DE19728100B4

DE19728100B4 - Schaltbarer Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19728100B4
Application number: DE19728100A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. Maas; Barbara Meder; Michael Dipl.-Ing. Haas; Wilfried Huber; Mario Dipl.-Ing. Kuhl
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2017-07-03
Also published as: DE19728100A1

Abstract

Schaltbarer Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zur Beaufschlagung wenigstens eines Gaswechselventils, mit folgenden Merkmalen:
a) der Stößel (1) hat einen äußeren kreisringförmigen Abschnitt (2), der einen von einem oder zwei Nocken großen Hubes beaufschlagten Boden (3a) sowie radial außen ein in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes führbares Hemd (3) und radial innen einen Führungsansatz (32) besitzt;
b) der kreisringförmige Abschnitt (2) schließt mit seinem Führungsansatz (32) konzentrisch einen relativ zu diesem axial beweglichen, kreisförmigen Abschnitt (4) ein, dessen Boden (5) von einem Nocken kleineren oder 0-Hubes beaufschlagt ist;
c) unmittelbar unterhalb der Böden (3a, 5) der Abschnitte (2, 4) erstrecken sich radial Ausformungen (11, 12), in denen in einer Nockengrundkreisphase zueinander fluchtende Aufnahmen (7, 8) für Koppelmittel (9) zur Kopplung der Abschnitte (2, 4) auf den Nocken großen Hubes angeordnet sind;
d) im kreisförmigen Abschnitt (4) ist ein auf das Gaswechselventil einwirkendes hydraulisches Spielausgleichselement...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zur Beaufschlagung wenigstens eines Gaswechselventils, mit einem äußeren kreisringförmigen Abschnitt, der einen kreisförmigen Abschnitt einschließt, wobei die Abschnitte über radial oder sekantenartig verlagerbare Koppelmittel miteinander koppelbar sind.

Hintergrund der Erfindung

Ein gattungsnächster schaltbarer Stößel geht aus der DE 195 15 284 A1 hervor. Dieser hat ebenfalls unmittelbar unterhalb von Böden seiner Abschnitte radial verlaufende Ausformungen mit Aufnahmen für Koppelmittel. Im Hemd sind zwei sich gegenüberliegende Durchlässe für Hydraulikmittel appliziert, von denen ein Durchlass in einen unterhalb des Bodens des kreisringförmigen Abschnitts liegenden Vorratsraum führt und von dort ein Übertritt zu einem hydraulischen Spielausgleichselement im Innenelement dargestellt ist. Zur Begrenzung des Vorratsraumes in bodenferne Richtung ist ein Ringteil von „unten" an die Ausformung des kreisringförmigen Abschnitts gebracht. Dieses ist radial außen mit seinem Hülsenabschnitt an einen Innenmantel des Hemdes des äußeren Abschnitts lediglich angelegt oder angeschnappt.

Von dem weiteren, gegenüberliegenden Durchlass im Hemd geht ein schräger Kanal durch eine separate Rippe oder durch den in diesem Bereich aus Vollmaterial hergestellten kreisringförmigen Abschnitt zu einem weiteren Kanal vor die Koppelmittel im kreisförmigen Abschnitt. Diese Koppelmittel kommunizieren somit nur in einem geringen Nockenkontaktfenster (Grundkreis) mit dem Kanal im äußeren Abschnitt.

Dem eingangs genannten Dokument DE 195 15 284 A1 sind keine Maßnahmen einer einfachen, ortsfesten und öldichten Befestigung des Ringteils mit seinem Hülsenabschnitt entnehmbar, die sich in Massenfertigung realisieren lässt.

Nachteilig ist es bei dem vorgenannten Stößel zudem, dass dieser relativ massiv und kompliziert aufgebaut ist; massiv insbesondere durch die Rippe bzw. das Vollmaterial zur Durchleitung des vorgenannten schrägen Kanals im äußeren Abschnitt. Dieser ist somit nicht symmetrisch oder spiegelsymmetrisch aufgebaut, was dessen Großserienfertigung unnötig verteuert und Masse zudem relativ stark erhöht.

Ein aufwändiges doppelwandiges Ringteil geht zudem aus der DE 44 43 101 A1 hervor. Die Doppelwandigkeit erhöht in unnötiger Art und Weise das Gewicht und somit die oszillierenden Ventiltriebsmassen und andererseits ist mit einem erhöhten Fertigungsaufwand zu rechnen. Zum anderen ist festzustellen, dass keine hydraulisch getrennte Versorgung des Spielausgleichselements und der Koppelmittel realisiert ist.

