DE102004050190A1

DE102004050190A1 - Hydraulisches Spielausgleichselement

Info

Publication number: DE102004050190A1
Application number: DE102004050190A
Authority: DE
Inventors: Peter Sailer; Oliver Dipl.-Ing. Schnell
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-20
Also published as: US20060081206A1; US7464679B2

Abstract

Vorgeschlagen ist ein hydraulisches Spielausgleichselement (1), beispielsweise für ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Dieses besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (2), welches mit einem relativ zu diesem axial beweglichen Druckkolben (3) zusammengesteckt ist. Zwischen einander zugewandten Stirnseiten (4, 5) von Druckkolben (3) und Gehäuse (2) verläuft ein Hochdruckraum (6) für Hydraulikmittel. Dieser ist über ein an der Stirnseite (4) appliziertes und sich in Richtung zum Hochdruckraum (6) öffnendes Rückschlagventil (8) aus einem Vorratsraum (9) mit dem Hydraulikmittel versorgbar. Zwischen einem Außenmantel (10) des Druckkolbens (3) und einer Bohrung (11) des Gehäuses (2) ist ein Leckspalt (12) für das Hydraulikmittel gebildet. Die Bohrung (11) des Gehäuses (2) läuft in ihrem an die Stirnseite (5) der Bohrung (11) grenzenden Abschnitt in einer Ringerweiterung (15) aus. Erfindungsgemäß ist die Stirnseite (4) des Druckkolbens (3) in ihrem Übergangsbereich zum Außenmantel (10) mit einer Fase (16) versehen, deren Höhe (H¶F¶) gleich oder größer einer Höhe (H¶R¶) der Ringerweiterung (15) ist. Hierdurch ist wirkungsvoll verhindert, dass sich im Hochdruckraum (6) befindliche unerwünschte Partikel im abgesunkenen Zustand des Druckkolbens (3) an dessen Außenmantel (10) anlagern und beim darauf folgenden Ausgleichsvorgang in den Leckspalt (12) mit der Gefahr eines Klemmens des Druckkolbens (3) gelangen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spielausgleichselement, bestehend aus einem hohlzylindrischen Gehäuse, welches mit einem relativ zu diesem axial beweglichen Druckkolben zusammengesteckt ist, wobei zwischen einander zugewandten Stirnseiten von Druckkolben und Gehäuse ein Hochdruckraum für Hydraulikmittel verläuft, der über ein an einer Unterseite der Stirnseite des Druckkolbens appliziertes und sich in Richtung zum Hochdruckraum öffnendes Rückschlagventil aus einem vom Druckkolben eingeschlossenen Vorratsraum mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist, wobei zwischen einem Außenmantel des Druckkolbens und einer Bohrung des Gehäuses ein Leckspalt für das Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum gebildet ist, wobei die Stirnseite des Gehäuses eine Anschlagfläche für einen Ringabschnitt der Stirnseite des Druckkolbens in dessen abgesunkenem Zustand bildet und wobei die Bohrung des Gehäuses in ihrem an die Stirnseite der Bohrung grenzenden Abschnitt in einer Ringerweiterung ausläuft.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Spielausgleichselement ist in der DE 199 42 983 A1 offenbart. Dieses ist hier als hydraulisches Abstützelement für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine ausgebildet. Wird die Brennkraftmaschine abgestellt und befindet sich der den Schlepphebel beaufschlagende Nocken auf Hub, so sinkt der Druckkolben auf die zugewandten Stirnseite des Gehäuses ab.

