DE102005059843A1

DE102005059843A1 - Kraftübertragungsvorrichtung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005059843A1
Application number: DE102005059843A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr.-Ing. Geiger; Friedrich Hieronymus
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2006-07-20
Also published as: US7246584B2; US20060137641A1

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Kraftübertragungsvorrichtung (4) für einen Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine (2) mit hydraulischer Ventilspielausgleichsvorrichtung (6) mit einem hohlzylindrischen Ausgleichskolben (13). Dieser begrenzt einenends einen Arbeitsraum (28) der Ventilspielausgleichsvorrichtung (6) und anderenends ein zur Versorgung des Arbeitsraums (28) dienendes Hydraulikmittelreservoir (29), das an eine Hydraulikmittelversorgung (23) der Brennkraftmaschine (2) angeschlossen ist. Dabei soll eine Auslaufsicherung (27) einen Hydraulikmittelfluss aus dem Hydraulikmittelreservoir (29) in Richtung der Hydraulikmittelversorgung (23) zumindest teilweise verhindern. Das Hydraulikmittelreservoir (29) umfasst einen vom Ausgleichskolben (13) eingeschlossenen inneren Vorratsraum (15) und zumindest einen außerhalb des Ausgleichskolbens (13) befindlichen äußeren Vorratsraum (52), wobei die Auslaufsicherung (27) als Bestandteil der Kraftübertragungsvorrichtung (4) zwischen Hydraulikmittelversorgung (23) und Hydraulikmittelreservoir (29) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit hydraulischer Ventilspielausgleichsvorrichtung mit einem hohlzylindrischen Ausgleichskolben. Dieser begrenzt einenends einen Arbeitsraum der Ventilspielausgleichsvorrichtung und anderenends ein zur Versorgung des Arbeitsraums dienendes Hydraulikmittelreservoir, das an eine Hydraulikmittelversorgung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Dabei verhindert eine Auslaufsicherung einen Hydraulikmittelfluss aus dem Hydraulikmittelreservoir in Richtung der Hydraulikmittelversorgung zumindest teilweise.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Kraftübertragungsvorrichtungen sind dem Fachmann auf dem Gebiet von Ventilsteuerungen mit hydraulischem Ventilspielausgleich bekannt und entsprechend der Architektur der Brennkraftmaschine ausgebildet. So werden bei der so genannten „Overhead-Camshaft" oder auch als „OHC" bekannten Ventiltriebsbauart mit einer im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle zumeist mitbewegte Tassenstößel, Kipp- oder Schwinghebel sowie ruhende Schwenklager für Schlepphebel, jeweils mit hydraulischem Ventilspielausgleich, eingesetzt.
Daneben finden derartige Kraftübertragungsvorrichtungen auch vielfach Verwendung bei der so genannten „Overhead-Valve" oder kurz als „OHV" bekannten Ventiltriebsanordnung bei überwiegend großvolumigen und als V-Motoren ausgebildeten Brennkraftmaschinen. Bei der OHV-Anordnung ist der Ventiltrieb durch eine im Motorblock der Brennkraftmaschine in der Nähe der Kurbelwelle gelagerte Nockenwelle gekennzeichnet, deren Nockenerhebungen von längsbeweglich geführten und zumeist mit hydraulischem Ventilspielausgleich ausgerüsteten Stößeln als Kraftübertragungsvorrichtungen abgegriffen und in eine Hubbewegung des jeweiligen mit dem Nocken in Verbindung stehenden Stößels umgesetzt werden. Die Hubbewegung des Stößels wird üblicherweise über eine Stößelstange, die einen im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Kipphebel betätigt, auf ein oder mehrere dem Stößel zugeordnete Gaswechselventile übertragen.
Zu den bekannten Vorteilen einer hydraulischen und somit automatischen Ventilspielausgleichsvorrichtung zählen insbesondere der Entfall der Ventilspieleinstellung bei Erstmontage und Wartung der Brennkraftmaschine, deren Laufruhe und ein günstiges Abgasemissionsverhalten. Diese Vorteile lassen sich jedoch nur unter der Voraussetzung vollständig umsetzen, dass die hydraulische Ventilspielausgleichsvorrichtung in allen Betriebszuständen einschließlich Stillstand und Start der Brennkraftmaschine funktionsfähig bzw. funktionsbereit ist. Die wesentliche Grundlage hierfür besteht selbstverständlich in einer geeigneten Versorgung der Ventilspielausgleichsvorrichtung mit Hydraulikmittel. Hierzu wird das Hydraulikmittel während des Betriebs der Brennkraftmaschine von einer Hydraulikmittelpumpe über