DE69403366T2

DE69403366T2 - Ventilstössel mit Rolle

Info

Publication number: DE69403366T2
Application number: DE69403366T
Authority: DE
Inventors: Mark Edmond Kaminski; Philip Edward Lenhart; Charles Michael Philo; Donald Eugene Wilcox
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2014-02-15
Also published as: EP0615056B1; DE69403366D1; JPH06317111A; EP0615056A1; US5273005A

Description

Diese Erfindung betrifft rollenartige Ventilstößel für Verbrennungsmotoren.
Es ist in der Technik im Zusammenhang mit rollenartigen Ventilstößeln, insbesondere solchen, welche in Dieselmotoren von Lastkraftwagen verwendet werden, bekannt, eine Bronzewelle zu verwenden, um den Rollennockenstößel drehbar zu lagern. Die Welle ist gewöhnlich in die gegenüberliegenden Öffnungen einer Querbohrung gepreßt oder eingestemmt, die sich seitlich durch das Rollenende des Stößels erstreckt, um die Rolle in einer Aussparung oder Tasche beizubehalten, welche durch das Ende des Stößelkörpers ausgebildet ist und sich dort hindurch öffnet. Die Aussparung ist von einem zylindrischen Abschnitt des Körpers umgeben, der praktisch eine Einfassung zum Lagern gegen eine Bohrung einer zugeordneten Stößelpassage ausbildet.
Um die Lebensdauer von solchen rollenartigen Ventilstößeln auszudehnen, insbesondere solchen, die in Dieselmotoren verwendet werden, in welchen Ruß in dem Schmiermittel die Abnutzung erhöhen kann, ist die Verwendung eines Drehlagers mit einem größeren Durchmesser erforderlich. Die Anbringung der Welle durch die Querbohrung begrenzt jedoch den Durchmesser der Welle auf etwas weniger als die Hälfte des Durchmessers der zugeordneten Stößeleinfassung. Die US-A-4,708,102 offenbart einen Stößel in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die DE-A-29 41 495 offenbart einen Stößel, in dem die Lagerwelle durch verformte Zangen auf den Seitenwänden des Körpers gehalten wird.
Ein rollenartiger Ventilstößel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist gegenüber der US-A-4,708,102 durch die Merkmale gekennzeichnet, die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 festgelegt sind.
Die vorliegende Erfindung schafft Montage- und Haltemittel für eine Rollen- und Lagerwelle in einer Einfassungstasche oder -aussparung, welche die Verwendung einer Lagerwelle mit einem größeren Durchmesser ermöglicht, die eine erhöhte Lagerfläche für eine verbesserte Lebensdauer vorsieht. Die Lagerwelle besteht vorzugsweise aus bekanntem verformbarem Bronze-Lagermaterial, obwohl andere Materialien, wie beispielsweise Stahl, Keramik oder ähnliches, bei Eignung verwendet werden könnten. Die Lagerwelle, auf der eine Rolle montiert ist, wird in der vorgeformten Aussparung von dem offenen Ende der Einfassung aus angebracht und wird durch Einstemmen von Unregelmäßigkeiten oder Öffnungen in die Einfassung benachbart zu den Wellenenden an ihrer Position gehalten.
Mit dieser Form der am Ende eingespannten Rollenwellenanbringung und -rückhaltung ist es möglich, eine Welle mit einem größeren Durchmesser zu verwenden, welcher größer als die Hälfte des Durchmessers der zugeordneten Stößelkörpereinfassung ist und bis zu siebzig oder mehr Prozent des Durchmessers der Rolle beträgt.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Figur 1 eine Längsschnittansicht eines rollenartigen Ventilstößels in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, der in einer Motorstößelpassagebohrung angeordnet ist;
Figur 2 eine Explosionsansicht des Rollenstößelabschnittes des rollenartigen Ventilstößels von Fig. 1 ist, der die Weise des Zusammenbaus zeigt;
Figur 3 eine teilweise Seitenansicht des rollenartigen Ventilstößels von Fig. 1 ist;
Figur 4 eine Endansicht des rollenartigen Ventilstößels von Fig. 1 ist; und
Figur 5 eine Seitenansicht ähnlich zu Fig. 3 ist&sub1; die aber eine alternative Ausführungsform des rollenartigen Ventilstößels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es wird nun detailliert Bezug auf die Zeichnungen genommen, in welchen das Bezugszeichen 10 im allgemeinen einen rollenartigen Ventilstößel beispielsweise des hydraulischen Typs bezeichnet, obwohl die Erfindung gleich gut auf mechanische oder feste (ohne automatischen Spielausgleich) Typen von rollenartigen Ventilstößeln angewendet werden könnte. Der rollenartige Ventilstößel 10 ist hin- und herbewegend in einer Bohrung 11 einer Motorstößelpassage 12 eines Motorblockes angeordnet. Der rollenartige Ventilstößel 10 wird durch eine Nocke, nicht gezeigt, hin- und herbewegt, um einen Ventilmechanismus, nicht gezeigt, durch eine konventionelle Schubstange, nicht gezeigt, zu betätigen.
