DE102010021394A1

DE102010021394A1 - Pump element for use in hydraulic system for controlling gas exchange valve at reciprocating piston internal combustion engine, has metallic piston guiding unit attached at metal housing by pressing connection

Info

Publication number: DE102010021394A1
Application number: DE201010021394
Authority: DE
Inventors: Marco Meisborn; Robert Seeger; Jens Lang; Calin Petru Itoafa
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2011-12-01

Abstract

The element has a piston (3) moving a spring (7) by an actuating unit, and a metallic piston guiding unit (2) accommodating a piston (3). The metallic piston guiding unit is attached at a metal housing (1) by a pressing connection. The piston guiding unit and/or a region of the metal housing comprises a channel-shaped groove (9), where the region accommodates the piston guiding unit. A pressing seat is selected in such a manner that a substance of the metal housing or the piston guiding unit is guided into the groove during pressing of the piston guiding unit into the housing.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Pumpenelement mit einem mittels eines Betätigungsteils und einer Feder bewegbaren Kolben und einer den Kolben aufnehmenden, vorzugsweise metallischen Kolbenführungseinheit, die in einem Metallgehäuse befestigbar ist, wobei das Pumpenelement Bestandteil eines hydraulischen Systems zur Steuerung von Gaswechselventilen an Hubkolbenbrennkraftmaschinen ist.Pump element with a piston movable by means of an actuating part and a spring and a piston receiving, preferably metallic piston guide unit which can be fastened in a metal housing, wherein the pump element is part of a hydraulic system for controlling gas exchange valves on reciprocating internal combustion engines.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ein derartiges Pumpenelement und dessen Befestigung ist durch das MultiAir-System des Fiat-Konzerns bekannt, veröffentlicht unter www.fiat.de/cgibin/pbrand.dll/Fiat_GERMANY/news „Presse- und Öffentlichkeitsarbeit”, Januar 2010 . Bei diesem System weist die Kolbenführungseinheit ein Außengewinde auf und ist mit diesem in einer Öffnung des Gehäuses eingeschraubt.Such a pump element and its attachment is known by the MultiAir system of the Fiat Group, published under www.fiat.de/cgibin/pbrand.dll/Fiat_GERMANY/news "Press and Public Relations", January 2010 , In this system, the piston guide unit has an external thread and is screwed with this in an opening of the housing.

Durch die Kräfte, Querkräfte des Betätigungsteils und Druckkräfte aufgrund des hydraulischen Druckes, besteht das Problem, dass die Verschraubung sich löst, wenn die Vorspannkraft durch Plastifizierung, Temperatureinflüsse und Kriechen abgebaut wird. Die Befestigung ist weiter fertigungstechnisch aufwändig, da sowohl an der Kolbenführungseinheit als auch im Gehäuse ein Gewinde geschnitten werden muss. Weiterhin ist auch der Montageaufwand durch enge einzuhaltende Parameter schwierig.Due to the forces, transverse forces of the operating part and pressure forces due to the hydraulic pressure, there is the problem that the screw is released when the preload force is reduced by plasticization, temperature influences and creep. The attachment is further production-consuming, since both the piston guide unit and in the housing a thread must be cut. Furthermore, the assembly effort is difficult due to tight parameters to be observed.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Befestigung der Kolbenführungseinheit im Metallgehäuse so zu verbessern, dass die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden und eine stabile dauerhafte Befestigung mit einfachen Mitteln und kostengünstig erreicht wird.The object of the invention is therefore to improve a fastening of the piston guide unit in the metal housing so that the disadvantages described above are avoided and a stable permanent attachment is achieved by simple means and cost.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Befestigung der Kolbenführungseinheit im Metallgehäuse mittels einer Pressverbindung erfolgt, wobei eine kraftschlüssige und eine formschlüssige Verbindung zweckmäßig sind.The object of the invention is achieved in that the attachment of the piston guide unit takes place in the metal housing by means of a press connection, wherein a non-positive and a positive connection are appropriate.

In vorteilhafter Weise bilden die kraftschlüssige und die formschlüssige Verbindung eine Baueinheit.Advantageously, the non-positive and the positive connection form a structural unit.

