[0001] Die Erfindung betrifft einen sich selbsttätig hydraulisch einstellenden Ventilstößel,
der in einer Führungsbohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine angeordnet
ist, und gegen dessen eine Stirnfläche ein Steuernocken anläuft, und der andererseits
mit einer zweiten Stirnfläche gegen das Ende eines Ventilschaftes anliegt, wobei der
Ventilstößel aus einem tassenförmigen Gehäuse besteht, welches eine hohlzylindrische
Wandung umfaßt, die am einen Ende durch einen Boden verschlossen ist, gegen welchen
von außen der Steuernocken anläuft, wobei in dem Gehäuse in einer zu der hohlzylindrischen
Wandung konzentrischen Führungshülse, die von einem äußeren Ölvorratsraum umgeben
ist, das eigentliche Spielausgleichselement längsverschieblich geführt ist, das mit
seinem Ende gegen das Ende des Ventilschaftes anliegt.
[0002] Bei bekannten derartigen Ventilstößeln ist sowohl das Gehäuse, als auch die mit diesem
verbundenen Teile zur Begrenzung des äußeren Ölvorratsraumes zur Bildung der Führungshülse,
und eventuell zusätzliche Teile zur Erreichung einer bestimmten Ölführung aus Metall
hergestellt und durch geeignete Maßnahmen, z. B. durch Schweißen miteinander verbunden.
Durch die Vielzahl der Einzelteile und der Verbindungsstellen sind diese Ventilstößel
sehr aufwendig in der Herstellung und es besteht an den Verbindungstellen häufig die
Gefahr von Undichtigkeiten oder sogar Brüchen (EP-OS 00 30 781, DE-OS 34 09 236).
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Ventilstößel zu schaffen,
der mit möglichst wenigen Einzelteilen auskommt und bei dem insbesondere aufwendige
Verbindungsverfahren, z. B. Schweißverfahren weitestgehend vermieden sind.
[0004] Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß der Ventilstößel aus drei Hauptbauteilen
besteht, nämlich aus
a) dem äußeren metallischen tassenförmigen Gehäuse,
b) einem darin untergebrachten, aus polymeren Werkstoff bestehenden Innenteil, welches
die Führungshülse bildet und zusammen mit dem tassenförmigen Gehäuse den äußeren Ölvorratsraum
begrenzt, und
c) dem eigentlichen in der Führungshülse längsverschieblich gelagerten Spielausgleichselement.
[0005] Die Bauteile nach den Merkmalen a) und c) entsprechen dabei völlig denen bei herkömmlichen
Stößeln. Im Gegensatz dazu werden jedoch alle sonstigen Einzelteile zu einem aus polymerem
Werkstoff bestehenden Innenteil zusammengefaßt, was den Vorteil mit sich bringt, daß
man bei der konstruktiven Ausgestaltung dieses z. B. im Spritzgießverfahren hergestellten
Innenteiles sehr frei ist und Verbindungen, insbesondere Schweißverbindungen weitestgehend
vermieden werden können.
[0006] Ein solches aus polymerem Werkstoff bestehendes Innenteil kann beispielsweise derart
ausgebildet sein, daß es zwei konzentrisch zueinander angeordnete zylindrische Wände
aufweist, von denen sich die eine dicht gegen die Bohrungswand der hohlzylindrischen
Wandung des Gehäuses anlegt, während die andere die Führungshülse für das eigentliche
Spielausgleichselement bildet, und die beide wenigstens an ihren dem Boden des Gehäuses
abgewandten Enden durch einen Radialflansch flüssigkeitsdicht miteinander verbunden
sind, und wobei an den einander zugewandten Flächen der beiden zylindrischen Wände
an jeweils einer Umfangsstelle sich axial erstreckende röhrchenartige Kanäle vorgesehen
sind, von denen der an der radial äußeren zylindrischen Wand angeordnete Kanal an
seinem dem Boden des Gehäuses benachbarten Ende frei in den äußeren Ölvorratsraum
mündet und an seinem entgegengesetzten Ende in einer radialen Öffnung endet, die
sich mit einer radialen Ölzuführbohrung in der hohlzylindrischen Wandung des Gehäuses
deckt, während der an der Führungshülse angeordnete Kanal an seinem dem Boden des
Gehäuses benachbarten Ende in einer radialen Öffnung endet, die in das Innere der
Führungshülse mündet, und an seinem entgegengesetzten Ende zum äußeren Ölvorratsraum
hin offen ist. Dieses relativ einfache Teil, welches z. B. im Spritzgießverfahren
hergestellt sein kann, muß dann nur noch in das metallische Gehäuse eingesetzt werden.