Versorgungsleitungen zu einem Ausgleichskolben der Ventilspielausgleichsvorrichtung gefördert, wobei der Ausgleichskolben ein zur Bewegungs- bzw. Kraftübertragung dienendes Hydraulikpolster eines Arbeitsraums begrenzt. Der Arbeitsraum ist volumenveränderlich, da der Ausgleichskolben stets bestrebt ist, die Höhe des vom Arbeitsraum eingeschlossenen Hydraulikpolsters so einzustellen, dass mechanisches Spiel im Ventiltrieb während der hubfreien Grundkreisphase des Nockens eliminiert wird. Der Ausgleichskolben ist üblicherweise hohlzylindrisch ausgebildet und schließt ein Hydraulikmittelreservoir ein, das den Arbeitsraum über ein Rückschlagventil bei Ventilspielausgleichsbewegungen, d. h. bei expandierendem Arbeitsraum mit Hydraulikmittel versorgt. Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, dass das Volumen des Hydraulikmittelreservoirs ein Mehrfaches des Volumens des Arbeitsraums beträgt, um ein unerwünschtes Ansaugen von Luft- oder Gasblasen in den Arbeitsraum unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine sicher auszuschließen.
Einen besonders kritischen Betriebszustand stellt in diesem Zusammenhang ein Startvorgang einer kalten Brennkraftmaschine dar, die in der Regel mit ein oder mehreren geöffneten Gaswechselventilen abgestellt wurde, so dass die Ausgleichskolben der zugehörigen Ventilspielausgleichsvorrichtungen unter Krafteinwirkung der Gaswechselventilfeder und je nach Dauer der zwischenzeitlichen Stillstandsphase der Brennkraftmaschine teilweise oder vollständig unter weitgehender Verdrängung von Hydraulikmittel aus dem Arbeitsraum abgesunken sind. Zudem liefert auch die Hydraulikmittelpumpe während des Startvorgangs noch keinen oder keinen ausreichenden Hydraulikmittelvolumenstrom zu den Ausgleichskolben. Insofern ist es im wesentlichen alleinige Aufgabe des Hydraulikmittelreservoirs, den erheblichen Hydraulikmittelbedarf des Arbeitsraums während dessen Expansion aus der abgesunkenen Stellung des Ausgleichskolbens in seine Arbeitsposition vollständig zu decken. Ein ungenügend großes oder ein ungenügend gefülltes Hydraulikmittelreservoir würde zwangsläufig zu einer Ansaugung von Luft- oder Gasblasen in den Arbeitsraum führen. Die Konsequenzen eines Luft- oder Gasblasen enthaltenden Arbeitsraums für die Ventiltriebsfunktion während Start und Betrieb der Brennkraftmaschine sind dem Fachmann bekannt und werden akustisch als so genanntes Ventiltriebsklappern vor allem infolge hoher Aufsetzgeschwindigkeiten des Gaswechselventils bei dessen Schließvorgang störend wahrgenommen.
Die Forderung nach einem ausreichend großen Hydraulikmittelreservoir steht zunehmend auch in Konflikt mit der Zielsetzung, den Bauraum und/oder die Masse der Kraftübertragungsvorrichtung weiter zu reduzieren oder bei unverändertem Bauraum die Funktionalität der Kraftübertragungsvorrichtung zu erweitern. Zu letzterem Fall zählen insbesondere variable Kraftübertragungsvorrichtungen, die als umschaltbare Nockenfolger ausgebildet sind und je nach Schaltzustand ihrer Koppelmittel Hübe von unterschiedlichen Nocken selektiv auf das Gaswechselventil übertragen und/oder den Hub eines Nockens vollständig ausblenden können. So ist es beispielsweise bei schaltbaren Stoßstangen-Ventiltrieben in OHV-Anordnung üblich, zueinander längsverschiebbare und miteinander koppelbare Nockenfolgerteile so ineinander zu verschachteln, dass die Außen- und Anschlussgeometrie des Nockenfolgers im wesentlichen unverändert bleiben können. Dies bedingt jedoch regelmäßig eine Bauraumreduzierung der hydraulischen Ventilspielausgleichsvorrichtung und demzufolge eine Volumenreduzierung des vom Ausgleichskolben eingeschlossenen Hydraulikmittelreservoirs mit dem zuvor erläuterten Risiko und den Konsequenzen einer mangelhaften Hydraulikmittelversorgung des Arbeitsraums.
Diese Problematik wird oftmals noch dadurch verschärft, dass die Kraftübertragungsvorrichtung und mit ihr der Ausgleichskolben samt Hydraulikmittelreservoir gegenüber der Schwerkraft geneigt in der Brennkraftmaschine eingebaut sind. Dies kann zu einem erheblichen und einen erfolgreichen Wiederbefüllvorgang des Arbeitsraums gefährdenden Verlust von Hydraulikmittel aus dem Hydraulikmittelreservoir führen, da das Hydraulikmittel über Versorgungsöffnungen aus dem Hydraulikmittelreservoir in die Hydraulikmittelversorgung zurücklaufen kann.