Dabei werden durch die kraftschlüssige Verbindung, die vorzugsweise als Pressverbindung ausgebildet ist, die Radialkräfte, die üblicherweise von dem Betätigungsteil des Kolbens hervorgerufen werden, aufgenommen, während die formschlüssige Verbindung, die axialen Betriebskräfte, insbesondere Druckkräfte aufnimmt. Die Radialkräfte werden durch das Betätigungsteil, das als Kipphebel oder Schlepphebel oder als Stößelelement ausgebildet ist, verursacht.In this case, the radial forces, which are usually caused by the actuating part of the piston, received by the frictional connection, which is preferably designed as a press connection, while the positive connection, the axial operating forces, in particular absorbs pressure forces. The radial forces are caused by the actuating part, which is designed as a rocker arm or drag lever or as a plunger element.

In vorteilhafter Weise weist die Kolbenführungseinheit und/oder der die Kolbenführungseinheit aufnehmende Bereich des Metallgehäuses, das auch aus Leichtmetall hergestellt sein kann, zumindest eine rillenförmige Nut auf. Es können auch mehrere rillenförmige Nuten vorgesehen sein, die ringförmig oder spiralförmig ausgeführt sind.Advantageously, the piston guide unit and / or the piston guide unit receiving portion of the metal housing, which may also be made of light metal, at least one groove-shaped groove. It can also be provided a plurality of groove-shaped grooves, which are designed annular or spiral.

Die Befestigung erfolgt dadurch, dass die Kolbenführungseinheit in die Öffnung des Metallgehäuses eingepresst und dabei der Presssitz so gewählt ist, dass der Werkstoff des Gehäuses oder der Kolbenführungseinheit in die rillenförmige oder rillenförmigen Nuten eintritt. Aufgrund dieser Befestigungsart ist es nicht mehr, wie bei einem Gewinde, erforderlich, dass der Außenumfang der Kolbenführungseinheit kreiszylindrisch ausgeführt ist. Der Außenumfang kann auch viereckig oder mehreckig sein, wobei die Nuten entsprechend anzupassen sind.The fastening takes place in that the piston guide unit is pressed into the opening of the metal housing and while the interference fit is selected so that the material of the housing or the piston guide unit enters the groove-shaped or groove-shaped grooves. Due to this type of fastening, it is no longer necessary, as in the case of a thread, for the outer circumference of the piston guide unit to be circular-cylindrical. The outer circumference may also be square or polygonal, the grooves must be adjusted accordingly.

Die Befestigung ist dabei so ausgeführt, dass die kraftschlüssige und die formschlüssige Verbindung eine Baueinheit bilden, d. h. auf dem Außenmantel der Kolbenführungseinheit können die rillenförmige oder rillenförmigen Nuten angebracht sein, so dass beim Einpressen der Kolbenführungseinheit in die entsprechende Öffnung des Metallgehäuses der Werkstoff in die rillenförmigen Nuten eintritt, die Pressverbindung für die kraftschlüssige Verbindung erhalten bleibt.The attachment is designed so that the frictional and the positive connection form a structural unit, d. H. on the outer surface of the piston guide unit, the groove-shaped or groove-shaped grooves may be attached, so that when pressing the piston guide unit into the corresponding opening of the metal housing, the material enters the grooved grooves, the press connection is retained for the frictional connection.

Es können aber auch getrennte Baueinheiten für die kraftschlüssige und die formschlüssige Verbindung vorgesehen sein, wobei sie sich hintereinander auf dem gleichen Durchmesser oder an einer im Durchmesser abgesetzten Stelle befinden können. Dabei kann beispielsweise in einer Stufenbohrung des Metallgehäuses und einem Stufendurchmesser der Kolbenführungseinheit oder Kolbenführungshülse eine Clinch-Nut eingearbeitet sein, wobei in Einpressrichtung vor oder hinter der Clinch-Nut eine solche Überdeckung im Presssitz vorgesehen ist, dass der Werkstoff in die Clinch-Nut eintritt.But it can also be provided separate units for the frictional and the positive connection, where they can be located one behind the other on the same diameter or at a remote location in diameter. In this case, for example, be incorporated in a stepped bore of the metal housing and a step diameter of the piston guide unit or piston guide sleeve, a clinch groove, wherein in the press-in before or behind the clinch groove such a cover is provided in a press fit, that the material enters the clinch groove.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.For further explanation of the invention reference is made to the drawings, in which embodiments of the invention are shown in simplified form.