Einen schaltbaren Tassenstößel mit zwei sekantenartig verlaufenden Koppelmechanismen offenbart die DE 43 33 927 A1 . Dieser besitzt wegen der zwei Aufnahmen im Bodenbereich eine unnötig komplizierten, nur aufwändig in Großserie darzustellenden Aufbau und ist hinsichtlich seiner Masse stark erhöht. Umfangsverteilt sind eine Vielzahl von Vorratsräumen für Hydraulikmittel angeordnet, die es gilt gegeneinander und ins Freie (nockenferne Richtung) abzudichten. Dies ist aufwändig, wobei hierzu keine näheren Anregungen gegeben werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen schaltbaren Stößel zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile beseitigt sind und welcher Stößel insbesondere ein einfach aufgebautes und in Massenfertigung billig zu befestigenden Ringteil zur sicheren Trennung der Zufuhr von Hydraulikmitteln zu den Koppelmitteln und zum hydraulischen Spielausgleichselement aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei dem in Anspruch 1 bzw. in den gleichrangigen Ansprüchen 2, 3 beschriebenen schaltbaren Stößel ist diese Aufgabe erfüllt.

Es liegt ein einfach aufgebautes und in Großserie hinsichtlich seiner Befestigung gut beherrschbares Ringteil vor, unter gleichzeitiger Gewährleistung einer einfach aufgebauten, getrennten und somit zweiflutigen Zufuhr von Hydraulikmittel zu den entsprechenden Abnehmern im Stößel. Kreisringausschnittsförmige Vorratsräume für das Hydraulikmittel, die sich nahezu über 180 Winkelgrade erstrecken, sind beidseitig der Ausformungen für die Koppelmittel im kreisringförmigen Abschnitt hergestellt. Der Außenstößel ist hinsichtlich seiner Masse gegenüber dem aus dem erstgenannten Dokument vorbekannten Stößel deutlich reduziert und lässt sich in Großserie billig fertigen.

An sich besteht die Gefahr, dass in radial äußeren und inneren Kantenbereichen des Ringteils an der radialen Ausformung eine unerwünschte Fluidverbindung von einem Vorratsraum zum anderen aufgrund der geometrischen und fertigungstechnischen Gegebenheiten festzustellen ist. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene radiale Verschweißung oder die eingebrachte Dichtpaste, das Lot bzw. das Sinterpulver gemäß den alternativen Ansprüchen 2, 3 ist eine gute hydraulische Trennung der kreisringausschnittsförmigen Vorratsräume, insbesondere im kritischen Kantenbereich, vorgeschlagen.

Das beispielsweise aufgeführte Lot, welches durch Öffnungen des Ringteils eingeleitet werden kann, breitet sich nach einer Wärmebehandlung im abzudichtenden Raum aus.

Gleichfalls ist es vorgesehen, lediglich die Kantenbereiche des Ringteils mit einer Punkt- oder ähnlichen Schweißung dichtend mit den Ausformungen bzw. dem Hemd zu verbinden, so dass in dem hinsichtlich seiner Radien ungleichen Kantenbereich ein Hydraulikmittelübertritt verhindert ist.

Es ist Gegenstand der Erfindung, das Ringteil im Bereich der Ausformung mit einer Hohlkehle zu versehen. In diese Hohlkehle kann ebenfalls Dichtmittel, wie vorgenannt, zur hydraulikmitteldichten Trennung der Vorratsräume eingebracht werden.

Die aufgeführten Dichtmaßnahmen können wahlweise vor bzw. nach einem Wärmebehandlungsprozess des an der Ausformung anliegenden Ringteils appliziert werden.

