DE9306685U1 - Stößel - Google Patents
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
8522 Herzogenaurach
ANR 17 17 332
2445-11-DE
Stößel
Die Erfindung betrifft einen Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
mit einem kreisringförmigen und einem kreisförmigen Bodenabschnitt, die konzentrisch zueinander angeordnet und jeweils von
Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar sind, wobei ein zentraler
Nocken kleinen Hubes zur Beaufschlagung des kreisförmigen und zumindest ein neben diesem angeordneter Nocken größeren Hubes zur
Beaufschlagung des kreisringförmigen Bodenabschnittes dienen, wobei der Stößel über ein mit dem kreisringförmigen Bodenabschnitt verbundenes
hohlzylindrisches Hemd in einer Bohrung eines Zylinderkopfes
geführt ist, während der kreisförmige Bodenabschnitt an seiner den Nocken abgewandten Stirnfläche eine Führungshülse mit einem darin
angeordneten Spielausgleichselement aufnimmt, und wobei die mit den beiden Bodenabschnitten versehenen Einheiten relativ zueinanander
verschiebbar und durch radial verlagerbare Koppelmittel aneinander koppelbar sind.
Ein derartiger Stößel geht aus der DE-A-42 06 166 hervor. Dieser besteht aus einem zweigeteilten Gehäuse, dessen Boden durch zumindest
zwei Nocken unterschiedlichen Hubverlaufes beaufschlagbar ist. Die
Kopplung beider Gehäuseteile erfolgt über in Radialrichtung wirkende und mit Stiften versehene Kolben. Im entkoppelten Zustand vollzieht
das äußere Gehäuseteil einen Leerhub. Das innere Gehäuseteil folgt der Kontur des inneren Nockens. Das Ventil vollzieht einen kleineren Hub.
Sollte nun der gattungsgemäße Stößel hydraulisch wirkend ausgelegt
werden, um ein eventuell vorhandenes Ventilspiel auszugleichen, können keine oder nur aufwendige Maßnahmen zur Ölzufuhr zu dem Hydraulik-
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element getroffen werden. In diesem Fall wäre eine zweite, separate
Ölzuleitung, ausgehend vom Tassenhemd zu dem Kolben bzw. zum Spielausgleichselement,
vorzusehen, kombiniert mit separaten Ansteuerleitungen im Zylinderkopf.
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Von Nachteil bei dem aus der obengenannten Druckschrift vorbekannten
Stößel ist es ebenfalls, daß keine Maßnahmen einer axialen Wegbegrenzung oder Verliersicherung für die beiden Verriegelungselemente entnehmbar
sind. Des weiteren steht dem außenliegenden Nocken zur Betätigung des äußeren Gehäuseteiles auf dem Boden, aufgrund seiner planen
Gestaltung, nur eine begrenzte Aufstandsfläche zur Verfügung. Um die
während der Auswanderung des Nockens auf dem Boden des Stößels benötigte Fläche zu garantieren, und die gewünschten Ventilerhebungskurven
zu realisieren, wäre eine in Nockenwellenrichtung gesehen zylindrische
Bodengestaltung erwünscht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stößel der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten
Nachteile beseitigt sind und bei dem insbesondere ein einfach und zuverlässig gestalteter Koppelmechanismus mit gleichzeitiger gemeinsamer
Ansteuerung des Hydraulikelementes gegeben ist, wobei ebenfalls
die erforderlichen Ventilerhebungskurven garantiert sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im kreisförmigen
und kreisringförmigen Bodenabschnitt radial verlaufende, in einer Grundkreisphase der Nocken fluchtende, Bohrungen angeordnet sind, die
zumindest einen durch ein Druckmittel gegen Federkraft verschiebbaren Kolben als Kuppelmittel aufnehmen und daß der Kolben im Falle des
Koppeins beider Einheiten in Radialrichtung derart verschieblich ausgebildet ist, daß er mit seiner Außenmantelfläche eine sich in
Axialrichtung erstreckende, ringförmige Trennfläche zwischen beiden Einheiten übergreift. Durch diese Ausgestaltung ist ein einfach wirkender
Koppelmechanismus für die beiden Elemente gegeben. Dadurch, daß die Böden dieser Elemente in Nockenwellenrichtung gesehen zylindrisch
ausgebildet sind, werden auf einfache Art und Weise die gewünschten Ventilerhebungskurven garantiert, da nun der Boden die für den Nocken
erforderliche Aufstandsfläche aufweist. Die Ansteuerung bzw. Schaltung
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des Stößels soll in Abhängigkeit solcher Betriebszustände wie Motordrehzahl,
Last und Temperatur erfolgen. Dabei wird im unteren Drehzahl- und Lastbereich zumindest ein Einlaßventil auf eine Ventilerhebungskurve
mit niedrigem Hub und kleinem Öffnungswinkel umgeschaltet bzw. völlig außer Betrieb gesetzt. Somit wird die Gemischbildung und
Verbrennung durch den sich ausbildenden Drall im Brennraum insgesamt günstig beeinflußt. Die höheren Einströmgeschwindigkeiten aufgrund
kleinerer Öffnungsquerschnitte können ferner zu einer verbesserten Zerstäubung und Verdampfung des Gemischs führen. Diese Effekte wirken
sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission aus. Denkbar und in den Schutzumfang dieser Erfindung mit einbezogen
soll auch eine Lösung sein, bei der über die Gestaltung der Nockenkontur und des mit ihr zusammenwirkenden Stößels im mittleren Drehzahlbereich
eine Ventil hubkurve für hohes Motordrehmoment und bei hohen
Drehzahlen eine Ventilhubkurve für hohe Motorleistung durch Umschalten
des Stößels realisiert ist. Diese hier genannten Maßnahmen führen letztendlich zu einer Wirkungsgrad- bzw. Leistungsoptimierung sowie zu
einer Minderung der Schadstoffemission der Brennkraftmaschine.
Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche
2 bis 17 und werden hier folgend näher beschrieben.
So ist es nach Anspruch 2 vorgesehen, daß als Druckmittel Hydrauliköl
verwendet wird, wobei zur Versorgung eines zentrischen Öl Vorratsraumes des Spielausgleichselementes und zur Beaufschlagung der Kolben eine
gemeinsame Versorgungsleitung für das Druckmittel, ausgehend von einer Zuführbohrung durch das Hemd, vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme
kann auf das zur Schmierung der Brennkraftmaschine vorgesehene und gleichzeitig zur Befüllung des hydraulischen Spielausgleichselementes
dienende Hydrauliköl zurückgegriffen werden. Es wird nur eine Ölpumpe
benötigt, deren Fördermenge und -leistung gegebenenfalls dem erhöhten
Bedarf angepaßt werden kann. Denkbar sind jedoch auch andere Druckmittel wie Bremsflüssigkeit oder ähnliche, jedoch ist in diesem Falle
eine separate Ansteuerung des die Kopplung der Einheiten bewirkenden Mechanismus erforderlich. Dadurch, daß eine gemeinsame Versorgungsleitung
für das Druckmittel zu dem Mechanismus und dem Spielaus-
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gleichselement im Stößel vorgesehen ist, ist der Fertigungsaufwand
minimiert.
Es kann auf die im Zylinderkopf ohnehin vorhandene eine Ansteuerleitung
für Druckmittel zum hydraulisch wirkenden Stößel zurückgegriffen werden. Die Kopplung des kreisringförmigen Bodenabschnittes an den
kreisförmigen wird beispielsweise bei einer Kurbelwellendrehzahl von
2.500 U/min realisiert. Bis zu dieser Drehzahl ist in der Versorgungsgalerie für Druckmittel für den Stößel im Zylinderkopf ein Drosselven-
til geschaltet. Dieses hält den Druck an Hydrauliköl in der Galerie
bis auf einen bestimmten Wert, wie 0,5 bar, gedrosselt. Bis zu diesem Druck werden die Kolben durch Federkraft in ihrer Bohrung im kreisförmigen
Bodenabschnitt gehalten und der zweigeteilte Stößel ist entriegelt.
Wird nun die obengenannte Drehzahl überschritten, öffnet das Drosselventil
und gibt den normal anstehenden Druck des Hydrauliköls frei. Der bis dahin wirkende Öldruck ist so bemessen, daß die Funktionstüchtigkeit
des hydraulischen Spielausgleichselementes im Stößel sowie die Motorschmierung garantiert ist. Der nun anstehende Druck an Hydraul
iköl wird genutzt, um den jeweiligen Kolben entgegen der Federkraft
in Radialrichtung so zu verschieben, daß er mit seiner Außenmantelfläche die sich in Axialrichtung erstreckende und ringförmige
Trennfläche zwischen beiden Einheiten übergreift und in dieser Position verharrt. In dem so geschalteten Fall sind die beiden Elemente
formschlüssig verbunden, es wirkt jetzt das hier vorgesehene äußere Nockenpaar mit seinem großen Hub auf das Ventil. Unterschreitet die
Drehzahl den obengenannten Schaltpunkt, wird der Öldruck wieder gedrosselt und der Stößel entkoppelt.
Nach Anspruch 3 ist es vorgesehen, daß sich vom kreisringförmigen Bodenabschnitt in eine von den Nocken abgewandte Richtung ein hülsenförmiger,
konzentrischer Ansatz erstreckt, in dessen Bohrungsfläche die Führungshülse des kreisförmigen Bodenabschnittes aufgenommen ist,
wobei in Anspruch 4 fortgeführt ist, daß in einem Ringraum, welcher in Radialrichtung zwischen dem konzentrischen Ansatz und dem Hemd
verläuft, ein im Querschnitt gesehen umgekehrt U-förmiges und ringför-
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miges Blechteil angeordnet ist, dessen Boden einen ersten Ölvorratsraum
in Richtung zum kreisringförmigen Bodenabschnitt begrenzt, daß das Blechteil mit seinen Schenkeln an Innenmantelflächen des Hemdes
und des konzentrischen Ansatzes öl- und luftdicht anliegt und daß zwischen der Innenmantelfläche des Hemdes und dem dort anliegenden
Schenkel sowie zwischen der Innenmantelfläche des Ansatzes und dem
dort anliegenden Schenkel des U-förmigen Blechteils ein Nutquerschnitt
für Druckmittel, ausgehend von der Zuführbohrung in den ersten Ölvorratsraum
und von diesem über zumindest eine, den konzentrischen Ansatz und die Führungshülse schneidende Bohrung zu dem zentrischen Ölvorratsraum
des Spielausgleichselementes und zu den Kolben, vorgesehen ist. Durch das hier beschriebene Blechteil, wobei auch andere Werkstoffe
wie Kunststoffe denkbar sind, ist eine billige und einfache gemeinsame Ölzuleitung für die Kolben und zum Hydraulikelement geschaffen.
Durch den relativ tiefliegenden Ansaugpunkt ist mit hoher Sicherheit garantiert, daß keine Luft in den zentrischen Ölvorratsraum
bzw. zur Beaufschlagung der Kolben gesaugt oder gedrückt wird. Diese Luft bzw. der sich ausbildende Schaum führt im Extremfall zum Funktionsverlust
des Stößels, insbesondere beim Kurzstreckenbetrieb der Brennkraftmaschine. Des weiteren kann durch die hier beschriebene,
erfindungsgemäße Ausgestaltung auf eine separate Ölzuleitung im Zylinderkopf
und im Stößel verzichtet werden, das heißt, es kann auf bisherig ausgeführte Zylinderköpfe zurückgegriffen werden.
