EP1600609B1

EP1600609B1 - Tassenstössel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP1600609B1
Application number: EP05009745A
Authority: EP
Inventors: Lutz Dipl.-Ing. Kirbach; Robert Dipl.-Ing. Kamm; Arndt Dipl.-Ing. Ihlemann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-05-04
Also published as: EP1600609A3; US20050263119A1; US7143731B2; EP1600609A2; DE102004025532A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Tassenstößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem an einer Seite durch einen Boden verschlossenen hohlzylindrischen Hemd, welcher Boden an seiner äußeren Stirnfläche eine Anlauffläche für einen Nocken sowie an dessen innerer Stirnfläche eine zentrische Anlage für ein Gaswechselventil aufweist, wobei die Anlauffläche einen in Auswanderungsrichtung des Nockens gesehen zylindrischen Verlauf hat und der Stößel zu dessen Ausrichtung in Bezug auf den Nocken mit Mitteln zur Verdrehsicherung gegenüber dessen Umgebungskonstruktion versehen ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Tassenstößel ist aus der als gattungsbildend betrachteten EP 1 260 679 A3 vorbekannt. Dieser Tassenstößel hat ebenfalls ein hohlzylindrisches Hemd mit einem zylindrisch in Nockenrichtung ausgewölbten Boden. Letztgenannter ist hierbei dünnwandig wie das Hemd dargestellt. Eine innere Stirnfläche folgt im Wesentlichen einer äußeren Stirnfläche des Bodens. Zu erkennen ist, dass das Hemd nur eine verkürzte Führungshöhe hat und, ausgehend von einer oberen Stirnseite des Hemdes, zwei sich gegenüberliegende konkave Seitenwände vorgesehen sind, die aufeinander zulaufen und endseitig einen schmalen Boden für einen Nockenkontakt bilden.
Der Stößel ist aufgrund seiner komplizierten Geometrie nicht für eine Massenfertigung geeignet. Außerdem besitzt er nur eine ungenügende Führungslänge zur Aufnahme in der Umgebungskonstruktion. Dem Nocken wird zudem nur ein relativ schmaler Anlaufbereich an der Außenseite des Bodens zur Verfügung gestellt, so dass hier mit vorzeitigem Verschleiß zurechnen ist oder aufwändige Verschleißschutzmassnahmen zum Tragen kommen müssen. Ggf. müssen relativ hohe Wanddicken eingesetzt werden, um Steifigkeitserfordernissen zu genügen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Tassenstößel der vorbekannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Insbesondere soll ein Tassenstößel kreiert werden, der sich bei hervorragender Steifigkeit einfach und kostengünstig in Massenproduktion fertigen lässt.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die innere Stirnfläche einen von der äußeren Stirnfläche des Bodens abweichenden Verlauf hat und einen radial verlaufenden, planen Steg aufweist, zwischen dessen Kanten die Anlage symmetrisch positioniert ist, wobei sich von jeder Kante ein dachartig vom Boden weg abgeschrägter, aus Vollmaterial bestehender Schenkel an eine Innenseite des Hemdes erstreckt, welche Schenkel sich achssymmetrisch gegenüberliegen und wobei der Steg orthogonal zur zylindrischen Erstreckung der Anlauffläche liegt.
Hierdurch sind die eingangs zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt. Durch die dachartig abgeschrägten Schenkel nur an der inneren Stirnfläche des Bodens mit dem sich plan erstreckenden Steg wird, wie auch FEM-Berechnungen ergeben haben, ein deutlicher Steifigkeitszuwachs für den Tassenstößel geschaffen. Somit kann dieser insgesamt hinsichtlich seiner Masse reduziert werden, was sich wiederum vorteilhaft auf die oszillierenden Ventiltriebsmassen auswirkt.
Ein Beitrag in Richtung Steifigkeitserhöhung ist auch dadurch geleistet, dass der Steg orthogonal zur zylindrischen Erstreckung der äußeren Stirnfläche des Bodens verläuft. Ggf. kann dieser Steg jedoch auch parallel oder generell lediglich winkelversetzt zu der zylindrischen Erstreckung der äußeren Stirnfläche des Bodens vorliegen.
Aufgrund des zylindrischen Verlaufs kann, bei garantierter Auswanderungsfläche für den Nocken auf der äußeren Stirnfläche am Boden, der Durchmesser des Tassenstößels reduziert werden.
Als Verdrehsicherung ist gemäß einem Unteranspruch beispielsweise eine im Hemd des Tassenstößels angeordnete Rollennadel vorgesehen, welche das Hemd radial nach außen überragt und bei Einbau des Tassenstößels somit in einer Längsnut einer Aufnahmebohrung im Zylinderkopf oder einer ähnlichen Umgebungskonstruktion verläuft. Ggf. kann der Tassenstößel auch selbstzentrierend ausgelegt werden.
Zudem ist es vorgeschlagen, die Anlage für das Gaswechselventil auf dem Steg als kegelstumpfähnliche Erhebung darzustellen. Somit ist zum einen eine definierte Anlagefläche, die ggf. auch speziell verschleißgeschützt ausgebildet sein kann, geschaffen. Zum anderen kann die Anlage höhenvariabel für den Montageprozess beim Motorenhersteller bereitgehalten werden.