Vorteilhaft ist es zwar, wenn die Durchlässe für die separaten Kanäle zu den einzelnen, kreisringausschnittsförmigen Vorratsräumen sich in Draufsicht auf den Stößel gesehen diametral gegenüberliegen, denkbar ist jedoch auch ein Versatz.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Stößel mit erfindungsgemäßem Ringteil im Bereich dessen Koppelmittel;
2 einen Längsschnitt nach 1, jedoch um 90° gedreht;
3 einen kreisringförmigen Abschnitt des Stößels, beispielsweise mit einem Lot als Dichtmittel im Bereich von Kanten des Ringteils;
4 einen kreisringförmigen Abschnitt des Stößels wie vorgenannt, mit einer Verschweißung als Dichtmittel und die
5 eine Schnittansicht nach der Schnittlinie der 4 mit Hohlkehle im Ringteil für das Lot oder dergleichen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 offenbart einen Stößel 1 im Längsschnitt, so wie er der Fachwelt an sich bekannt ist. Der Stößel 1 besteht aus einem äußeren kreisringförmigen Abschnitt 2, welcher Abschnitt 2 im Bereich seines Bodens 3a von einem oder zwei Nocken großen Hubes beaufschlagt ist. Radial außen besitzt der kreisringförmige Abschnitt 2 ein hohlzylindrisches Hemd 3. Mit diesem Hemd 3 ist der Stößel 1 längsbeweglich in einer nicht dargestellten Bohrung eines Zylinderkopfes aufgenommen. Der kreisringförmige Abschnitt 2 schließt konzentrisch einen kreisförmigen Abschnitt 4 ein. Der kreisförmige Abschnitt 4 ist im Bereich seines Bodens 5 von einem Nocken kleineren Hubes beaufschlagt, wobei er auch von einem Nocken 0-Hubes bzw. von keinem Nocken kontaktiert sein kann.
Innerhalb des kreisförmigen Abschnitts 5 ist ein hydraulisches Spielausgleichselement 6 angeordnet, welches unmittelbar auf ein oder mehrere Gaswechselventile im Hubsinn einwirkt. Im kreisringförmigen und kreisförmigen Abschnitt 2, 4 verlaufen in einer Grundkreisphase zueinander fluchtende Aufnahmen 7, 8 für Koppelmittel 9. Diese Aufnahmen 7, 8 sind im Bereich der Böden 3a, 5 angeordnet. Eine Verlagerung der Koppelmittel 9, hier als Kolben dargestellt, in Richtung eines Anschlagelements 10, bewirkt eine Kopplung des Stößels 1 auf den Hub der großen Nocken. Bei der in 1 dargestellten Entkoppelposition würde der Stößel 1 lediglich dem Hub des Nockens folgen, welcher dem kreisförmigen Abschnitt 4 zugeordnet ist.
Die o. g. Aufnahmen 7, 8 für die Koppelmittel 9 verlaufen in von den Böden 3a, 5 ausgehenden, sich radial erstreckenden Ausformungen 11, 12. Im Querschnitt des Stößels 1 gesehen begrenzen die Ausformungen 11 des kreisringförmigen Abschnitts 2 zwei kreisringausschnittsförmige Vorratsräume 13, 14 (13 erster und 14 zweiter Vorratsraum) für Hydraulikmittel. Dabei zeigt 2, dass im Hemd 3 zwei separate Durchlässe 15, 16 (15 erster und 16 zweiter Durchlass) angeordnet sind. Diese Durchlässe 15, 16 dienen einer getrennten Zuleitung von Hydraulikmittel einerseits zu den Koppelmitteln 9 und andererseits zu dem hydraulischen Spielausgleichselement 6.