Gemäß Anspruch 5 wird auf einer den Nocken zugewandten Stirnfläche
eines in einem Außenkolben des Spielausgleichselementes gelagerten Innenkolbens eine Einlegeplatte angeordnet, diese ist einerseits
zwischen der Stirnfläche und zumindest einer Aussparung für einen Druckmittelübertritt in den zentrischen Ölvorratsraum angeordnet und
andererseits ist zwischen der Einlegeplatte und der Stirnfläche wenigstens
ein radial verlaufender Kanal für die Druckmittelbeaufschlagung der Kolben angeordnet. Diese Einlegeplatte braucht nicht befestigt zu
werden, da sie durch die zusammengeschobenen Elemente ohnehin gehalten ist. Durch diese Ausgestaltung wird der Ölstrom zu dem Kolben und zu
dem Spielausgleichselement in einfacher Art und Weise geteilt. Denkbar wären jedoch auch befestigte Elemente, bzw. eine geeignete Gestaltung
des Stößel inneren selbst.
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Wie in Anspruch 6 beschrieben, kann es vorgesehen sein, daß die Federkraft
über zumindest eine, mit jedem Kolben verbundene, Zugfeder hergestellt ist, die anderenends an einem zentrisch im kreisförmigen
Bodenabschnitt angeordneten Stift befestigt ist, wobei die Kolben über die Zugfeder im ungekoppelten Zustand der Einheiten in der Bohrung des
kreisförmigen Bodenabschnittes gehalten sind. Hier kann auf vorhandene, standardisierte Konstruktionselemente zurückgegriffen werden.
Denkbar und vorgesehen sind auch mehrere zusammengesetzte Zugfedern. Jedoch ist der Schutzumfang nicht nur auf die hier beschriebenen
Zugfedern beschränkt. Denkbar wären eine Vielzahl von Varianten mit Elementen, welche elastische Eigenschaften aufweisen.
Daß in den im kreisförmigen Bodenabschnitt verlaufenden Bohrungen Anschlagmittel zur radialen Wegbegrenzung der Kolben vorgesehen sind,
ist Gegenstand des Anspruches 7. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung
ist in einfacher Weise ein Anschlag für die Kolben geschaffen. Denkbar sind Hülsen, jedoch kann der Anschlag auch durch Verstemmungen
der Bohrung des kreisringförmigen Bodenteiles oder ähnliches realisiert werden.
Aus Anspruch 8 geht hervor, daß die Bohrungen im kreisförmigen Bodenabschnitt
sternförmig angeordnet sind, wobei in jeder Bohrung ein Kolben angeordnet ist, daß jedem Kolben in Radialrichtung ein Ringsegment
als Koppelmittel vorgeordnet ist, daß die Ringsegmente an ihrer Außenmantelfläche durch ein sie gemeinsam umschließendes, radial nach
innen wirkendes, Federelement beaufschlagt sind, wobei in Anspruch 9 konkretisiert ist, daß als Federelement zumindest eine Schlauchfeder
verwendet ist, welche in einer in der Außenmantelfläche der Ringsegmente
verlaufenden Ringnut lagefixiert ist. Die Ringnuten sind einfach zu fertigen. Des weiteren benötigt diese Gestaltungsvariante
keine Verdrehsicherung zwischen dem Innen- und Außenelement. Durch diese Ausgestaltung kann auf den im Anspruch 6 beschriebenen zentrisch
gelagerten Stift verzichtet werden. Durch die Vielzahl der Kolben verringert sich die auf sie sowie die Ringsegmente wirkende Flächenpressung
im Kopplungsfalle, das heißt, sie können kleiner dimensioniert
werden.
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Gemäß Anspruch 10 weist die Bohrungsfläche des konzentrischen Ansatzes,
zumindest im Bereich der aus den Bohrungen des kreisförmigen Bodenabschnittes im ungekoppelten Zustand hervorstehenden Ringsegmente,
eine Durchmessererweiterung auf, deren Unterkante den Ringsegmenten einen Anschlag bietet. Durch diese Durchmessererweiterung kann auf
sonstige Mittel zur axialen Wegbegrenzung der beiden Elemente zueinander verzichtet werden. Denkbar bei den hier beschriebenen sowie bei
den sonstigen Varianten ist auch eine separate Ansteuerung der Kolben. Dabei läßt sich der die Kopplung bewirkende Druck variieren, ohne die
Funktion des Spielausgleichselementes zu beeinflussen. Über die in
Radialrichtung vorgesehenen Bohrungen im kreisringförmigen Bodenabschnitt kann das in der Durchmessererweiterung eventuell befindliche
Hydrauliköl weggedrückt werden.
