Sich selbsttätig hydraulisch einstellender Ventilstössel

Abstract

 Bei einem sich selbsttätig hydraulich einstellenden 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 in der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung (2) ein Radialflansch (4) vorgesehen ist, der in einer zu der hohlzylindrischen Wandung (2) konzentrischen Bohrung (5) das eigentliche hydraulische Spielausgleichselement (6) längsverschieblich aufnimmt, wird zur Vereinfachung der Herstellung bei gleichzeitiger Ver­ringerung der Masse der Radialflansch (4) als gesondertes Bauteil aus einem Werkstoff ausgebildet, der einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl, insbesondere ähnlich dem von Aluminium aufweist, und daß er mit seiner Außenmantelfläche (7) flüssigkeitsdicht in die Bohrung der hohlzylindrischen Wandung (2) eingesetzt und dort fixiert ist.

Beschreibung

[0001] 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 Bodem in der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung ein Radialflansch vorgesehen ist, der in einer zu der hohlzylindrischen Wandung konzentrischen Bohrung das eigentliche hydraulische Spielausgleichselement längsverschieblich aufnimmt.

[0002] Ein solcher Ventilstößel ist bereits bekannt geworden. Bei ihm 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 (US-PS 35 09 858).

[0003] Bei einer weiteren bekannten Ausführung 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 (DE-OS 18 08 000).

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Ventilstößel zu schaffen, der bei einfachster und preiswertester Herstellung eine äußerst geringe Masse aufweist.

[0005] Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß der Radialflansch als gesondertes Bauteil aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl, insbesondere ähnlich dem von Aluminium aufweist, und daß dieser mit seiner Außenmantelfläche flüssigkeitsdicht in die Bohrung der hohlzylindrischen Wandung eingesetzt und dort fixiert ist. 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.

[0006] Die Tatsache, daß der Radialflansch einen höheren Ausdehnungskoeffizi­enten als die hohlzylindrische Wandung besitzt, kann gleichzeitig für einen weiteren Vorteil ausgenutzt werden. 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 kann dieser Nachteil dadurch umgangen oder wenigstens verringert werden, daß die Wanddicke der hohlzylindrischen Wandung wenigstens in dem Längsbereich, in dem der Radialflansch angeordnet ist, so dünnwandig ausgebildet ist, daß der Radialflansch bei Wärmeausdehnung in der Lage ist, die Wandung elastisch nach außen aufzuweiten. 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] Falls es für zweckmäßig gehalten wird, den aus Kunststoff bestehenden Radialflansch z. B. aus spritztechnischen Gründen in seinem Querschnitt zu reduzieren, kann der Radialflansch mit mehreren über den Umfang ver­teilten Ausnehmungen versehen sein.

[0010] Die erfindungsgemäße Konstruktion läßt es darüberhinaus zu, in einfacher Weise eine zusätzliche Auslaufsicherung für den ringförmigen Ölvorrats­raum vorzusehen, ohne daß es dazu eines wesentlichen Mehraufwandes bedarf. Es muß hierzu vielmehr nur der Radialflansch in der Nähe seiner Außenmantelfläche mit einem sich axial bis in die Nähe des Bodens erstreckenden hohlzylindrischen Kragen versehen sein, der an wenigstens einer Umfangsstelle zusammen mit der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung einen Längskanal für die Ölzuführung begrenzt, in welchen im Bereich des Radialflansches eine von der Ölzuführnut ausgehende Bohrung mündet.

[0011] In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand von drei Längsschnitten bei­spielhaft dargestellt.

[0012] 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.

[0013] Während das tassenförmige Gehäuse selbst aus Stahl besteht, ist der Radialflansch 4 aus einem polymeren Werkstoff hergestellt.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] In Figur 3 ist schließlich eine weitere Variante gezeigt, bei welcher der Radialflansch 4 zunächst an seiner dem Boden 3 zugewandten Seite mit mehreren über den Umfang verteilten Ausnehmungen 13 versehen ist. Darüberhinaus ist der Radialflansch 4 in der Nähe seiner Außenmantelfläche mit einem sich axial bis in die Nähe des Bodens 3 erstreckenden hohlzylindrischen Kragen 14 versehen, der wenigstens an einer Umfangsstelle zusammen mit der Bohrung der hohlzylindrischen Wan­dung 2 einen Längskanal 15 für die Ölzuführung in den Ölvorratsraum 16 begrenzt, wobei in den Längskanal 15 im Bereich des Radialsflansches 4 eine von der Ölzuführnut 10 ausgehende Bohrung 17 mündet.

Ansprüche

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 in der Bohrung der hohlzylindrischen Wan­dung (2) ein Radialflansch (4) vorgesehen ist, der in einer zu der hohlzylin­drischen Wandung (2) konzentrischen Bohrung (5) das eigentliche hydrau­lische Speilausgleichselement (6) längsverschieblich aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialflansch (4) als gesondertes Bauteil aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der einen höheren Ausdehnungskoeffizi­enten als Stahl, insbesondere ähnlich dem von Aluminium aufweist, und daß er mit seiner Außenmantelfläche (7) flüssigkeitsdicht in die Bohrung der hohlzylindrischen Wandung (2) eingesetzt und dort fixiert ist.

2. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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.

3. 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.

4. Ventilstößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ sprung der hohlzylindrischen Wandung (2) durch eine Umfangswulst (9) gebildet ist, die in der Außenmantelfläche der hohlzylindrischen Wandung (2) eine Ölzuführnut (10) begrenzt.

5. Ventilstößel nach Anspruch 1, 3 oder 4, 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.

6. Ventilstößel nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialflansch (4) mit mehreren über den Umfang verteilten Ausnehmungen (13) versehen ist.

7. Ventilstößel nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Radialflansch (4) in der Nähe seiner Außenmantelfläche (7) mit einem sich axial bis in die Nähe des Bodens (3) erstreckenden hohlzylindrischen Kragen (14) versehen ist, der an wenigstens einer Um­fangsstelle zusammen mit der Bohrung der hohlzylindrischen Wandung (2) einen Längskanal (15) für die Ölzuführung begrenzt, in welchen im Bereich des Radialflansches (4) eine von der Ölzuführnut (10) ausgehende Bohrung (17) mündet.

Zeichnung