Im Inneren des kreisringförmigen Abschnitts 2 (s. a. 1) ist ein dünnwandiges Ringteil 17, beispielsweise im Tiefziehverfahren hergestellt, angeordnet. Dieses Ringteil 17 ist in Nockenrichtung gegen die Ausformungen 11 des kreisringförmigen Abschnitts 2 angelegt. In bodenabgewandte Richtung und radial außen geht das Ringteil 17 in eine Hülse 18 über. Die Hülse 18 liegt weitestgehend flüssigkeitsdicht am Innenmantel 19 des Hemdes 3 an. Somit begrenzt das Ringteil 17 unterhalb des Bodens 3 den ersten und zweiten Vorratsraum 13, 14 in nockenferne Richtung.
Ausgehend vom ersten Durchlass 15 (siehe 2) ist in die Hülse 18 des Ringteils 17 ein erster Kanal 20 in Axialrichtung eingeformt. Dieser Kanal 20 mündet nockenseitig in den ersten Vorratsraum 13. Ausgehend von diesem ersten Vorratsraum 13 ist ein nicht näher dargestellter Übertritt 21 (siehe 1) für das Hydraulikmittel vor die Koppelmittel 9 realisiert.
Diametral dem ersten Durchlass 15 gegenüberliegend befindet sich im Hemd 3 axial zum ersten Durchlass 15 in Nockenrichtung erhöht der zweite Durchlass 16. Dieser zweite Durchlass 16 mündet in den zweiten Vorratsraum 14. Ausgehend vom zweiten Vorratsraum 14 ist eine Zuleitung für das Hydraulikmittel zu dem Spielausgleichselement 6 zwischen einem innen liegenden Führungsansatz 32 des kreisringförmigen Abschnitts 2 und einem an dessen Außenmantel anliegenden ringförmigen Kragen 58 des Ringteils 17 geschaffen.
Das Ringteil 17 ist sehr einfach ausgebildet und hat gleichzeitig eine zweiflutige Versorgung zur getrennten Beaufschlagung des Spielausgleichselements 6 und der Koppelmittel 9 Des weiteren ist trotz dessen Einteiligkeit eine gute hydraulikmitteldichte Trennung der kreisringausschnittsförmigen Vorratsräume 13 und 14 geschaffen, so dass das in diesen befindliche Hydraulikmittel nicht unerwünscht austreten bzw. in den jeweils anderen Vorratsraum 14, 13 übertreten kann.
Bei bisherig ausgeführten Ringteilen 17 war insbesondere ein Übertritt des Hydraulikmittels im Bereich des an der jeweiligen Ausformung 11 anliegenden Ringteils 17 und zwar insbesondere am Außen- bzw. Innenrand 22, 23 festzustellen. In diesen Bereichen erweist es sich als fertigungstechnisch äußerst ungünstig, die Radien des Ringteils 17 denen des gegenüberliegenden Stößels 1 anzupassen.
3 zeigt, dass das Ringteil 17 in seinem radial inneren bzw. äußeren Kantenbereich 45, 46 mit Öffnungen 47 versehen ist. Hier wird lediglich der kritische Kantenbereich 45, 46 abgedichtet. Zwischen das Ringteil 17 und die Ausformung 11 kann als Dichtmittel 28 zur hydraulikmitteldichten Trennung der Vorratsräume 13, 14 Dichtpaste, ein Lot 48 u. a. gebracht werden. Dies kann wiederum wahlweise vor bzw. nach einem Wärmebehandlungsprozeß für das Ringteil 17 realisiert werden.
4 zeigt, dass das Ringteil 17 im Kantenbereich 46, 45 zur Hülse 18 und zum Kragen 58 mittels einer Verschweißung 49 dichtend angebracht ist. Auch ist es denkbar, den gesamten an der Ausformung 11 anliegenden Bereich des Ringteils 17 durchzuschweißen.
Die 5 zeigt einen Teilschnitt nach der Schnittlinie der Figur 12. Das Ringteil 17 hat im Bereich der Ausformung 11 eine Hohlkehle 51. Diese Hohlkehle 51 kann auf jeder Seite einen Durchlass 52 besitzen. Durch diesen Durchlass 52 ist es möglich, ein Lot, Dichtpaste bzw. Sinterpulver 48 oder ähnliches als Dichtmittel 28 zur hydraulikmitteldichten Trennung der Vorratsräume 13, 14 einzubringen.