Dabei ist es erforderlich, daß die die Führungshülse bildende zylindrische Wand an
ihrem dem Boden des Gehäuses zugewandten Ende, und die radial äußere Wand an ihrem
dem Boden des Gehäuses abgewandten Ende mittels Dichtungen gegenüber dem metallischen
Gehäuse abgedichtet sind.
[0007] Die Abdichtung zwischen der die Führungshülse bildenden zylindrischen Wand und dem
Boden des Gehäuses kann entfallen, wenn die beiden zylindrischen Wände zusätzlich
an ihren dem Boden des Gehäuses zugewandten Enden einen Radialflansch flüssigkeitsdicht
miteinander verbunden sind.
[0008] Besonders zweckmäßig kann es sein, das Innenteil so herzustellen, daß ein Teil von
ihm, der aus den beiden zylindrischen Wänden, dem dem Boden des Gehäuses zugewandten
Radialflansch und den beiden Kanälen besteht, bei seiner Herstellung durch Spritzgießen
unmittelbar in das metallische Gehäuse eingeformt wird und der andere Radialflansch
nachträglich, z. B. durch Schweißen daran befestigt wird.
[0009] Es muß in allen Fällen sichergestellt sein, daß eine Verdrehung zwischen dem Gehäuse
und dem Innenteil vermieden wird, damit stets die in der hohlzylindrischen Wandung
des Gehäuses vorgesehene radiale Ölzuführbohrung mit einer entsprechenden Öffnung
im Innenteil deckungsgleich bleibt. Dies kann dadurch erzielt werden, daß das Innenteil
mit einem axialen Vorsprung in eine Ausnehmung in der Innenfläche des Bodens des Gehäuses
eingreift.
[0010] Bei der vorher beschriebenen Variante, einen Teil des Innenteils unmittelbar in das
metallische Gehäuse einzuspritzen, besteht die Möglichkeit, in der hohlzylindrischen
Wandung des Gehäuses eine oder mehrere Radialbohrungen vorzusehen, in welche bei dem
Spritzprozeß polymerer Werkstoff eindringt und so die Verdrehsicherung bewirkt.
[0011] Eine Variante der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, daß das aus polymerem
Werkstoff bestehende Innenteil aus zwei Teilen gebildet ist, die jeweils aus konzentrisch
zueinander angeordneten zylindrischen Wänden, die an ihren einen Enden durch einen
Radialflansch miteinander verbunden sind, bestehen, welche so schachtelartig ineinander
gefügt sind, daß jeweils zwei miteinander korrespondierende Wände der beiden Teile
mit Vorspannung flüssigkeitsdicht aneinanderliegen, wobei zur Bildung der Kanäle in
wenigstens einer der miteinander in Kontakt stehenden Oberflächen der zylindrischen
Wände entsprechende Ausnehmungen vorgesehen sind. Die Ausnehmungen können als schraubenförmige
Wendel ausgeführt sein.
[0012] In diesem Falle hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, das eine Teil, welches
die Führungshülse bildet und welches damit mechanisch relativ stark beansprucht wird,
aus einem relativ harten polymeren Werkstoff, insbesondere mit Beifügung von Verstärkungsfasern
herzustellen, während das andere Teil, welches die Abdichtung gegenüber dem metallischen
Gehäuse übernimmt, aus einem Elastomer oder einem elastomerähnlichen Werkstoff gebildet
wird.
[0013] Um die beiden das Innenteil bildenden Einzelteile in axialer Richtung dauerhaft zusammenzuhalten,
können die beiden Teile mittels sich radial überdeckender Abschnitte formschlüssig
ineinandergeschnappt sein.
[0014] Ebenso kann bei allen Ausführungsvarianten das gesamte Innenteil mittels eines radialen
Vorsprunges formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung der hohlzylindrischen Wandung
des metallischen Gehäuses eingeschnappt sein. In manchen Fällen kann es zweckmäßig
sein, zur zusätzlichen Axialsicherung des Innenteiles einen metallischen Sicherungsring
vorzusehen, der in eine Umfangsnut der hohlzylindrischen Wandung des metallischen
Gehäuses eingesetzt ist und sich gegen das Innenteil abstützt.
[0015] Von Fall zu Fall kann es schließlich zweckmäßig sein, in die aus polymerem Werkstoff
bestehende Führungshülse des Innenteiles zusätzlich eine metallische Führungsbüchse
einzusetzen, um dort unerwünscht hohen Verschleiß zu vermeiden.