Im Stand der Technik finden sich bereits Lösungsansätze zur Entschärfung der oben geschilderten Problematik. So werden beispielsweise in der US 2,688,319 , in der US 4,462,364 sowie in der DE 197 54 016 A1 Begrenzungsmittel vorgeschlagen, die ein Leerlaufen des Hydraulikmittelreservoirs verhindern sollen. Diese Begrenzungsmittel sind jedoch sämtlich im unmittelbaren Bereich des Ausgleichskolbens angeordnet und können demzufolge höchstens eine Füllmenge entsprechend dem vom Ausgleichskolben direkt eingeschlossenen Hydraulikmittelreservoir gewährleisten. Demzufolge kann es insbesondere bei umschaltbaren Nockenfolgern mit bauraumreduzierten Ausgleichskolben erforderlich sein, das dann ungenügend große Hydraulikmittelreservoir um außerhalb des Ausgleichskolbens befindliche Kavitäten zu erweitern. In diesem Fall sind die Begrenzungsmittel der zitierten Druckschriften ungeeignet, da sie ein Rücklaufen von Hydraulikmittel, das sich außerhalb des Ausgleichskolbens befindet, nicht verhindern können.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kraftübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Demnach ist dem Arbeitsraum der Ventilspielausgleichsvorrichtung jederzeit ein ausreichend großes und gegen Auslaufen geschütztes Hydraulikmittelreservoir zur Verfügung zu stellen, um insbesondere eine von Ventiltriebsklappern freie Start- und Warmlaufphase der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Hydraulikmittelreservoir einen vom Ausgleichskolben eingeschlossenen inneren Vorratsraum und zumindest einen außerhalb des Ausgleichskolbens befindlichen äußeren Vorratsraum umfasst, wobei die Auslaufsicherung als Bestandteil der Kraftübertragungsvorrichtung zwischen Hydraulikmittelversorgung und Hydraulikmittelreservoir angeordnet ist.