Eine zusätzliche erfindungsgemäße Ausgestaltung ist in den Ansprüchen
11 und 12 beschrieben. So ist es Gegenstand des Anspruchs 11, daß
zumindest ein permanentmagnetischer Kolben vorgesehen ist, daß dieser Kolben im ungekoppelten Zustand in der Bohrung des kreisförmigen
Bodenabschnittes angeordnet ist, daß im Falle des Koppeins der beiden Einheiten der permanentmagnetische Kolben entgegen seiner Magnetkraft
zu einer Anschlaghülse, welche zentral in der Bohrung des kreisförmigen Bodenabschnittes gelagert ist, über Hydrauliköl in Radialrichtung
verschiebbar ist, wobei in der jeweiligen Bohrung des kreisringförmigen Bodenabschnittes ein permanentmagnetischer Körper angeordnet ist,
der in bezug auf den Kolben eine Abstoßungskraft ausübt. In Anspruch
12 ist alternativ ausgeführt, daß zumindest ein ferromagnetische^
nichtmagnetisierbarer Kolben vorgesehen ist, daß dieser Kolben im ungekoppelten Zustand in der Bohrung des kreisförmigen Bodenabschnittes
angeordnet ist, daß im Falle des Koppeins der beiden Einheiten der Kolben entgegen der Magnetkraft eines Permanentmagneten, welcher
zentral in der Bohrung des kreisförmigen Bodenabschnittes gelagert ist, über Hydrauliköl in Radialrichtung verschiebbar ausgebildet ist.
Durch diese magnetischen Mittel kann auf den verwendeten Federmechanismus zur Kopplung verzichtet werden. Die Magnetkraft der Permanentmagneten
ist dabei so bemessen, daß sie über die Lebensdauer des Stößels hinweg fortdauert. Um zu verhindern, daß eventuell im Hydrauliköl
vorhandene ferromagnetische Partikel sich an den Permanentmagne-
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ten festsetzen, können geeignete, nicht näher beschriebene, Maßnahmen
zum Fernhalten dieser von dem Koppelmechanismus getroffen werden, beispielsweise Filtermaßnahmen, magnetische Abscheidemaßnahmen oder
derartige Maßnahmen unter Ausnutzung der Schwer- bzw. Fliehkraft.
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Aus dem nebengeordneten Anspruch 13 geht es hervor, daß Anschlagmittel
zur relativen axialen Wegbegrenzung der beiden Einheiten vorgesehen sind, wobei in Anspruch 14 fortgeführt ist, daß die Anschlagmittel in
einem, nahe einer den Nocken zugewandten Stirnfläche des kreisförmigen
Bodenabschnitts liegenden, Bereich eine Außenmantelfläche der Führungshülse
angeordnet sind, wobei sie aus in komplementären Aussparungen der Außenmantelfläche der Führungshülse gepreßten Wälzkörpern
bestehen. Diese Anschlagmittel begrenzen die Relativbewegung der beiden Elemente im entkoppelten Zustand während der Grundkreisphase
der Nocken zueinander. Außerdem verhindern sie während eines Transports ein Auseinanderfallen der Stößelbauteile (siehe Anspruch 17).
Denkbar und in den Schutzumfang dieser Erfindung mit einbezogen sind auch weitere Anschlagmittel, wie ein in eine Nut der Außenmantelfläche
der Führungshülse eingelegter Ring, eine Verstemmung oder ähnliches
bzw. auch eine andere Lage der Anschlagmittel als die hier aufgeführte. Durch diese hier beschriebenen Maßnahmen wird zwischen den verriegelbaren
Elementen ein innerer Kraftfluß hergestellt, der die Kraftwirkung der Druckfeder auf die Nocken größeren Hubes sowie auf eine im
Spielausgleichselement angeordnete Druckfeder verringert. Die Funktion des Spielausgleichselementes ist somit über sämtliche Hub- und Verriegelungsphasen
garantiert.
Wie in Anspruch 15 ausgeführt, ist der Stößel in der Bohrung des Zylinderkopfes über eine in seinem Hemd angeordnete, und dieses in
radialer Richtung überragende, Rollennadel verdrehgesichert geführt. Diese Rollennadel, vorzugsweise mittig im Hemd angeordnet, verhindert
in einfacher Art und Weise ein Verdrehen des Stößels in seiner Bohrung im Zylinderkopf. Diese Verdrehsicherung ist notwendig aufgrund der
zylindrischen Gestaltung der Böden der beiden Elemente in Richtung der
Nockenwelle. Für den Fall, daß die Böden keine zylindrische, sondern
eine plane Oberflächengestaltung aufweisen, kann auf diese Verdrehsicherung
gegebenenfalls verzichtet werden.
2445-11-DE 9
Eine einfach gestaltete Verdrehsicherung der beiden Elemente zueinander
geht aus Anspruch 16 hervor. So ist es vorgesehen, daß eine Außenmantelfläche der Führungshülse und die Bohrungsfläche des konzentrischen
Ansatzes über zueinander komplementäre Anf lachungen verfügen. Anstatt der hier beschriebenen Anf lachungen können auch weitere Sicherungen,
wie solche über eine in eine Nut eingreifende Paßfedern oder ähnliche vorgesehen sein. Gleichzeitig bewirken die Anflachungen eine
Verringerung des Verfahrweges der Kolben in Radialrichtung, sofern diese am Umfangsabschnitt der Anflachungen angeordnet sind.
Nach Anspruch 17 ist es vorgesehen, daß in dem Ringraum zwischen dem
Boden des U-förmigen Blechteils und einem von einem den Nocken abgewandten Bereich der Führungshülse ausgehenden, sich radial erstreckenden,
weiteren Blechteil, zumindest eine, die Führungshülse umschließende und in axialer Richtung wirkende Druckfeder angeordnet ist.
Diese Druckfeder hält bei nicht gekoppelten Elementen das äußere ringförmige Element in ständiger Anlage an den Nocken. Ein vollständiges
Auseinanderfahren beider Elemente ist durch die in den Ansprüchen 13 und 14 genannten Maßnahmen verhindert. Die Kraft dieser Druckfeder
wird möglichst hoch gewählt, um den Stößel auch bis zur maximalen Drehzahl funktionsfähig zu erhalten. Mit in den Schutzumfang dieser
Erfindung einbezogen sind auch weitere Federelemente, auch derartige, die nicht die Führungshülse umschließen, sondern beispielsweise planetenartig
in dem Ringraum um die Führungshülse herum angeordnet sind.