Es zeigen: Show it:

1: einen Schnitt durch einen Kolben und eine Kolbenführungseinheit, die mehrere rillenförmige Nuten aufweist und in ein Metallgehäuse eingepresst ist, 1 Fig. 1: a section through a piston and a piston guide unit having a plurality of groove-shaped grooves and pressed into a metal housing,

2: einen Schnitt ähnlich 1, bei der die kraftschlüssige und die formschlüssige Verbindung räumlich getrennt sind, und 2 : a cut similar 1 , in which the frictional and the positive connection are spatially separated, and

3: einen Ausschnitt aus der formschlüssigen Verbindung in vergrößertem Maßstab. 3 : a section of the positive connection in an enlarged scale.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In den 1 bis 3 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Metallgehäuse bezeichnet, das eine Stufenbohrung aufweist, in der eine Kolbenführungseinheit 2 eingesetzt ist, die als Kolbenführungshülse ausgebildet ist. In der Kolbenführungseinheit 2 ist ein Kolben 3 geführt, der hohl ausgebildet ist und einen Stößelkopf 4 aufweist, der mit einem nicht näher dargestellten Kipphebel 5 in Wirkverbindung steht. Der Kipphebel 5 steht, nicht dargestellt, mit einem Nocken oder Exzenter der Hubkolbenbrennkraftmaschine in Antriebsverbindung. Das Metallgehäuse 1 ist vorzugsweise aus Leichtmetall hergestellt. Die Kolbenführungseinheit 2 bzw. die Kolbenführungshülse weist einen Bund 6 auf, der mit dem Metallgehäuse 1 einen Anschlag bildet. Anstelle des Bundes kann auch eine Unterlegscheibe eingebaut sein, da die Kolbenführungseinheit 2 in der Tiefe auch durch einen stirnseitigen Anschlag zwischen der Kolbenführungseinheit 2 und dem Metallgehäuse 1 begrenzt sein kann. Auf dem Bund 6 oder der Unterlegscheibe stützt sich eine Feder 7 ab, die weiterhin mit einem Federteller 8 in Verbindung steht, der am Kolben 3 abgestützt ist und die Auswärtsbewegung des Kolbens und damit die Verbindung des Stößelkopfes 4 mit dem Kipphebel 5 sicherstellt. Auf dem zylindrischen Mantelteil der Kolbenführungseinheit 2 sind rillenförmige Nuten 9 eingearbeitet, wobei die Überdeckung des Presssitzes zwischen der Kolbenführungseinheit 2 und dem Metallgehäuse 1 so gewählt ist, dass während des Einpressens Werkstoff aus dem Metallgehäuse 1 in die rillenförmigen Nuten 9 eintritt und damit sowohl eine axiale als auch eine radiale Festlegung der Kolbenführungseinheit 2 im Metallgehäuse 1 sichergestellt ist. Die Überdeckung des Presssitzes ist natürlich auch davon abhängig, welche Werkstoffe sowohl die Kolbenführungseinheit als auch das Metallgehäuse vorgesehen sind. Vorzugsweise sind das Metallgehäuse 1 aus Leichtmetall und die Kolbenführungseinheit 2 aus gehärtetem Stahl hergestellt.In the 1 to 3 is, as far as shown in detail, with 1 a metal housing, which has a stepped bore, in which a piston guide unit 2 is used, which is designed as a piston guide sleeve. In the piston guide unit 2 is a piston 3 guided, which is hollow and a plunger head 4 having, with a not shown rocker arm 5 is in active connection. The rocker arm 5 is, not shown, with a cam or eccentric Hubkolbenbrennkraftmaschine in drive connection. The metal case 1 is preferably made of light metal. The piston guide unit 2 or the piston guide sleeve has a collar 6 on that with the metal case 1 makes a stop. Instead of the federal government may also be a washer installed, since the piston guide unit 2 in depth also by a frontal stop between the piston guide unit 2 and the metal case 1 may be limited. On the bunch 6 or the washer supports a spring 7 off, which continues with a spring plate 8th communicating with the piston 3 is supported and the outward movement of the piston and thus the connection of the plunger head 4 with the rocker arm 5 ensures. On the cylindrical shell part of the piston guide unit 2 are grooved grooves 9 incorporated, wherein the overlap of the interference fit between the piston guide unit 2 and the metal case 1 is chosen so that during pressing material from the metal housing 1 in the groove-shaped grooves 9 enters and thus both an axial and a radial fixing of the piston guide unit 2 in the metal case 1 is ensured. The overlap of the press fit is of course also dependent on which materials are provided both the piston guide unit and the metal housing. Preferably, the metal housing 1 made of light metal and the piston guide unit 2 made of hardened steel.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den 2 und 3 schließt sich an den zylindrischen Mantelteil der Kolbenführungseinheit 2 ein Bereich mit verringertem Durchmesser der Kolbenführungseinheit 2 und verringerter Bohrung im Metallgehäuse 1 an. In diesem Bereich ist in die Kolbenführungseinheit 2 eine Clinch-Nut 10 eingearbeitet. Der darüber liegende Bereich, aber noch in der Stufenbohrung zwischen dem Metallgehäuse 1 und Kolbenführungseinheit 2, weist eine solche Überdeckung auf, dass beim Einpressen der Kolbenführungseinheit 2 in das Metallgehäuse 1 Werkstoff in die Clinch-Nut 10 eintritt, so dass dieser Bereich die formschlüssige Verbindung herstellt, während der darüber liegende Bereich als Presssitz ausgebildet ist, der die kraftschlüssige Verbindung herstellt.In the embodiment according to the 2 and 3 joins the cylindrical shell part of the piston guide unit 2 an area of reduced diameter of the piston guide unit 2 and reduced bore in the metal housing 1 at. In this area is in the piston guide unit 2 a clinch groove 10 incorporated. The overlying area, but still in the stepped bore between the metal housing 1 and piston guide unit 2 , Has such an overlap that when pressing the piston guide unit 2 in the metal case 1 Material in the clinching groove 10 occurs, so that this area produces the positive connection, while the overlying area is formed as a press fit, which establishes the non-positive connection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Metallgehäusemetal housing
22: KolbenführungseinheitPiston guide unit
33: Kolbenpiston
44: Stößelkopfram head
55: Kipphebelrocker arm
66: BundFederation
77: Federfeather
88th: Federtellerspring plate
99: rillenförmige Nutengrooved grooves
1010: Clinch-NutClinching Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

