ein als gesondertes Bauteil ausgeführter Radialflansch vorgesehen ist, der in einer zu der hohlzylindrischen Wandung konzentrischen Bohrung das eigentliche hydraulische Spielausgleichselement längsverschieblich aufnimmt.
  • Bei einem aus dem Dokument US-A-3 509 858 bekannten Ventilstößel ist das tassenförmige Gehäuse als ganzes, einschließlich des Radialflansches aus dem Vollen durch eine Drehbearbeitung hergestellt. Die spanabhebende Herstellung ist sehr teuer und führt dazu, daß das tassenförmige Gehäuse wegen der großen Wanddicken eine unerwünscht große Masse besitzt.
  • Bei einer weiteren bekannten Ausführung, wie sie das Dokument DE-A-1 808 000 zeigt, ist der Radialflansch als gesondertes Bauteil ausgebildet und in der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung befestigt. Um zu erreichen, daß dabei der Radialflansch ausreichend fest und insbesondere flüssigkeitsdicht mit der hohlzylindrischen Wandung verbunden ist, bedarf es besonderer Maßnahmen, nämlich z. B. des Schweißens, Lötens oder dergleichen, was jedoch die bekannte Ausführung nicht offenbart.
  • Das Dokument EP-A-0 030 781 zeigt z. B. in Figur 8 einen Ventilstößel, dessen Spielausgleichselement nicht in der Bohrung eines Radialflanschs, sondern in einem besonderen Zylinderteil längsverschieblich geführt ist, das mit dem tassenförmigen Gehäuse einstückig ausgeführt ist. Dadurch erhält der Stößel einen komplizierten Aufbau.
  • Figur 5 des Dokuments EP-A-0 179 323 zeigt einen Ventilstößel mit einem dünnwandigen Innenteil, das aus zwei Zylindern und einem dazwischen befindlichen Verbindungsbereich besteht. Dieses Innenteil ist jeweils an einer Zylinderfläche radial nicht abgestützt, so daß bei Erwärmung eine Ausdehnung der Innenteilwandung nach der nicht abgestützten Seite möglich ist.
  • Aus dem Dokument DE-A-1 425 653 ist es bekannt, in einen Ventilstößel ein Bauteil mit einem gegenüber dem Stößelgehäuse größeren Ausdehnungskoeffizienten einzusetzen. Dadurch soll hier die Größe eines für den Durchtritt von Hydraulikflüssigkeit vorgesehenen Ringspaltes innerhalb des Stößelgehäuses temperaturabhängig beeinflußt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilstößel der eingangs genannten Art in einfacher und preiswerter Weise so herzustellen, daß sein Spiel in der Führungsbohrung des Zylinderkopfes in allen Temperaturbereichen annähernd konstant bleibt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Radialflansch einen ringförmigen Bereich aufweist, der sich zwischen der Bohrung und der Außenmantelfläche mit einer Dicke erstreckt, die im wesentlichen der Länge der kreiszylindrischen Führungsfläche des Spielausgleichselements gleich ist, daß der Radialflansch ferner aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl, insbesondere ähnlich dem von Aluminium aufweist, wobei er mit seiner Außenmantelfläche flüssigkeitsdicht in die Bohrung der hohlzylindrischen Wandung durch Einpressen eingesetzt und fixiert ist, und daß die Wanddicke der hohlzylindrischen Wandung wenigstens in dem Längsbereich, in dem der Radialflansch angeordnet ist, so dünnwandig ausgebildet ist, daß der Radialflansch bei Wärmeausdehung in der Lage ist, die Wandung elastisch nach außen aufzuweiten.