Als weiterer wesentlicher Vorteil des hier aufgezeigten erfindungsgemäßen
Stößels zählen sein geringes Gewicht, wobei auch eine Leichtbauvariante mit einem Gehäuse aus Aluminium oder einem anderen Leichtbauwerkstoff,
bzw. mit einem Gehäuse bestehend aus einer Werkstoffkombination, denkbar ist, bzw. eine Variante mit einer auf das Hemd oder
die Böden aufgetragenen Verschleißschutzschicht. Das Gewicht des hier
vorgestellten Stößels entspricht in etwa dem der bisher ausgeführten,
nichtschaltbaren Stößel. Durch die Tassenforni ist dessen Einbauhöhe
gering gehalten. Die Anschlußmaße, beispielsweise von einer bisherigen Nockenwelle zur Kurbelwelle brauchen demzufolge nicht geändert zu
werden.
2445-11-DE 10
Der Schutzumfang dieser Erfindung ist nicht nur auf ihre Einzelmerkmale
beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten
einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.
5
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand dieser
näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stößel,
Figur 2 eine um 90° gedrehte Schnittansicht nach Figur I1
Figur 3 einen Querschnitt durch einen Stößel mit im kreisförmigen Bodenabschnitt angeordneten Bohrungen,
Figur 4 einen Längsschnitt eines Stößels nach Figur 3,
Figur 5 die Einzelheit Z' nach der Einzelheit Z der Figur 4,
jedoch mit innerer Federabstützung über einen Anschlag
an den Ringsegmenten,
Figur 6 einen Teilschnitt eines Stößels mit magnetischer Verriegelung,
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Figur 7 einen weiteren Teilschnitt eines Stößels mit einer zusätzlichen Gestaltungsvariante bezüglich der magnetischen
Verriegelung und
Figur 8 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Stößel mit
Verdrehsicherung der Einheiten zueinander.
Aus Figur 1 ist ein Stößel 1 entnehmbar. Dieser weist einen kreisringförmigen
und einen kreisförmigen Bodenabschnitt 2, 3 auf. Beide Bodenabschnitte sind durch Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar
(nicht dargestellt), wobei der kreisringförmige Bodenabschnitt 2 durch
zumindest einen Nocken größeren Hubes als der kreisförmige Bodenab-
2445-11-DE 11
schnitt 3 beaufschlagt ist. Von einer nockenfernen Stirnfläche 4 des
kreisförmigen Bodenabschnittes 3 erstreckt sich eine konzentrische Führungshülse 5. In der Führungshülse 5 ist ein hydraulisch wirkendes
Spielausgleichselement 6 längsbeweglich aufgenommen. Ein mit dem
kreisringförmigen Bodenabschnitt 2 verbundenes hohlzylindrisches Hemd
6a erstreckt sich ebenfalls in eine nockenferne Richtung und ist in einer Bohrung 7 eines Zylinderkopfes 8 geführt. Der kreisringförmige
Bodenabschnitt 2 mit seinem Hemd 6a und der kreisförmige Bodenabschnitt 3 mit seiner Führungshülse 5 bilden separate Einheiten 9, 10.
Beide Einheiten 9, 10 sind relativ zueinander verschiebbar ausgebildet.
Im kreisförmigen und kreisringförmigen Bodenabschnitt 3, 2 sind radial
verlaufende, in einer Grundkreisphase der Nocken (nicht dargestellt) fluchtende, Bohrungen 11, 12 vorgesehen. In der Bohrung 11 des kreisförmigen
Bodens 3 sind im ungekoppelten Zustand des Stößels 1 zwei Kolben 13 angeordnet. Im Falle des Koppeins werden die Kolben 13
entgegen der Kraft einer ihnen zugeordneten Zugfeder 14 durch Hydrauliköl
in Richtung der Bohrungen 12 gedrückt und übergreifen mit ihrer Außenmantelfläche 15 eine sich in Axialrichtung erstreckende, ringförmige
Trennfläche 16 zwischen beiden Einheiten 9, 10.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist zur Versorgung eines zentrischen Ölvorratsraumes 17 des Spielausgleichselementes 6 und zur Beaufschlagung
der Kolben 13 mit Hydrauliköl lediglich eine gemeinsame Versorgungsleitung
18 vorgesehen. Zur Bildung dieser Versorgungsleitung 18 ist in einem Ringraum 20, welcher in radialer Richtung zwischen dem
Hemd 6a und einem konzentrischen Ansatz 21, der sich vom kreisringförmigen
Bodenabschnitt 2 in eine nockenferne Richtung erstreckt, ein im Querschnitt gesehen umgekehrt U-förmiges und ringförmiges Blechteil 22
vorgesehen. Ein Boden 23 des Blechteils 22 begrenzt einen ringförmigen Ölvorratsraum 24 in Richtung zum kreisringförmigen Bodenabschnitt 2.
Mit seinen Schenkeln 25, 26 liegt das Blechteil an einer Innenmantelfläche
27 des Hemdes 6a und gleichzeitig an einer Innenmantelfläche 28 des konzentrischen Ansatzes 21 öl- und luftdicht an. Zwischen diesen
Flächen und Schenkeln ist ein Nutquerschnitt 29 für das Hydrauliköl
vorgesehen. Dieser Querschnitt 29 führt von der Zuführbohrung 19 in
2445-11-DE 12
den ersten Ölvorratsraum 20, 24 und von diesem über eine Bohrung 30 zu
dem zentrischen Ölvorratsraum 17 im Spielausgleichselement 6 sowie zu den Kolben 13.