Alternativ zu der vorgenannten Erhebung ist es gemäß einem weiteren Unteranspruch vorgesehen, die Anlage als tellerartige oder ähnlich ausgebildete Einformung im Steg darzustellen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anlage gemeinsam oder allein mit der gesamten inneren Stirnfläche des Bodens durch einen spanlosen Fertigungsvorgang wie beispielsweise Prägen, Präge-Fließpressen, Schmieden oder ähnliches gefertigt wird.
Die dachartig abgeschrägten Schenkel können neben deren Ausbildung aus "Vollmaterial" auch als dünnwandige und von der inneren Stirnfläche des Bodens abstehende Rippen ausgebildet sein. Aufgrund dieser Maßnahme ist ggf. ein weiterer Beitrag in Richtung Leichtbau und Absenkung der oszillierenden Ventiltriebsmassen geleistet.
Schließlich sind spezielle Verlaufsformen der dachartig abgeschrägten Schenkel vorgeschlagen. Diese können beispielsweise konkav oder konvex gekrümmt verlaufen oder eine im wesentlichen plane Erstreckung haben. Der Fachmann wird an dieser Stelle durch die ihm geläufigen Berechnungs- und Auslegungsmethoden die geeignete Form der Schenkel für seinen Anwendungsfall finden.
Der Schutzbereich dieser Erfindung bezieht sich zwar insbesondere auf Tassenstößel mit mechanischem Spielausgleich, jedoch kann bei spezieller Anpassung der Tassenstößel auch hydraulisch ausgelegt sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine Unteransicht auf einen Tassenstößel;
Figur 2: einen Längsschnitt durch den Tassenstößel nach Figur 1 und die
Figuren 3, 4: eine alternative Ausgestaltung zu dem Tassenstößel wie vorgenannt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die Figuren offenbaren einen Tassenstößel 1 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Dieser besteht aus einem an einer Seite durch einen Boden 2 verschlossenen hohlzylindrischen Hemd 3. Der Boden 2 hat eine äußere Stirnfläche 4. Diese ist als Anlauffläche 5 für einen nicht dargestellten Nocken ausgebildet. Dabei soll die Anlauffläche 5 einen in Auswanderungsrichtung A des Nockens gesehen zylindrischen Verlauf haben. Um eine stetige Ausrichtung des Tassenstößels 1 in Bezug auf den Nocken zu garantieren, ist, wie näher aus Figur 4 hervorgeht, im Hemd 3 eine Aussparung 14 vorgesehen. In dieser Aussparung 14 verläuft ein nicht näher dargestelltes Mittel 13a zur Verdrehsicherung. Dieses kann beispielsweise eine in die Aussparung 14 eingepresste Rollennadel sein, die radial etwas über das Hemd 3 hinaussteht und bei Einbau des Tassenstößels 1 in seine entsprechende Aufnahme im Zylinderkopf in einer dort applizierten Längsnut verläuft.
Wie insbesondere den Figuren 2, 4 zu entnehmen ist, hat eine innere Stirnfläche 6 des Bodens 2 einen deutlich von der äußeren Stirnfläche 4 abweichenden Verlauf. Dabei ist an der inneren Stirnfläche 6 ein radial verlaufender, flacher Steg 8 appliziert. Mittig am Steg 8, jedoch vorteilhafterweise beabstandet zu dessen Kanten 9, 10, ist eine Anlage 7 für ein Gaswechselventil vorgesehen. Diese kann, wie insbesondere aus den Figuren 3, 4 hervorgeht, beispielsweise als kegelstumpfähnliche Erhebung auf dem Steg 8 dargestellt sein. Erwähnt werden muss, dass die Anlage 7 vorteilhafterweise in einem spanlosen Fertigungsvorgang wie Prägen generiert wird.
Wie sich der Fachmann des weiteren den Figuren entnehmen kann, geht von jeder der vorgenannten Kanten 9, 10 je ein dachartig vom Boden 2 weg abgeschrägter Schenkel 11, 12 auf eine Innenseite 13 des Hemdes 3 zu. Dabei können die Schenkel 11, 12, so wie in Figur 2 gezeigt, einen leicht konkaven Verlauf aufweisen. Es ist jedoch auch vorgesehen, dass diese eine flache Dachform, so wie in Figur 4 offenbart, haben.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die gesamte innere Stirnfläche 6 des Bodens 2 mit dem Steg 8 in einem oder in mehreren Arbeitsschritten in einem spanlosen Herstellverfahren wie Prägen oder Fließpressen o. ä. hergestellt wird. Ggf. kann jedoch auch an eine spanende Bearbeitung gedacht werden.
Aufgrund des sich radial erstreckenden Steges 8 an der inneren Stirnfläche 6 des Bodens 2 in Verbindung mit den dachartig abgeschrägten Schenkeln 11, 12 liegt ein hinsichtlich seiner Steifigkeit erhöhter Tassenstößel 1 vor. Somit kann dessen Gewicht verringert werden. Der Fachmann wird diesen Auslegungsprozess solange iterieren, bis er ein Optimum an Leichtbau gefunden hat.
Alternativ können die Schenkel 11, 12, ausgehend von ihren Kanten 9, 10, in Richtung zum Hemd 3 auch auf den Boden 2 zulaufend dargestellt sein.