  • Durch die genannte Werkstoffauswahl für den Radialflansch, die insbesondere Kunststoff und Aluminium umfaßt, ist es dabei möglich, auf besondere Befestigungsverfahren, nämlich Schweißen, Löten, Kleben oder dergleichen gänzlich zu verzichten. Im einfachsten Falle kann man vielmehr den mit einer völlig glatten äußeren Mantelfläche versehenen Radialflansch in die ebenfalls glatte Bohrung der hohlzylindrischen Wandung mit Übermaß einpressen. Dadurch, daß der Radialflansch einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als die hohlzylindrische Wandung besitzt, ist sichergestellt, daß sich auch bei den im Betrieb auftretenden Temperaturdifferenzen dieser Preßverband niemals löst, sondern eher noch fester wird. Bei Herstellung des Radialflansches aus Kunststoff wird - bedingt durch die erforderliche Wanddicke des Radialflansches - der äußere ringförmige Ölvorratsraum gegenüber herkömmlichen Stößeln geringfügig verringert. Dies bringt zunächst den Vorteil mit sich, daß die im Stößel befindliche Ölmenge verkleinert wird, was die gesamte bewegte Masse des Stößels verringert. Weiterhin ist es vorteilhaft daß dieser Ölvorratsraum, wenn er einmal bei Stillstand des Motors leergelaufen ist, beim erneuten Starten schneller aufgefüllt wird, als ein größerer Ölvorratsraum, wodurch das bekannte Klappern des Stößels in dieser Anlaufphase verkürzt wird.
  • Die Tatsache, daß der Radialflansch einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als die hohlzylindrische Wandung besitzt, wird gleichzeitig für einen weiteren Vorteil ausgenutzt. In neuerer Zeit werden immer häufiger Motorzylinderköpfe aus Leichtmetall verwendet. Dabei tritt die nachteilige Erscheinung auf, daß mit zunehmender Erwärmung der Zylinderkopf sich mehr ausdehnt als der aus Stahl bestehende Ventilstößel, wodurch sich das Spiel zwischen dem Ventilstößel einerseits und seiner Aufnahmebohrung andererseits vergrößert. Dies führt zu einem unerwünscht großen Öldurchsatz. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Stößelkonstruktion wird dieser Nachteil dadurch umgangen oder wenigstens verringert, daß der Radialflansch bei Wärmeausdehnung die Wandung elastisch nach außen aufweitet. Da die Ausdehnungskoeffizienten von Leichtmetall einerseits und geeigneten Kunststoffen, z. B. Polyethersulfon annähernd gleich sind, läßt sich so erreichen, daß das Spiel des Ventilstößels in seiner Führungsbohrung in allen Temperaturbereichen wenigstens annähernd konstant bleibt.
  • Um eine noch höhere Sicherheit zu gewährleisten, kann die Fixierung des Radialflansches beispielsweise dadurch erfolgen, daß er an seiner Außenmantelfläche eine Umfangsnut aufweist, in die ein Vorsprung der hohlzylindrischen Wandung formschlüssig eingreift. Dabei kann in einfacher Weise der Vorsprung der hohlzylindrischen Wandung durch eine Umfangswulst gebildet sein, die in der Außenmantelfläche der hohlzylindrischen Wandung eine Ölzuführnut begrenzt.
  • Obwohl es im Regelfalle nicht erforderlich ist, kann zwischen der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung einerseits und der Außenmantelfläche des Radialflansches andererseits eine zusätzliche Abdichtung, insbesondere in Form eines O-Ringes vorgesehen sein.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand von zwei Längsschnitten beispielhaft dargestellt.
  • Der in Figur 1 gezeigte Ventilstößel besitzt ein tassenförmiges Gehäuse 1, welches aus der hohlzylindrischen Wandung 2 besteht, die am oberen Ende durch den Boden 3 verschlossen ist. Im Abstand von Boden 3 ist in der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung der Radialflansch 4 vorgesehen, welcher in einer zu der hohlzylindrischen Wandung 2 konzentrischen Bohrung 5 das eigentliche hydraulische Spielausgleichselement 6 längsverschieblich aufnimmt.
  • Während das tassenförmige Gehäuse selbst aus Stahl besteht, ist der Radialflansch 4 aus einem polymeren Werkstoff hergestellt.