1: Stößel
2: kreisringförmiger Abschnitt
3: Hemd
3a: Boden
4: kreisförmiger Abschnitt
5: Boden
6: hydraulisches
: Spielausgleichselement
7: Aufnahme
8: Aufnahme
9: Koppelmittel
10: Anschlagelement
11: Ausformung
12: Ausformung
13: erster Vorratsraum
14: zweiter Vorratsraum
15: erster Durchlass
16: zweiter Durchlass
17: Ringteil
18: Hülse
19: Innenmantel
20: erster Kanal
21: Übertritt
22: Außenrand
23: Innenrand
26: zweiter Kanal
28: Dichtmittel
32: Führungsansatz
45: innerer Kantenbereich
46: äußerer Kantenbereich
47: Öffnung
48: Dichtpaste, Lot, Sinterpulver
49: Durchschweißung
51: Hohlkehle
52: Durchlass
56: nockenferne Seite
57: Außenmantel
58: Kragen

Claims

Schaltbarer Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zur Beaufschlagung wenigstens eines Gaswechselventils, mit folgenden Merkmalen: a) der Stößel (1) hat einen äußeren kreisringförmigen Abschnitt (2), der einen von einem oder zwei Nocken großen Hubes beaufschlagten Boden (3a) sowie radial außen ein in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes führbares Hemd (3) und radial innen einen Führungsansatz (32) besitzt; b) der kreisringförmige Abschnitt (2) schließt mit seinem Führungsansatz (32) konzentrisch einen relativ zu diesem axial beweglichen, kreisförmigen Abschnitt (4) ein, dessen Boden (5) von einem Nocken kleineren oder 0-Hubes beaufschlagt ist; c) unmittelbar unterhalb der Böden (3a, 5) der Abschnitte (2, 4) erstrecken sich radial Ausformungen (11, 12), in denen in einer Nockengrundkreisphase zueinander fluchtende Aufnahmen (7, 8) für Koppelmittel (9) zur Kopplung der Abschnitte (2, 4) auf den Nocken großen Hubes angeordnet sind; d) im kreisförmigen Abschnitt (4) ist ein auf das Gaswechselventil einwirkendes hydraulisches Spielausgleichselement (6) angeordnet, e) an eine dem Boden (3a) abgewandte Seite (56) der Ausformung (11) des kreisringförmigen Abschnitts (2) ist ein dünnwandiges Ringteil (17) angelegt, welches einerseits an seinem Außenrand (22) mit einer sich in Richtung zum Gaswechselventil erstreckende Hülse (18) verbunden ist, die mit ihrem Außenmantel (57) an einem Innenmantel (19) des Hemdes (3) anliegt, und welches Ringteil (17) andererseits an seinem Innenrand (23) in einen ringförmigen, an einem Außenmantel des Führungsansatzes (32) anliegenden Kragen (58) übergeht; f) im Querschnitt des Stößels (1) gesehen begrenzen die Ausformungen (11) des kreisringförmigen Abschnitts (2) genau zwei sich gegenüberliegende, kreisringausschnittsförmige Vorratsräume (13, 14) für Hydraulikmittel; g) in Umfangsrichtung des Stößels (1) zueinander versetzt sind im Hemd (3) zwei Durchlässe (15, 16) angeordnet, von denen der eine mit einem sich in Axialrichtung des Stößels (1) erstreckenden ersten Kanal (20) und der andere mit einem sich in Axialrichtung des Stößels (1) erstreckenden zweiten Kanal (26) verbunden ist, wobei der erste Kanal (20) in einen ersten der beiden Vorratsräume, (13, 14) mündet und der zweite Kanal (26) in einen zweiten der beiden Vorratsräume (13, 14); h) der erste Vorratsraum (13) hat einen senkrecht zur Axiallinie des Stößels (1) verlaufenden Übertritt (21) in die Ausformung (11) hinein zu den Koppelmitteln (9), wobei der zweite Vorratsraum (14) in eine zwischen dem Führungsansatz (32) und dem Kragen (58) verlaufende Zuleitung zu dem Spielausgleichselement (6) mündet und i) dass Ringteil (17) ist an seinem Kantenbereich (46) zur Hülse (18), seinem an der Ausformung (11) anliegenden Abschnitt und seinem Kantenbereich (45) zum Kragen (58) mit einer radial verlaufenden Verschweißung (49) zur hydraulikmitteldichten Trennung der Vorratsräume (13, 14) voneinander versehen.
Stößel mit den Merkmalen a) – h) nach Anspruch 1, wobei das Ringteil (17) im Bereich der Ausformungen (11) je eine radial verlaufende Hohlkehle (51) mit wenigstens je einem Durchlass (52) besitzt und dass in diese Hohlkehlen (51) eine fließfähige Dichtpaste, ein Lot oder ein Sinterpulver (48) als Dichtmittel (28), zur hydraulikmitteldichten Trennung der Vorratsräume (13, 14) voneinander, über die Durchlässe (52) gebracht ist.
Stößel mit den Merkmalen a) – h) nach Anspruch 1, wobei das Ringteil (17) an seinem Kantenbereich (45) zur Hülse (18) und seinem Kantenbereich (46) zum Kragen (58) im Bereich der Ausformung (11) je eine Öffnung (47) aufweist, durch welche Öffnung (47) eine fließfähige Dichtpaste, ein Lot oder ein Sinterpulver (48) als Dichtmittel (28), zur hydraulikmitteldichten Trennung der Vorratsräume (13, 14) voneinander, gebracht ist,