Diese Anordnung der Auslaufsicherung stellt sicher, dass das Hydraulikmittelreservoir ausreichend groß ist, da es zusätzlich zu dem vom Ausgleichskolben unmittelbar eingeschlossenen Hydraulikmittelvolumen noch einen oder mehrere äußere Vorratsräume umfasst. Das so erweiterte und durch die Auslaufsicherung vor Rücklaufen von Hydraulikmittel in Richtung der Hydraulikmittelver sorgung geschützte Hydraulikmittelreservoir stellt dem Arbeitsraum insbesondere bei vollständig abgesunkenem Ausgleichskolben ein ausreichend großes Hydraulikmittelvolumen zur luft- oder gasblasenfreien Expansion des Arbeitsraums bei Rückstellung des Ausgleichskolbens in seine ventilspielfreie Arbeitsposition zur Verfügung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll die Auslaufsicherung den Hydraulikmittelfluss zwischen einer in der Kraftübertragungsvorrichtung angeordneten Versorgungsöffnung und dem Hydraulikmittelreservoir in Versorgungsrichtung zulassen und entgegen der Versorgungsrichtung zumindest während einer Grundkreisphase eines die Kraftübertragungsvorrichtung betätigenden Nockens sperren.

Somit wird einerseits durch die Vorgabe der Hydraulikmittelflussrichtung ein Rücklaufen von Hydraulikmittel aus dem Hydraulikmittelreservoir in Richtung der Hydraulikmittelversorgung weitestgehend verhindert. Andererseits ist die Auslaufsicherung zwischen Versorgungsöffnung und Hydraulikmittelreservoir angeordnet und insofern hinsichtlich einer Außenkontur der Kraftübertragungsvorrichtung bauraumneutral und vor ungewollten mechanischen Einwirkungen geschützt in die Kraftübertragungsvorrichtung integriert.

Die Auslaufsicherung umfasst dabei zweckmäßigerweise einen relativ zu einer Innenmantelfläche eines Gehäuses der Kraftübertragungsvorrichtung verlagerbaren Schieber. Dieser wirkt zumindest in einer den Hydraulikmittelfluss sperrenden Sperrstellung mit der Innenmantelfläche und mit einer der Innenmantelfläche zugewandten Außenmantelfläche eines innerhalb des Gehäuses verlaufenden Innenteils dichtend zusammen. Der Schieber kann dabei eine beliebige Formgebung aufweisen, die letztlich von der Formgestalt seiner Umgebung abhängt, mit der er entweder nach dem Sitzventilprinzip oder nach dem Schieberprinzip dichtend zusammenwirkt.

In Fortbildung der Erfindung soll der Schieber von der Kraft eines Federmittels in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt sein. Hierdurch wird bei erhöhter Dichtwirkung sichergestellt, dass der Schieber auch bei einer stark zur Schwerkraftrichtung geneigten Einbaustellung in der Kraftübertragungsvorrichtung und/oder entgegen äußerer Krafteinwirkungen, wie beispielsweise Reibungskräften, die Sperrstellung sicher erreichen kann.

Weiterhin kann der Schieber als in einem hohlzylindrischen Hydraulikmittelkanal angeordneter und in Längsrichtung des Hydraulikmittelkanals verlagerbarer Ring ausgebildet sein. Dabei ist der Hydraulikmittelkanal durch die Innenmantelfläche des Gehäuses und die Außenmantelfläche des Innenteils begrenzt. Der so ausgestaltete Schieber bietet erhebliche Vorteile dahingehend, dass er in den ohnehin zumeist rotationssymmetrischen Kraftübertragungsvorrichtungen einfach und funktionssicher integrierbar ist.

Außerdem soll der Ring eine zylindrische Außenmantelfläche aufweisen, die zumindest im Bereich der Sperrstellung zur Innenmantelfläche des Gehäuses konzentrisch ist und mit dieser dichtend zusammenwirkt. Die zylindrische Außenmantelfläche sorgt für eine ausreichende Dichtlänge zwischen Ring und Innenmantelfläche des Gehäuses und kann gleichzeitig auch die Radialführung des Rings im Hinblick auf dessen verkantungsfreie Bewegung in Längsrichtung sicherstellen.