Im Hochdruckraum können sich, wie dem Fachmann nicht näher erläutert werden muss, unerwünschte Partikel akkumulieren. Diese bestehen beispielsweise aus fertigungsbedingtem Urschmutz oder aus vom Hydraulikmittel eingeschwemmten Teilchen wie Abrieb. Diese Partikel lagern sich adhäsiv am Außenmantel des Druckkolbens an und können beim nächsten Ausgleichsvorgang, bei welchem der Druckkolben eine aus der Bohrung des Gehäuses gerichtete Axialbewegung vollzieht, in einen Leckspalt zwischen dem Außenmantel des Druckkolbens und der Bohrung des Gehäuses gelangen. Dies kann zu einem Verklemmen des Druckkolbens in der Bohrung des Gehäuses mit der Folge führen, dass eine Spielausgleichsfunktion des Spielausgleichselements nicht mehr gegeben ist bzw. der Ventilhub nicht mehr ordnungsgemäß vollzogen werden kann. Begünstigt wird die Neigung zum Anlagern der unerwünschten Teilchen noch dadurch, dass am Außenmantel des abgesunkenen Druckkolbens relativ wenig Volumen in Radialrichtung zu der Ringerweiterung (Einstich) vorliegt.

Im Stand der Technik wurde zudem versucht, das oben geschilderte Problem mit dem Urschmutz durch sehr aufwändige Spülmaßnahmen zu lösen. Auch ist bekannt, durch dem eigentlichen Spielausgleichselement unmittelbar vorgelagerte Abscheider wie Siebe, Magnete etc. ein Eindringen von unerwünschten Teilchen in den Hochdruckraum zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Spielausgleichselement der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stirnseite des Druckkolbens in ihrem Übergangsbereich zum Außenmantel mit einer Fase versehen ist, deren Höhe gleich oder größer einer Höhe der Ringerweiterung ist.

Hierdurch ist ein Anhaften der unerwünschten Partikel am Außenmantel des Druckkolbens wirkungsvoll verhindert oder anders gesagt hat der zylindrische Außenmantel des Druckkolbens keinen Kontakt mehr mit den unerwünschten Teilchen. Gleichzeitig liegt durch die relativ „hochgezogene" Fase mehr Volumen für Hydraulikmittel vor. Dies führt zwangsläufig dazu, dass mehr Raum für die unerwünschten Partikel vorhanden ist, ohne dass es zu einem Anhaften am Außenmantel des Druckkolbens kommt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand eines weiteren Anspruchs. Demnach soll die Fase in Bezug auf den Außenmantel des Druckkolbens einen Winkel α im Bereich von 30° ± 15° aufweisen. Ein Winkel von 30° ist als bevorzugt anzusehen. Hierdurch ist eine besonders gute Abstreifwirkung der unerwünschten Partikel gegeben.

Gegebenenfalls kann in dem o. g. Bereich der Druckkolben im wesentlichen glattzylindrisch ausgeführt sein und, so wie es Gegenstand eines nebengeordneten Anspruchs ist, an seinem Außenmantel wenigstens einen Ölabstreifring oder dergleichen aufweisen. Aufgrund dieses Ölabstreifrings wird ebenso wirksam ein Eindringen der unerwünschten Partikel in den Leckspalt verhindert. Gegebenenfalls kann der Außenmantel des Druckkolbens selbst oder in Kom bination mit der ihn umschließenden Bohrung des Gehäuses oder diese Bohrung allein einem Ölabstreifring ähnlich dargestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, das Spielausgleichselement in einen Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine einzubauen oder einbaubar zu gestalten bzw. als Bestandteil eines solchen Nockenfolgers auszugestalten. Als Nockenfolger (schaltbar, nichtschaltbar) kommen beispielsweise Rollenstößel, Tassenstößel, Kipp-, Schwing- oder Schlepphebel in Betracht. Auch ist an Abstützelemente für Schlepphebel gedacht.