Zur Aufteilung des Ölstromes ist auf einer den Nocken (nicht dargestellt)
zugewandten Stirnfläche 31 eines in einem Außenkolben 32 des Spielausgleichselementes 6 gelagerten Innenkolbens 33 eine Einlegeplatte
34 vorgesehen. Zwischen dieser und der Stirnfläche 31 ist zumindest eine Aussparung 35 für den Ölübertritt in den Ölvorratsraum
17 gegeben. Ein weiterer Kanal 36 ist zwischen der Einlegeplatte 34 und der Stirnfläche 4 des kreisförmigen Bodenabschnittes 3 gebildet.
Durch diesen gelangt das Hydrauliköl zu den Kolben 13. Diese sind
wiederum mit je einer Zugfeder 14 verbunden, welche anderenends an einem Stift 37 befestigt ist. Dieser Stift 37 ist im kreisförmigen
Bodenabschnitt 3 gelagert. Denkbar sind auch weitere Befestigungsformen für die Zugfeder 14, auf diese soll hier jedoch nicht näher
eingegangen werden. Zur Begrenzung der Radialbewegung der druckmittelbeaufschlagten
Kolben 13 in den Bohrungen 11, 12 (siehe Figur 1) sind als Hülsen ausgebildete Anschlagmittel 37a in den Bohrungen 12 vorgesehen.
Die Bohrungen 11 im kreisförmigen Bodenabschnitt 3 sternförmig anzulegen,
ist den Figuren 3 und 4 entnehmbar. Bei dieser Variante ist jedem Kolben 13 in Radialrichtung ein Ringsegment 38 vorgeordnet. Die
Ringsegmente 38 werden an ihrer Außenmantelfläche 39 durch ein als
Schlauchfeder ausgebildetes, Federelement 40 radial nach innen gedruckt.
Dieses Federelement 40 ist in einer Ringnut 41 (siehe Figur 4) der Außenmantelfläche 39 der Ringsegmente 38 gehalten. Eine Verdrehsicherung
des Stößels 1 in seiner Bohrung 7 im Zylinderkopf 8 ist durch eine in diesem Beispiel mittig in seinem Hemd 6a angeordnete Rollennadel
42 gegeben (siehe auch Figur 1).
Wie in Figur 5 gezeigt, kann eine Bohrungsfläche 42a des konzentrischen
Ansatzes 21 eine Durchmessererweiterung 43 aufweisen. Eine Unterkante 44 dieser bildet für die Ringsegmente 38 einen Anschlagpunkt.
Die Durchmessererweiterung 43 dient einer relativen Wegbegrenzung der Einheiten 9, 10 zueinander.
2445-11-DE 13
Der Figur 6 ist eine erfindungsgemäße Gestaltung eines Stößels 1 mit
einem magnetischen Koppelmechanismus entnehmbar. Hierbei ist ein permanentmagnetischer Kolben 45 vorgesehen. Dieser ist in ungekoppeltem
Zustand in der Bohrung 11 des kreisförmigen Bodenabschnittes 3 angeordnet. Im Falle des Koppeins beider Einheiten 9, 10 wird der
Kolben 45 entgegen seiner Magnetkraft zu einer Anschlaghülse 46, die zentral in der Bohrung 11 des kreisförmigen Bodenabschnittes 3 gelagert
ist, über Hydrauliköl in Richtung zur Bohrung 12 gedrückt. Dem
Kolben 45 ist in Radialrichtung in der Bohrung 12 ein weiterer permanentmagnetischer
Körper 47 vorgeordnet. Dieser übt in bezug auf den Kolben 45 eine Abstoßungskraft auf.
Aus Figur 7 geht eine weitere Variante einer magnetischen Verriegelung
hervor. Ein in den Bohrungen 11, 12 längsbeweglicher Kolben 48 ist
ferromagnetisch, jedoch nichtmagnetisierbar ausgebildet. Im Falle des
Koppeins wird dieser Kolben 48 entgegen der Magnetkraft eines zentral in der Bohrung 11 einsitzenden Permanentmagneten 49 in Richtung zur
Bohrung 12 über Hydrauliköl verschoben. Ein Anschlag 37a begrenzt die
Radialbewegung.
Letztlich ist aus Figur 8 ersichtlich, daß eine Außenmantelfläche 49a
der Führungshülse 5 und die Bohrung 42a des konzentrischen Ansatzes 21 über zueinander komplementäre Anflachungen 50a als Verdrehsicherung
der beiden Elemente 2, 3 zueinander verfügen.