[0016] In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1, 3, 5 und 7 Längsschnitte durch erfindungsgemäße Ventilstößel und
Fig. 2, 4 und 6 Querschnitte entsprechend den in den jeweils vorhergehenden Figuren
angegebenen Schnittlinien.
[0017] Der in Fig. 1 dargestellte Stößel besteht aus dem tassenförmigen Gehäuse 1, welches
aus der hohlzylindrischen Wandung 2 und dem damit einstückigen Boden 3 gebildet ist.
In diesem Gehäuse 1 ist das Innenteil 4 aus polymerem Werkstoff untergebracht, welches
aus den beiden konzentrisch zueinander angeordneten zylindrischen Wänden 5 und 6 besteht,
von denen sich die Wand 5 gegen die hohlzylindrische Wandung 2 anlegt, während die
Wand 6 die Führungshülse für das eigentliche hydraulische Spielausgleichselement 7
bildet. Die beiden Wände 5 und 6 sind an ihrem dem Boden 3 des Gehäuses 1 abgewandten
Ende durch den Radialflansch 8 flüssigkeitsdicht verbunden. Das hydraulische Spielausgleichselement
7 besteht aus dem Außenkolben 9, der gleitend in der metallischen Führungsbüchse 10,
die formschlüssig in der zylindrischen Wand 6 untergebracht ist, geführt ist, und
der andererseits wiederum gleitend mit engem Spiel den Innenkolben 11 aufnimmt. Dieser
weist an seinem dem Boden zugewandten Ende einen zentrischen Ölvorratsraum 12 auf,
welcher mittels der Ausnehmung 13 in der Innenfläche des Bodens 3 in Flüssigkeitsverbindung
mit einem Ringraum 14 steht, der durch den Innenkolben 11 einerseits und die zylindrische
Wandung 6 andererseits begrenzt ist.
[0018] An den einander zugewandten Flächen der beiden zylindrischen Wände 5 und 6 sind an
jeweils einer Umfangsstelle sich axial erstreckende röhrchenartige Kanäle 15 und 16
vorgesehen, von denen der Kanal 15 an der zylindrischen Wand 5 an seinem dem Boden
benachbarten Ende frei in den äußeren Ölvorratsraum 17 mündet und an seinem entgegenge
setzten Ende in einer radialen Öffnung 18 endet, die sich mit einer radialen Ölzuführbohrung
19 in der hohlzylindrischen Wandung 2 deckt, während der an der Wand 6 angeordnete
Kanal 16 an seinem dem Boden des Gehäuses benachbarten Ende in einer radialen Öffnung
20 endet, die in den Ringraum 14 mündet, und an seinem entgegengesetzten Ende zum
äußeren Ölvorratsraum 17 hin offen ist.
[0019] Die Wand 6 ist an ihrem dem Boden 3 zugewandten Ende mittels einer Dichtung 21 gegenüber
dem metallischen Gehäuse abgedichtet. In gleicher Weise ist die Wand 5 an ihrem dem
Boden 3 abgewandten Ende mittels des Dichtringes 22 gegenüber der Wandung 2 abgedichtet.
Die Dichtung 22 wird durch den metallischen Sicherungsring 23, der in die Umfangsnut
24 der hohlzylindrischen Wandung 2 eingesetzt ist, vorgespannt.
[0020] An der Stelle, an der an dem Innenteil 4 der Längskanal 16 ausgeformt ist, ist in
dem Radialflansch 8 eine Öffnung zur Einführung des Formwerkzeuges vorgesehen, die
nachträglich durch eine eingesetzte Platte 25 verschlossen wurde.
[0021] Der Übersichtlichkeit halber wurde in Fig. 2 ebenso wie in den folgenden Fig. 4 und
6 das hydraulische Spielausgleichselement 7 weggelassen. Aus dem gleichen Grund wurde
in den Fig. 3 und 5 das Spielausgleichselement 7 lediglich in Ansicht dargestellt.
[0022] Die in den Fig. 3 und 4 dargestellt Ausführung unterscheidet sich von der vorhergehenden
in einigen Punkten. Zum einen wurde hier im Unterschied zur vorhergehenden Ausführung
ein zusätzlicher Radialflansch 26 vorgesehen, der die beiden zylindrischen Wände 5
und 6 zusätzlich an ihrem dem Boden 3 des Gehäuses 1 zugewandten Enden flüssigkeitsdicht
miteinander verbindet. Durch diese Maßnahme kann aus die zusätzliche Anordnung der
Dichtung 21 verzichtet werden. Zum anderen wurde das Bauteil, das aus den zylindrischen
Wänden 5 und 6, dem Radialflansch 26 und den Kanälen 15 und 16 besteht, dadurch hergestellt,
daß es durch Spritzgießen unmittelbar in das metallische Gehäuse 1 eingeformt wurde
und daß der weitere Radialflansch als kreisringförmige Platte 27 ausge bildet ist,
die nachträglich angebracht und z. B. durch Schweißen mittels Ultraschall mit dem
anderen Teil verbunden wurde.