  • Die Fixierung des Radialflansches 4 in der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung 2 erfolgt in der Art, daß der Radialflansch 4 an seiner Außenmantelfläche 7 eine Umfangsnut 8 aufweist, in die ein Vorsprung 9, der als eine Umfangswulst ausgeführt ist, eingreift. Diese Umfangswulst 9 begrenzt gleichzeitig in der Außenmantelfläche der hohlzylindrischen Wandung 2 eine Ölzuführnut 10.
  • Das Einbringen des Radialflansches 4 in die Bohrung der hohlzylindrischen Wandung 2 erfolgt in einfacher Weise durch axiales Einpressen in das tassenförmige Gehäuse 1. Das eigentliche hydraulische Spielausgleichselement 6 ist dabei unmittelbar in einer Bohrung des aus polymerem Werkstoff bestehenden Radialflansches geführt.
  • Die Ausführung nach Figur 2 unterscheidet sich von der vorher beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, daß in die Bohrung des Radialflansches 4 eine Metallbuchse 11 eingesetzt ist, was dann zweckmäßig ist, wenn für den Radialflansch 4 ein Kunststoff verwendet wird, der keine ausreichende Maßstabilität und/oder ungünstige Abriebseigenschaften besitzt. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung ist außerdem zwischen der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung 2 einerseits und der Außenmantelfläche 7 des Radialflansches 4 andererseits eine zusätzliche Abdichtung in Form eines O-Ringes 12 vorgesehen. Eine solche zusätzliche Abdichtung ist nur in den Fällen erforderlich, in denen der polymere Werkstoff des Radialflansches 4 keine ausreichende Elastizität besitzt.

Claims (4)

  1. Sich selbsttätig hydraulisch einstellender Ventilstößel, der in einer Führungsbohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, und der aus einem tassenförmigen Gehäuse (1) besteht, welches eine hohlzylindrische Wandung (2) umfaßt, die am einen Ende durch einen Boden (3) verschlossen ist, gegen welchen von außen ein Steuernocken anläuft, wobei im Abstand vom Boden (3) in der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung (2) ein als gesondertes Bauteil ausgeführter Radialflansch (4) vorgesehen ist, der in einer zu der hohlzylindrischen Wandung (2) konzentrischen Bohrung (5) das eigentliche hydraulische Spielausgleichselement (6) längsverschieblich geführt aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialflansch (4) einen ringförmigen Bereich aufweist, der sich zwischen der Bohrung (5) und der Außenmantelfläche (7) mit einer Dicke erstreckt, die im wesentlichen der Länge der kreiszylindrischen Führungsfläche des Spielausgleichselements (6) gleich ist, daß der Radialflansch (4) ferner aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl, insbesondere ähnlich dem von Aluminium aufweist, wobei er mit seiner Außenmantelfläche (7) flüssigkeitsdicht in die Bohrung der hohlzylindrischen Wandung (2) durch Einpressen eingesetzt und fixiert ist, und daß die Wanddicke der hohlzylindrischen Wandung (2) wenigstens in dem Längsbereich, in dem der Radialflansch (4) angeordnet ist, so dünnwandig ausgebildet ist, daß der Radialflansch (4) bei Wärmeausdehnung in der Lage ist, die Wandung (2) elastisch nach außen aufzuweiten.
  2. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialflansch (4) an seiner Außenmantelfläche (7) eine Umfangsnut (8) aufweist, in die ein Vorsprung (9) der hohlzylindrischen Wandung (2) formschlüssig eingreift.
  3. Ventilstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung der hohlzylindrischen Wandung (2) durch eine Umfangswulst (9) gebildet ist, die in der Außenmantelfläche der hohlzylindrischen Wandung (2) eine Ölzuführnut (10) begrenzt.
  4. Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung (2) und der Außenmantelfläche (7) des Radialflansches (4) eine zusätzliche Abdichtung, insbesondere in Form eines O-Ringes (12) vorgesehen ist.
EP87116363A 1986-11-22 1987-11-06 Sich selbsttätig hydraulisch einstellender Ventilstössel Expired - Lifetime EP0272423B1 (de)

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