Der rollenartige Ventilstößel 10 umfaßt einen hydraulischen, spielausgleichenden Ventilstößel eines bekannten Typs mit einem länglichen, im allgemeinen zylindrischen Körper 14 mit einem oberen Ende 15 und einem unteren Ende 16. Der Körper 14 beinhaltet eine äußere ringförmige Ölnut 18, welche das Öl von einer Ölpassage 19 erhält, die mit der Druckseite eines Motorölschmiermittelsystems (nicht gezeigt) verbunden ist und mit der Stößelpassagebohrung 11 kommuniziert. Ein Öleinlaßdurchgang 20 erstreckt sich durch die Wand des Körpers 14 in einen vergrößerten Abschnitt eines Zentralzylinders 22, der durch das obere Ende 15 des Körpers 14 offen ist.
Innerhalb des Zentralzylinders 22 ist ein hohler Plunger 23 hin- und herbewegend montiert und legt eine innere Reservoirkammer 24 fest, in welche von dem vergrößerten Abschnitt des Zentralzylinders 22 Öl durch eine Durchgangsöffnung 26 in der Plungerwand nahe seinem oberen Ende (welches offen ist) geliefert wird. Eine Schubstangenauflage 27 ist auf dem offenen, oberen Ende des Plungers 23 montiert, durch welches der Ölstrom zu dem Ventilmechanismus durch ein Dosierventil 28 in der Form einer gefangenen Scheibe 30 gesteuert wird, die mit einer Öffnung auf einem unteren Ende der Schubstangenauflage 27 in Eingriff treten kann. Eine Öffnung in einer unteren Wand 31 des Plungers 23 teilt die Reservoirkammer 24 von einer Hochdruckkammer 32 ab, die durch den Plunger und eine Bodenwand 34 des Körpers 14 festgelegt ist.
Eine Plungerfeder 35 zwingt den Plunger 23 nach oben, um das Ventilspiel in einer bekannten Weise aufzunehmen, wobei die Wegstrecke durch eine Drahthaltevorrichtung 36 in dem oberen Ende 15 des Körpers 14 begrenzt wird. Ein konventionelles, in einem Käfig angeordnetes Kugelrückschlagventil 38 ermöglicht, daß Öl durch die Öffnung in der unteren Wand 31 von der Reservoirkammer 24 zu der Hochdruckkammer 32 strömt, verhindert aber dessen Rückkehr, um eine hydraulische Säule zum Betätigen des zugeordneten Ventilmechanismusses zu schaffen.
Unter der Bodenwand 34 bildet der Körper 14 eine Einfassung 39 mit einer zylindrischen äußeren Fläche 40 aus, welche mit der Bohrung 11 der Stößelpassage 12 in Eingriff treten kann. Innerhalb der Einfassung 39 und der Öffnung durch das untere Ende 16 des Körpers 14 befindet sich eine Rollentasche oder - aussparung 42, in der eine Rolle 43 enthalten ist, die als ein Nockenfolger wirkt. Die Rolle besitzt eine im allgemeinen zylindrische oder leicht tonnenförmige, runde äußere Fläche 44 und eine koaxiale Bohrung 46, die sich auf einer Achse 47 quer zu der Richtung der wechselseitigen Bewegung des Körpers 14 erstreckt. Der äußere Durchmesser der Rolle entspricht ungefähr % des äußeren Durchmessers der Einfassung 39.
Eine Lagerwelle 48 (welche vorzugsweise aus Bronze ist) erstreckt sich durch die Bohrung 46 der Rolle 43 und lagert die Rolle 43 auf einem zentralen Drehlager 50 drehbar, das einen äußeren Durchmesser besitzt, der etwas größer als die Hälfte des äußeren Durchmessers der Einfassung 39 ist. Die gegenüberliegenden Enden der Lagerwelle 48 erstrecken sich über die Rolle 43 hinaus und bilden Vorsprünge 51 mit axialen, äußeren Enden 52 und seitlich gegenüberliegenden Anflachungen 54. Die Enden 52 sind in Querverlängerungen 55 der Rollenaussparung 42 enthalten, die sich innerhalb der Wand der Einfassung 39 ausbreiten und seitlich gegenüberliegende Auflager 56 beinhaltet, welche den Anflachungen 54 nahe gegenüberliegen und den Aufbau der Rolle 43 und der Lagerwelle 48 innerhalb der Aussparung 42 zentral positionieren.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen erstrecken sich die Vorsprünge 51 längs zu dem Körper 14 mit dem gesamten Durchmesser des benachbarten Drehlagers 50, während die Anflachungen 54 durch maschinelle Bearbeitung der seitlichen Seiten der Drehlagerverlängerungen ausgebildet sind, um die Vorsprünge 51 auszubilden. Wenn es jedoch gewünscht wird, könnte die Längsausdehnung der Vorsprünge auch reduziert werden, solange eine ausreichende Länge der Anflachungen verbleibt, um den Rollen-/Lagerwellenaufbau sicher zu lokalisieren und zu stützen.