[0023] Bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 wurde eine Verdrehsicherung zwischen dem
Gehäuse 1 und dem Innenteil vorgesehen, die dadurch bewerkstelligt wurde, daß ein
Vorsprung 28 an dem Innenteil 4 in eine Ausnehmung 29 des Bodens 3 eingreift.
[0024] Im Falle der Fig. 3 wurde die Verdrehsicherung dadurch bewirkt, daß beim Einspritzen
des Werkstoffes zur Bildung des Innenteiles 4 in das Gehäuse 1 dieser Werkstoff an
einer oder mehreren Umfangsstellen in Radialbohrungen 30 der Wandung 2 eingreift.
[0025] Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Variante ist das aus polymerem Werkstoff
bestehende Innenteil 4 aus zwei Teilen 31 und 32 gebildet, die jeweils aus zwei konzentrisch
zueinander angeordneten Wänden 33, 34 und 35, 36 die an ihren Enden durch je einen
Radialflansch 37, 38 miteinander verbunden sind, bestehen. Diese beiden Teile 31 und
32 sind so schachtelartig ineinandergefügt, daß jeweils zwei miteinander korrespondierende
Wände 32, 34 und 33, 35 der beiden Teile mit Vorspannung flüssigkeitsdicht aneinanderliegen.
Zur Bildung der Kanäle 15 und 16 sind in den zylindrischen Wänden 32 und 33 entsprechende
Ausnehmungen vorgesehen.
[0026] Wie schließlich die Fig. 7 zeigt, können die Kanäle 15 und 16 als schraubenförmige
Wendel ausgeführt sein.
[0027] Bei den Ausführungen nach den Fig.5 bis 7 sind die beiden das Innenteil 4 bildenden
Teile zum Zwecke ihrer gegenseitigen Axialsicherung formschlüssig ineinandergeschnappt.
Zu diesem Zweck übergreift die Wand 32 in ihrer Bohrung an ihrem freien Ende das innere
Teil mit einem Vorsprung 39. Gleichzeitig weist die Wand 32 an ihrem Außenmantel einen
Vorsprung 40 auf, der in eine Ausnehmung 41 in der Wandung 2 eingeschnappt ist.
1. Sich selbsttätig hydraulisch einstellender Ventilstößel, der in einer Führungsbohrung
eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, und gegen dessen eine
Stirnfläche ein Steuernocken anläuft, und der andererseits mit einer zweiten Stirnfläche
gegen das Ende eines Ventilschaftes anliegt, wobei der Ventilstößel aus einem tassenförmigen
Gehäuse besteht, welches eine hohlzylindrische Wandung umfaßt, die am einen Ende durch
einen Boden verschlossen ist, gegen welchen von außen der Steuernocken anläuft, wobei
in dem Gehäuse in einer zu der hohlzylindrischen Wandung konzentrischen Führungshülse,
die von einem äußeren Ölvorratsraum umgeben ist, das eigentliche Spielausgleichselement
längsverschieblich geführt ist, das mit seinem Ende gegen das Ende des Ventilschaftes
anliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel aus drei Hauptbauteilen besteht, nämlich aus
a) dem äußeren metallischen tassenförmigen Gehäuse (1)
b) einem darin untergebrachten, aus polymerem Werkstoff bestehenden Innenteil (4,
31, 32), welches die Führungshülse bildet und zusammen mit dem tassenförmigen Gehäuse
(1) den äußeren Ölvorratsraum (17) begrenzt, und
c) dem eigentlichen, in der Führungshülse längsverschieblich gelagerten Spielausgleichselement
(7).
2. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus polymerem Werkstoff bestehende Innenteil (4) zwei konzentrisch zueinander
angeordnete zylindrische Wände (5, 6) aufweist, von denen sich die eine dicht gegen
die Bohrungswand der hohlzylindrischen Wandung (2) des Gehäuses (1) anlegt, während
die andere die Führungs hülse für das eigentliche Spielausgleichselement (7) bildet,
und die beide wenigstens an ihren dem Boden (3) des Gehäuses (1) abgewandten Enden
durch einen Radialflansch (8, 27) flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind, und
wobei an den einander zugewandten Flächen der beiden zylindrischen Wände (5, 6) an
jeweils einer Umfangsstelle sich axial erstreckende, röhrchenartige Kanäle (15, 16)
vorgesehen sind, von denen der an der radial äußeren zylindrischen Wand (5) angeordnete
Kanal (15) an seinem dem Boden (3) des Gehäuses benachbarten Ende frei in den äußeren
Ölvorratsraum (17) mündet und an seinem entgegengesetzten Ende in einer radialen Öffnung
(18) endet, die sich mit einer radialen Ölzuführbohrung (19) in der hohlzylindrischen
Wandung (2) des Gehäuses (1) deckt, während der an der Führungshülse angeordnete Kanal
(16) an seinem dem Boden (3) des Gehäuses (1) benachbarten Ende in einer radialen
Öffnung (20) endet, die in das Innere der Führungshülse mündet, und an seinem entgegengesetzten
Endezum äußeren Ölvorratsraum (17) hin offen ist.
3. Ventilstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Führungshülse bildende zylindrische Wand (6) an ihrem dem Boden (3)
des Gehäuses (1) zugewandten Ende, und die radial äußere Wand (5) an ihrem dem Boden
(3) des Gehäuses (1) abgewandten Ende mittels Dichtungen (21, 22) gegenüber dem metallischen
Gehäuse (1) abgedichtet sind.
4. Ventilstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zylindrischen Wände (5, 6) zusätzlich an ihren dem Boden (3) des
Gehäuses (1) zugewandten Enden durch einen Radialflansch (26) flüssigkeitsdicht miteinander
verbunden sind.
5. Ventilstößel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des aus polymeren
Werkstoff bestehenden Innenteils (4), der aus den beiden zylindrischen Wänden (5,
6), dem dem Boden (3) des Gehäuses (1) zugewandten Radialflansch (26) und den beiden
Kanälen (15, 16) besteht, bei seiner Herstellung durch Spritzgießen unmittelbar in
das metallische Gehäuse (1) eingeformt ist, und der andere Radialflansch (27) nachträglich,
z.B. durch Schweißen daran befestigt ist.
6. Ventilstößel nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (4) mit einem axialen Vorsprung (28) in eine Ausnehmung (29) in
der Innenfläche des Bodens (3) des Gehäuses (1) eingreift.
7. Ventilstößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Werkstoff in eine oder mehrere Radialbohrungen (30) der hohlzylindrischen
Wandung (2) des Gehäuses (1) eingreift.
8. Ventilstößel nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichent, daß das aus polymerem Werkstoff bestehende Innenteil aus zwei Teilen (31, 32) gebildet
ist, die jeweils aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten zylindrischen Wänden
(33, 34 und 35, 36), die an ihren einen Enden durch je einen Radialflansch (37, 38)
miteinander verbunden sind, bestehen, welche so schachtelartig ineinandergefügt sind,
daß jeweils zwei miteinander korrespondierende Wände (33, 35 und 34, 36) der beiden
Teile (31, 32) mit Vorspannung flüssigkeitsdicht aneinanderliegen, wobei zur Bildung
der Kanäle (15, 16) in wenigstens einer der miteinander in Kontakt stehenden Oberflächen
der zylindrischen Wände (33, 35 und 34, 36) entsprechende Ausnehmungen (15, 16) vorgesehen
sind.
9. Ventilstößel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,, daß die Ausnehmungen (42, 43) als schraubenförmige Wendel ausgeführt sind.
10. Ventilstößel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil (31), welches die Führungshülse bildet, aus einem relativ harten
polymeren Werkstoff, insbesondere mit Verstärkungsfasern besteht, während das andere
Teil (32), welches die Abdichtung gegenüber dem metallischen Gehäuse (1) übernimmt,
aus einem Elastomer oder einem elastomerähnlichen Werkstoff gebildet ist.
11. Ventilstößel nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Teile (31, 32) mittels sich radial überdeckender Abschnitte (39) formschlüssig ineinandergeschnappt
sind.
12. Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil mittels eines radialen Vorsprunges (40) formschlüssig in eine
entsprechende Ausnehmung (41) der hohlzylindrischen Wandung (2) des metallischen
Gehäuses (1) eingeschnappt ist.
13. Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Axialsicherung des Innenteiles ein metallischer Sicherungsring (23) vorgesehen
ist, der in eine Umfangsnut (24) der hohlzylindrischen Wandung (2) des metallischen
Gehäuses (1) eingesetzt ist und sich gegen das Innenteil (4) abstützt.
14. Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Führungshülse des Innenteiles (4) eine metallische Führungsbüchse (10)
eingesetzt ist.