Gleichfalls ist es vorgeschlagen, das erfindungsgemäße Spielausgleichselement in eine Riemen- oder Kettenspannvorrichtung, beispielsweise eines Primär- oder Sekundärtriebes einer Brennkraftmaschine, einzubauen. Generell ist jedoch eine Applikation des erfindungsgemäßen Spielausgleichselements überall dort denkbar, wo es gilt, thermisch- und/oder verschleißbedingtes Spiel auszugleichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

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

1 einen Rollenstößel mit einem erfindungsgemäßen hydraulischen Spielausgleichselement und

2 das Spielausgleichselement nach 1 in vergrößerter Darstellung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 offenbart einen als Rollenstößel ausgebildeten Nockenfolger 17 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. In diesen Nockenfolger 17 ist das erfindungsgemäße Spielausgleichselement 1 eingebaut. Dieses besteht, wie auch aus 2 hervorgeht, aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 2, das mit einem relativ zu diesem axial beweglichen Druckkolben 3 zusammengebaut ist. Das Gehäuse 2 ist bei der Ausgestaltung nach 1 integraler Bestandteil eines Außengehäuses des Rollenstößels 17.
Der Druckkolben 3 hat einenends eine Stirnseite 4. Dieser beabstandet liegt eine Stirnseite 5 des Gehäuses 2 gegenüber. Zwischen den Stirnseiten 4, 5, genauer gesagt zwischen einer unmittelbaren Unterseite 7 der Stirnseite 4 des Druckkolbens 3 und einer Anschlagfläche 13 der Stirnseite 5 des Gehäuses 2, ist ein Hochdruckraum 6 für Hydraulikmittel gebildet. Der Hochdruckraum 6 wird bedarfsweise aus einem darüber liegenden Vorratsraum 9 über ein Rückschlagventil 8 mit Hydraulikmittel versorgt. Das Rückschlagventil 8 öffnet sich in Richtung zum Hochdruckraum 6. Der Vorratsraum 9 ist vom Druckkolben 3 umschlossen.
Zwischen einem Außenmantel 10 des Druckkolbens 3 und einer Bohrung 11 des Gehäuses 2 ist ein Leckspalt 12 für das Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum 6 gebildet. Beim Nockenhub wird, wie der Fachwelt ausreichend bekannt ist, eine geringfügige Menge an Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum 6 über den Leckspalt 12 ausgepresst und mittelbar wieder in den Vorratsraum 9 zurückgeführt.
Die Stirnseite 5 des Gehäuses 2 bildet mit ihrer Anschlagfläche 13 im zusammengesunkenen Zustand des Druckkolbens 3 eine Anlage für dessen Unterseite 7 mit dem Ringabschnitt 14. Wird die Brennkraftmaschine abgestellt und steht der betreffende Nocken auf „Hub", so wird die durch den Hochdruckraum 6 erzeugte und quasi steife Verbindung peu à peu aufgehoben und der Druck kolben 3 rutscht in das Gehäuse 2 hinein, bis er an dessen Anschlagfläche 13 zur Anlage kommt.
Fertigungsbedingter Urschmutz kann sich am Bodenbereich der Bohrung 11 des Gehäuses 2, also auf der Anschlagfläche 13, ansammeln. Gegebenenfalls können sich auch andere Partikel wie generelle Verunreinigungen im Hydraulikmittel aber auch Abrieb oder dgl. akkumulieren. Kommt es nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine zu einer ersten Ausgleichsbewegung des Druckkolbens 3 aus dem Gehäuse 2 heraus, so können im Stand der Technik am Außenmantel 10 des Druckkolbens 13 haftende Partikel in den Leckspalt 12 gezogen werden. Dies kann im ungünstigsten Fall zu einem Verklemmen des Druckkolbens 3 im Gehäuse 2 führen, wodurch eine ordnungsgemäße Spielausgleichsfunktion des Spielausgleichselements 1 nicht mehr gegeben ist.
Im Übergangsbereich von der Bohrung 11 des Gehäuses 2 zu der Anschlagfläche 13 ist, wie näher aus 2 hervorgeht, eine Ringerweiterung 15 appliziert. Um ein Anhaften der vorgenannten Partikel am Außenmantel 10 des Druckkolbens 3 zu verhindern, wird vorgeschlagen, die Stirnseite 4 des Druckkolbens 3 mit einer Fase 16 zu versehen, deren Höhe H_F gleich oder größer einer Höhe H_R der Ringerweiterung 15 ist.
Aufgrund dieser sehr einfachen Maßnahme ist ein Anhaften der unerwünschten Partikel am Außenmantel 10 des Druckkolbens 3 verhindert. Somit können diese Partikel auch nicht mehr in den Leckspalt 12 mit der vorgenannten negativen Folge gelangen.
Um ein besonders gutes Abstreifen der anhaftenden Partikel oder ähnliches zu erzielen, ist es vorgeschlagen, die Fase 16 in Bezug auf den Außenmantel 10 des Druckkolbens 3 in einem Winkel α im Bereich von 30° ± 15° auszuführen.
Auch ist aus 2 zu entnehmen, dass durch die erfindungsgemäß ausgeführte Fase 16 mehr Volumen im Hochdruckraum 6 bei Anlage des Druckkolbens 3 an der Anschlagfläche 13 des Gehäuses 2 vorliegt. Somit ist einfach gesagt in diesem Bereich mehr Raum geschaffen, in welchem sich die unerwünschten Partikel verteilen können, ohne dass es zu einem Anhaften am Druckkolben 3 kommt.