Da es als wichtig betrachtet wird, die Steifigkeit der Einfassung 39 beizubehalten, sollte dessen untere Kante nicht durch die Aussparungsverlängerungen 55 oder durch die Tasche (Aussparung 42) für den äußeren Durchmesser der Rolle unterbrochen werden. Deshalb ist die Aussparung 42 vollständig innerhalb des äußeren Durchmessers der Einfassung enthalten, wobei eine ausreichende Wanddicke belassen wird, um die gewünschte Steifigkeit zu schaffen. Die Aussparung 42 ist somit mit einer im allgemeinen rechtwinkligen Konfiguration geformt, die sich durch das untere Ende 16 des Körpers 14 öffnet. Diese Form wird durch die Querverlängerungen 55 zentral von jeder Seite modifiziert, um die Vorsprünge 51 der Lagerwelle 48 aufzunehmen und zu lokalisieren. Die Form der Aussparung 42 ist derart, daß die Anbringung der Rolle 43 zusammen mit und nach dem Zusammenbau mit dem Wellendrehlager 50 durch das untere Ende 16 des Körpers 14 ermöglicht wird, wodurch die Verwendung eines wesentlich größeren Wellendrehlagerdurchmessers zugelassen wird, als es bei Anbringung der Lagerwelle durch Querbohrungen in der Einfassung möglich ist, wie es konventionell gemacht wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Verhältnisse des Durchmessers der Wellendrehlager 50 zu dem der äußeren Wand der Einfassung und der äußeren Fläche der Rolle bei ungefähr 0,54 bzw. 0,71. Vergleichsweise liegt das Durchmesserverhältnis der Rolle 43 zu der Einfassung 39 bei ungefähr 0,76. Offensichtlich ist mit der vorliegenden Erfindung ein akzeptabler Bereich von Wellendrehlager/Einfassungsverhältnissen größer als 0,5 möglich, wobei dies teilweise von dem gewählten äußeren Durchmesser der Rolle und der Festigkeit der Materialien abhängig ist, die aus solchen, die für diese Betriebsbedingungen geeignet sein können, ausgewählt werden. Bei dem vorliegenden Beispiel erscheint ein Wellendrehlager-/Einfassungsverhältnisbereich von 0,50 bis 0,65 als praktikabel, wobei die anderen Verhältnisse entsprechend eingestellt werden.
Schließlich ist es notwendig, Mittel zum Halten des Lagerwellen-/Rollenaufbaus an der Position in der Aussparung 42 nach der Anbringung in dem Körper 14 zu schaffen, um sowohl die Vollständigkeit des Aufbaus während des Betriebs, als auch während des Versendens und des Behandelns vor der Anbringung in einer Maschine zu schaffen. Zahlreiche mögliche Alternativen können für diesen Zweck angemessen verwendet werden, einschließlich Klemmschellen, Federstiften oder Preßpassungsmitteln, die sich durch oder in Öffnungen oder Aussparungen in der Einfassung 39 und den zugeordneten Vorsprüngen 51 der Lagerwelle 48 erstrecken. Während diese Alternativen innerhalb des Umfangs der Erfindung dem Aufbau zusätzliche Komponenten hinzufügen, welche im allgemeinen dazu tendieren, die Kosten und die Komplexität, wie auch die Möglichkeit des Verlustes dieser Elemente zu erhöhen, bewirken sie ein Problem beim Service.
Demgemäß ist die bevorzugte Praxis, bei der eine Auswahl eines verformbaren Wellenmaterials, wie beispielsweise Bronze, verwendet werden kann, einen Abschnitt der Vorsprünge 51 in Aussparungen oder Öffnungen in der Einfassung 39 benachbart zu den Vorsprüngen einzustemmen oder zu verformen. Bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 4 sind diese Aussparungen durch quergebohrte und ausgebohrte oder abgeschrägte Bohrungen 58 durch die Einfassung 39 gegenüberliegend zu den äußeren Enden 52 der Vorsprünge 51 ausgebildet. Die Bohrungen 58 bilden gekrümmte Aussparungen 59 aus, in welche benachbarte Abschnitte der Vorsprünge 51 durch Verformen der Enden der Vorsprünge mit einem Stemmwerkzeug eingestemmt werden.
Bei der alternativen Ausführungsform von Fig. 5 sind seitlich verlängerte Durchgangsschlitze 66 geschaffen, welche innenseitig gegenüberliegende Abschnitte der Anflachungen 54 nahe den Enden 52 der Vorsprünge 51 erstrecken. Benachbarte Abschnitte der Vorsprünge 51 sind in die Schlitze 60 eingestemmt, um die Lagerwelle 48 in einer fixierten Position zu halten. Offensichtlich können andere Formen von Öffnungen durch die Einfassung 39 oder Aussparungen innerhalb der Einfassung vorgesehen werden, wenn dies gewünscht wird.