Liste der Bezugszahlen und -zeichen

1: Tassenstößel
2: Boden
3: Hemd
4: Stirnfläche
5: Anlauffläche
6: Stirnfläche
7: Anlage
8: Steg
9: Kante
10: Kante
11: Schenkel
12: Schenkel
13: Innenseite
13a: Mittel zur Verdrehsicherung
14: Aussparung
A: Auswanderungsrichtung Nocken

Claims

Tassenstößel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem an einer Seite durch einen Boden (2) verschlossenen hohlzylindrischen Hemd (3), welcher Boden (2) an seiner äußeren Stirnfläche (4) eine Anlauffläche (5) für einen Nocken sowie an dessen innerer Stirnfläche (6) eine zentrische Anlage (7) für ein Gaswechselventil aufweist, wobei die Anlauffläche (5) einen in Auswanderungsrichtung (A) des Nockens gesehen zylindrischen Verlauf hat und der Stößel (1) zu dessen Ausrichtung in Bezug auf den Nocken mit Mitteln (13a) zur Verdrehsicherung gegenüber dessen Umgebungskonstruktion versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Stirnfläche (6) einen von der äußeren Stirnfläche (4) des Bodens (2) abweichenden Verlauf hat und einen radial verlaufenden, planen Steg (8) aufweist, zwischen dessen Kanten (9, 10) die Anlage (7) symmetrisch positioniert ist, wobei sich von jeder Kante (9, 10) ein dachartig vom Boden (2) weg abgeschrägter, aus Vollmaterial bestehender Schenkel (11, 12) an eine Innenseite (13) des Hemdes (3) erstreckt, welche Schenkel (11, 12) sich achssymmetrisch gegenüberliegen und wobei der Steg (8) orthogonal zur zylindrischen Erstreckung der Anlauffläche (5) liegt.
Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (13a) zur Verdrehsicherung ein in einer Aussparung (14) des Hemdes (3) befestigter und dieses zumindest radial nach außen überragender Körper wie eine Rollennadel, ein Stift oder ein stiftähnliches Element vorgesehen ist.
Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (7) für das Gaswechselventil als kegelstumpfähnliche Erhebung auf dem Steg (8) dargestellt ist.
Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (7) für das Gaswechselventil als tellerartige Einformung im Steg (8) ausgebildet ist.
Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte innere Stirnfläche (6) des Bodens (2) mit dem Steg (8) durch ein spanloses Herstellverfahren wie Prägen oder Fließpressen geschaffen ist.
Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dachartig abgeschrägten Schenkel (11, 12) im wesentlichen konkav oder konvex gekrümmt sind.
Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dachartig abgeschrägten Schenkel (11, 12) im wesentlichen flach verlaufen.