www.fiat.de/cgibin/pbrand.dll/Fiat_GERMANY/news "Press and Public Relations", January 2010 [0002]

Claims

Pump element with a by means of an actuating part and a spring ( 7 ) movable piston ( 3 ) and one the piston ( 3 ) receiving, preferably metallic piston guide unit ( 2 ), which are housed in a metal housing ( 1 ), wherein the pump element is part of a hydraulic system for controlling gas exchange valves on reciprocating internal combustion engines, characterized in that the attachment of the piston guide unit ( 2 ) in the metal housing ( 1 ) takes place by means of a press connection.

Pump element according to claim 1, characterized in that the attachment has a non-positive and a positive connection.

Pump element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the non-positive and the positive connection form a structural unit.

Pump element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piston guide unit ( 2 ) and / or the piston guide unit ( 2 ) receiving area of the metal housing ( 1 ) at least one grooved groove ( 9 ) having.

Pump element according to claim 4, characterized in that the press fit is selected so that when pressing in the Kobenführungseinheit ( 2 ) in the metal housing ( 1 ) the material of the metal housing ( 1 ) or the piston guide unit ( 2 ) in the groove-shaped or grooved groove (s) ( 9 ) entry.

Pump element according to one of claims 4 or 5, characterized in that the groove-shaped groove or grooves are made annular or spiral.

Pump element according to one of the preceding claims, characterized in that the non-positive and the positive connection are designed as separate units.

Pump element according to claim 7, characterized in that the structural units in the longitudinal direction of the piston guide unit ( 2 ) are arranged one behind the other.

Pump element according to one of the preceding claims, characterized in that at the positive connection a clinching groove ( 10 ) is provided.

Pump element according to claim 9, characterized in that in the press-in before or behind the clinch groove ( 10 ) the interference fit has such an overlap that the material of the metal housing ( 1 ) or the piston guide unit ( 2 ) in the clinch groove ( 10 ) entry.