2445-11-DE
5 | 1 | Stößel | 33 | Innenkolben |
2 | Bodenabschnitt | 34 | Einlegeplatte | |
3 | Bodenabschnitt | 35 | Aussparung | |
4 | Stirnfläche | 36 | Kanal | |
5 | Führungshülse | 37 | Stift | |
10 | 6 | Spielausgleichselement | 37a | Anschlagmittel |
6a | Hemd | 38 | Ringsegment | |
7 | Bohrung | 39 | Außenmantelfläche | |
8 | Zylinderkopf | 40 | Federelement | |
9 | Einheit | 41 | Ringnut | |
15 | 10 | Einheit | 42 | Rollennadel |
11 | Bohrung | 42a | Bohrungsfläche | |
12 | Bohrung | 43 | Durchmessererweiterung | |
13 | Kolben | 44 | Unterkante | |
14 | Zugfeder | 45 | Kolben | |
20 | 15 | AußenmanteIflache | 46 | Anschlaghülse |
16 | Trennfläche | 47 | Körper | |
17 | Ölvorratsraum | 48 | Kolben | |
18 | Versorgungsleitung | 49 | Permanentmagnet | |
19 | Zuführbohrung | 49a | Außenmantelfläche | |
25 | 20 | Ringraum, Ölvorratsraum | 50 | Koppelmittel |
21 | Ansatz | 50a | Anflachung | |
22 | Blechteil | 51 | Bereich | |
23 | Boden | 52 | Anschlagmittel | |
24 | Ölvorratsraum | 53 | Stirnfläche | |
30 | 25 | Schenkel | 54 | Aussparung |
26 | Schenkel | 55 | Bereich | |
27 | Innenmantelfläche | 56 | Blechteil | |
28 | Innenmantelfläche | 57 | Druckfeder | |
29 | Nutquerschnitt | |||
35 | 30 | Bohrung | ||
31 | Stirnfläche | |||
32 | Außenkolben |
Claims (17)
1. Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem
kreisringförmigen und einem kreisförmigen Bodenabschnitt (2, 3), die
konzentrisch zueinander angeordnet und jeweils von Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar sind, wobei ein zentraler Nocken kleinen
Hubes zur Beaufschlagung des kreisförmigen und zumindest ein neben diesem angeordneter Nocken größeren Hubes zur Beaufschlagung des
kreisringförmigen Bodenabschnittes (3, 2) dienen, wobei der Stößel (1) über ein mit dem kreisringförmigen Bodenabschnitt (2) verbundenes
hohlzylindrisches Hemd (6a) in einer Bohrung (7) eines Zylinderkopfes
(8) geführt ist, während der kreisförmige Bodenabschnitt (3) an seiner den Nocken abgewandten Stirnfläche (4) eine Führungshülse (5) mit
einem darin angeordneten Spielausgleichselement (6) aufnimmt, und wobei die mit den beiden Bodenabschnitten (2, 3) versehenen Einheiten
(9, 10) relativ zueinanander verschiebbar und durch radial verlagerbare Koppelmittel aneinander koppelbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß im kreisförmigen und kreisringförmigen Bodenabschnitt (3, 2) radial verlaufende, in einer Grundkreisphase der Nocken fluchtende,
Bohrungen (11, 12) angeordnet sind, die zumindest einen durch ein Druckmittel gegen Federkraft verschiebbaren Kolben (13, 45, 48) als
Koppelmittel aufweisen und daß der Kolben (13, 45, 48) im Falle des Koppeins beider Einheiten (9, 15) in Radialrichtung derart verschieb-1
ich ausgebildet ist, daß er mit seiner Außenmantelfläche (15) eine
sich in Axialrichtung erstreckende, ringförmige Trennfläche (16) zwischen beiden Einheiten (9, 10) übergreift.
2445-11-DE 2
2. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel
Hydrauliköl verwendet wird, wobei zur Versorgung eines zentrisehen
Ölvorratsraumes (17) des Spielausgleichselementes (6) und zur Beaufschlagung
der Kolben (13) eine gemeinsame Versorgungsleitung (18) für das Druckmittel, ausgehend von einer Zuführbohrung (19) durch das Hemd
(6a), vorgesehen ist.
3. Stößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich vom kreisringförmigen
Bodenabschnitt (2) in eine von den Nocken abgewandte Richtung ein hülsenförmiger und konzentrischer Ansatz (21) erstreckt,
in dessen Bohrungsfläche (42a) die Führungshülse (5) des kreisförmigen
Bodenabschnittes (3) aufgenommen ist.
4. Stößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ringraum
(20), welcher in Radialrichtung zwischen dem konzentrischen Ansatz (21) und dem Hemd (6a) verläuft, ein im Querschnitt gesehen
umgekehrt U-förmiges und ringförmiges Blechteil (22) angeordnet ist, dessen Boden (23) einen ersten Ölvorratsraum (24) in Richtung zum
kreisringförmigen Bodenabschnitt (2) begrenzt, daß das Blechteil (22) mit seinen Schenkeln (25, 26) an Innenmantelflächen (27, 28) des
Hemdes (6a) und des konzentrischen Ansatzes (21) öl- und luftdicht anliegt und daß zwischen der Innenmantelfläche (27) des Hemdes (6a)
und dem dort anliegenden Schenkel (26) sowie zwischen der Innenmantelfläche (28) des Ansatzes (21) und dem dort anliegenden Schenkel (25)
des U-förmigen Blechteils (22) ein Nutquerschnitt (29) für Druckmittel, ausgehend von der Zuführbohrung (19) in den ersten Ölvorratsraum
(20), und von diesem über zumindest eine, den konzentrischen Ansatz (21) und die Führungshülse (5) schneidende, Bohrung (30) zu dem zentrischen
Ölvorratsraum (17) des Spielausgleichselementes (6) und zu den Kolben (13), vorgesehen ist.
5. Stößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer den
Nocken zugewandten Stirnfläche (31) eines in einem Außenkolben (32) des Spielausgleichselementes (6) gelagerten Innenkolbens (33) eine
Einlegeplatte (34) angeordnet ist, daß einerseits zwischen dieser und der Stirnfläche (31) zumindest eine Aussparung (35) für einen Druckmittelübertritt
in den zentrischen Ölvorratsraum (17) angeordnet ist
2445-11-DE 3
und daß andererseits zwischen der Einlegeplatte (34) und der Stirnfläche
(34) wenigstens ein radial verlaufender Kanal (36) für die Druckmittelbeaufschlagung der Kolben (13) angeordnet ist.
6. Stößel nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft
über zumindest eine, mit jedem Kolben (13) verbundene, Zugfeder (14) hergestellt ist, die anderenends an einem zentrisch im kreisförmigen
Bodenabschnitt (3) angeordneten Stift (37) befestigt ist, wobei die Kolben (13) über die Zugfeder (14) im ungekoppelten Zustand der Einheiten
(9, 10) in der Bohrung (11) des kreisförmigen Bodenabschnittes (3) gehalten sind.