1: Spielausgleichselement
2: Gehäuse
3: Druckkolben
4: Stirnseite Druckkolben
5: Stirnseite Gehäuse
6: Hochdruckraum
7: Unterseite Druckkolben
8: Rückschlagventil
9: Vorratsraum
10: Außenmantel
11: Bohrung
12: Leckspalt
13: Anschlagfläche Gehäuse
14: Ringabschnitt Druckkolben
15: Ringerweiterung
16: Fase
17: Nockenfolger
H_F: Höhe Fase
H_R: Höhe Ringerweiterung
α: Winkel Fase

Claims

Hydraulisches Spielausgleichselement (1), bestehend aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (2), welches mit einem relativ zu diesem axial beweglichen Druckkolben (3) zusammengesteckt ist, wobei zwischen einander zugewandten Stirnseiten (4, 5) von Druckkolben (3) und Gehäuse (2) ein Hochdruckraum (6) für Hydraulikmittel verläuft, der über ein an einer Unterseite (7) der Stirnseite (4) des Druckkolbens (3) appliziertes und sich in Richtung zum Hochdruckraum (6) öffnendes Rückschlagventil (8) aus einem vom Druckkolben (3) eingeschlossenen Vorratsraum (9) mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist, wobei zwischen einem Außenmantel (10) des Druckkolbens (3) und einer Bohrung (11) des Gehäuses (2) ein Leckspalt (12) für das Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum (6) gebildet ist, wobei die Stirnseite (5) des Gehäuses (2) eine Anschlagfläche (13) für einen Ringabschnitt (14) der Stirnseite (4) des Druckkolbens (3) in dessen abgesunkenem Zustand bildet und wobei die Bohrung (11) des Gehäuses (2) in ihrem an die Stirnseite (5) der Bohrung (11) grenzenden Abschnitt in einer Ringerweiterung (15) ausläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (4) des Druckkolbens (3) in ihrem Übergangsbereich zum Außenmantel (10) mit einer Fase (16) versehen ist, deren Höhe (H_F) gleich oder größer einer Höhe (H_R) der Ringerweiterung (15) ist.
Spielausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (16) in Bezug auf den Außenmantel (10) des Druckkolbens (3) einen Winkel (α) im Bereich von 30° ± 15° hat.
Spielausgleichselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (4) des Druckkolbens (3) in ihrem Übergangsbereich zum Außenmantel (10) mit einem Ölabstreifring versehen oder einem Außenmantel eines Ölabstreifrings ähnlich dargestellt ist.
Spielausgleichselement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielausgleichselement (1) in einen Nockenfolger (17) oder in ein Abstützelement hierfür eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine eingebaut oder integraler Bestandteil dieses ist.
Spielausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielausgleichselement (1) in eine Spannvorrichtung für einen Riemen oder eine Kette eingebaut oder integraler Bestandteil dieser ist.