Claims

1. Rollenartiger Ventilstößel (10) mit einem zylindrischen Körper (14) mit einer Achse, gegenüberliegenden ersten (16) und zweiten (15) Enden, und einer Aussparung (42), die eine Zentralöffnung durch das erste Ende hindurch aufweist und innerhalb einer umschließenden Einfassung (39) mit einer zylindrischen äußeren Fläche (40) enthalten ist; einer Rolle (43), die als ein Nockenstößel wirkt, die in der Aussparung aufgenommen ist, wobei die Rolle eine runde äußere Fläche (44) und eine Bohrung (46) besitzt, die auf einer Achse quer zu der Achse des zylindrischen Körpers zentriert ist; einer Lagerwelle (48) mit einem zylindrischen Drehlager (50), die sich durch die Bohrung erstreckt, und die Rolle für eine Drehung darauf drehbar lagert, wobei die Lagerwelle gegenüberliegende Enden (51, 52) besitzt, die sich axial über die Rolle hinaus in die Aussparung entlang der Achse der Rolle erstrecken, um die Lagerwelle in der Aussparung zu lokalisieren, wobei die Rolle zentriert ist und sich in Längsrichtung teilweise über das erste Ende des zylindrischen Körpers hinaus erstreckt; und einem Haltemittel zum Halten der Lagerwelle in der Aussparung, wobei das Haltemittel Abschnitte (51, 52) der Lagerwelle umfaßt, die in Unregelmäßigkeiten (58, 60) der Einfassung eingestemmt sind; dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralöffnung der Aussparung (42) derart ausgebildet ist, daß die Anbringung der Lagerwelle (48), auf der die Rolle (43) montiert ist, durch das erste Ende (16) des Körpers (14) zu möglich ist.

2. Rollenartiger Ventilstößel nach Anspruch 1, worin die Unregelmäßigkeiten Öffnungen (58, 60) durch die Einfassung (39) benachbart zu den äußeren Enden (52) der Lagerwelle (48) umfassen.

3. Rollenartiger Ventilstößel nach Anspruch 2, worin die Durchgangsöffnungen runde (58) oder längliche Schlitze (60) sind.

4. Rollenartiger Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die gegenüberliegenden Enden der Lagerwelle (48) jeweils einen integralen Vorsprung (51) mit einem äußeren Ende (52) und seitlich gegenüberliegenden abgeflachten Seiten (54) festlegen, wobei die Vorsprünge innerhalb der Verlängerungen (55) der Aussparung (52) eng eingepaßt sind, die seitliche Anschlagflächen (56) aufweisen, die den abgeflachten Seiten der Vorsprünge gegenüberliegen, um die Lagerwelle in der Aussparung zu lokalisieren; und worin das Haltemittel die Lagerwelle in den Verlängerungen hält.

5. Rollenartiger Ventilstößel nach Anspruch 4, worin die Lagerwelle (48) aus einem verformbaren Material ausgebildet ist, wobei die äußeren Enden (52) Abschnitte besitzen, welche nach der Anbringung in dem zylindrischen Körper (14) in Eingriff mit den Kanten der Unregelmäßigkeiten (58, 60) verformt sind, um die Lagerwelle und die Rolle (53) an ihren angebrachten Positionen in den Verlängerungen (55) zu halten.

6. Rollenartiger Ventilstößel nach Anspruch 5, worin die Lagerwelle (39) aus Bronze gefertigt ist.

7. Rollenartiger Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der rollenartige Ventilstößel einen hydraulischen Ventilstößel umfaßt.

8. Rollenartiger Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das diametrale Verhältnis des zylindrischen Drehlagers (50) zu der zylindrischen äußeren Fläche (40) der Einfassung (39) nicht weniger als 0,5 beträgt.

9. Rollenartiger Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das diametrale Verhältnis des zylindrischen Drehlagers (50) zu der runden äußeren Fläche (44) der Rolle (43) nicht weniger als 0,6 beträgt.

10. Rollenartiger Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das diametrale Verhältnis des zylindrischen Drehlagers (50) zu der zylindrischen äußeren Fläche (40) der Einfassung (39) im Bereich von 0,5 bis 0,6 liegt.