7. Stößel nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß in den im
kreisringförmigen Bodenabschnitt (2) verlaufenden Bohrungen (12) Anschlagmittel (37a) zur radialen Wegbegrenzung der Kolben (13) vorgesehen
sind.
8. Stößel nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen
(11) im kreisförmigen Bodenabschnitt (3) sternförmig angeordnet sind, wobei in jeder Bohrung (11) ein Kolben (13) angeordnet ist, daß jedem
Kolben (13) in Radialrichtung ein Ringsegment (38) als Koppelmittel vorgeordnet ist, daß die Ringsegmente (38) an ihrer Außenmantelfläche
(39) durch ein sie gemeinsam umschließendes, radial nach innen wirkendes,
Federelement (40) beaufschlagt sind.
9. Stößel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelement
(40) zumindest eine Schlauchfeder verwendet ist, welche in einer in der Außenmantelfläche (39) der Ringsegmente (38) verlaufenden
Ringnut (41) lagefixiert ist.
10. Stößel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bohrungsfläche (42a) des konzentrischen Ansatzes (21), zumindest im
Bereich der aus den Bohrungen (11) des kreisförmigen Bodenabschnittes (3) im ungekoppelten Zustand hervorstehenden Ringsegmente (38) eine
Durchmessererweiterung (43) aufweist, deren Unterkante (44) den Ringsegmenten (38) einen Anschlag bietet.
2445-11-DE 4
11. Stößel nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein
permanentmagnetischer Kolben (45) vorgesehen ist, daß dieser Kolben (45) im ungekoppelten Zustand in der Bohrung (11) des kreisförmigen
Bodenabschnittes (3) angeordnet ist, daß im Falle des Koppeins der beiden Einheiten (9, 10) der permanentmagnet!sehe Kolben (45) entgegen
seiner Magnetkraft zu einer Anschlaghülse (46), welche zentral in der
Bohrung (11) des kreisförmigen Bodenabschnittes (3) gelagert ist, über Hydrauliköl in Radialrichtung verschiebbar ist, wobei in der jeweiligen
Bohrung (12) des kreisringförmigen Bodenabschnittes (2) ein permanentmagnetischer
Körper (47) angeordnet ist, der in Bezug auf den Kolben (45) eine Abstoßungskraft ausübt.
12. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein
ferromagnetischer, nichtmagnetisierbarer Kolben (48) vorgesehen ist,
daß dieser Kolben (48) im ungekoppelten Zustand in der Bohrung (11) des kreisförmigen Bodenabschnittes (3) angeordnet ist, daß im Falle
des Koppeins der beiden Einheiten (9, 10) der Kolben (48) entgegen der Magnetkraft eines Permanentmagneten (49), welcher zentral in der
Bohrung (11) des kreisförmigen Bodenabschnittes (3) gelagert ist, über Hydrauliköl in Radialrichtung verschiebbar ausgebildet ist.
13. Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem kreisringförmigen und einem kreisförmigen Bodenabschnitt (2, 3),
die konzentrisch zueinander angeordnet und jeweils von Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar sind, wobei ein zentraler Nocken
kleinen Hubes zur Beaufschlagung des kreisförmigen und zumindest ein neben diesem angeordneter Nocken größeren Hubes zur Beaufschlagung des
kreisringförmigen Bodenabschnittes (3, 2) dienen, wobei der Stößel (1) über ein mit dem kreisringförmigen Bodenabschnitt (2) verbundenes
hohlzylindrisches Hemd (6a) in einer Bohrung (7) eines Zylinderkopfes
(8) geführt ist, während der kreisförmige Bodenabschnitt (3) an seiner den Nocken abgewandten Stirnfläche (4) eine Führungshülse (5) mit
einem darin angeordneten Spielausgleichselement (6) aufnimmt, und wobei die mit den beiden Bodenabschnitten (2, 3) versehenen Einheiten
(9, 10) relativ zueinander verschiebbar und durch verlagerbare Koppelmittel aneinander koppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß
2445-11-DE 5
Anschlagmittel zur relativen axialen Wegbegrenzung der beiden Einheiten
(9, 10) vorgesehen sind.
14. Stößel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel
(52) in einem nahe einer den Nocken zugewandten Stirnfläche
(53) des kreisförmigen Bodenabschnitts (3) liegenden, Bereich (51)
einer Außenmantelfläche (49a) der Führungshülse (5) angeordnet sind,
wobei sie aus in komplementäre Aussparungen (54) der Außenmantelfäche (49a) der Führungshülse (5) gepreßten Wälzkörpern bestehen.
10
10
15. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in der
Bohrung (7) des Zylinderkopfes (8) über eine in seinem Hemd (6a) angeordnete,
und dieses in Radialrichtung überragende, Rollennadel (42) verdrehgesichert geführt ist.
16. Stößel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenmantelfläche
(49a) der Führungshülse (5) und die Bohrungsfläche (42a) des konzentrischen Ansatzes (21) über zueinander komplementäre Anflachungen
(50a) verfügen.
17. Stößel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Ringraum (20) zwischen dem Boden (23) des U-förmigen Blechteils (22)
und einem von einem den Nocken abgewandten Bereich (55) der Führungshülse (5) ausgehenden, sich radial erstreckenden, weiteren Blechteil
(56) zumindest eine, die Führungshülse (5) umschließende und in Axialrichtung
wirkende, Druckfeder (57) angeordnet ist.
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DE9306685U DE9306685U1 (de) | 1993-05-04 | 1993-05-04 | Stößel |
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