In Weiterbildung der Erfindung soll zwischen einer ersten Stirnseite des Rings und einer Innenmantelfläche des Rings eine konvex ausgebildete Mantelfläche verlaufen, die mit einer ersten Schulter der Außenmantelfläche des Innenteils dichtend zusammenwirkt. Durch die konvex ausgebildete Mantelfläche wird die auf Bauteiltoleranzen und diesbezüglich insbesondere auf Parallelitätsabweichungen zwischen der ersten Schulter und der die Schulter kontaktierenden Ringfläche basierende Schwankungsbreite der Lage des Dichtkontakts erheblich eingeschränkt, so dass Kantenträger vermieden werden.

Die Kraftübertragungsvorrichtung soll ferner als Stößel ausgebildet sein, der eine hohlzylindrische Stößelstange betätigt. Ein Hohlraum der Stößelstange kann dabei zweckmäßigerweise einen äußeren Vorratsraum des Hydraulikmit telreservoirs bilden, indem der Hohlraum der Stößelstange in fluidischer Verbindung mit dem inneren Vorratsraum des Ausgleichskolben steht.

Eine derart erzeugte Volumenerweiterung des Hydraulikmittelreservoirs eignet sich besonders für solche Stößel, die mittels eines Verriegelungsmechanismus schaltbar ausgebildet sind. In diesem Fall ist das Gehäuse zum Innenteil entgegen der Kraft einer Lost-Motion-Feder teleskopierbar. Bei verriegeltem Verriegelungsmechanismus ist ein Formschluss zwischen Gehäuse und Innenteil hergestellt, während bei entriegeltem Verriegelungsmechanismus dieser Formschluss nicht besteht. Insofern ermöglicht der Verriegelungsmechanismus eine Unterbrechung der Bewegungsübertragung des Gehäuses auf das Innenteil, das die Stößelstange betätigt. Bei dem so ausgebildeten Stößel steht dem Ausgleichskolben üblicherweise nur ein eingeschränkter Bauraum aufgrund des zusätzlichen Stößelteils zur Verfügung, so dass erst das um den äußeren Vorratsraum erweiterte Hydraulikmittelreservoir dem Arbeitsraum ein ausreichend großes Hydraulikmittelvolumen zur Verfügung stellen kann.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Kraftübertragungsvorrichtung die nachfolgende Merkmalskombination auf. Dabei soll zunächst die Innenmantelfläche des Rings zylindrisch und konzentrisch zu einem zylindrischen Abschnitt der Außenmantelfläche des Innenteils sein. Gleichzeitig ist der Ring auf dem zylindrischen Abschnitt der Außenmantelfläche des Innenteils radial geführt. Damit wird ein Verhaken des Rings in einer mit dem Verriegelungsmechanismus zusammenwirkenden Ringnut des Gehäuses dann verhindert, wenn der Verriegelungsmechanismus entriegelt ist und sich das Innenteil relativ zum Gehäuse in einer Position befindet, in der sich der Ring gegenüber der Ringnut befindet. Ferner ist der Ring zwecks Montage auf dem Innenteil aus zwei Segmenten zusammengesetzt, die sich jeweils über einen Winkel von zumindest nahezu 180° erstrecken. Ein Hydraulikmittelfluss in Versorgungsrichtung wird schließlich dadurch ermöglicht, dass die Innenmantelfläche des Rings zumindest eine sich über die gesamte Höhe der Innenmantelfläche des Rings erstreckende Einformung als Durchtrittsquerschnitt für das Hydraulikmittel aufweist.

Der so ausgebildete Ring soll schließlich von der Kraft eines Federmittels in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt sein, wobei das Federmittel zwischen einer zweiten Stirnseite des Rings, die der ersten Stirnseite abgewandt ist, und einer zweiten Schulter der Außenmantelfläche des Innenteils verläuft.

Die Erfindung ist vor allem bei schaltbar ausgebildeten Stößeln, die zudem in einer OHV-Bauweise der Brennkraftmaschine angeordnet sind, vorteilhaft einsetzbar, da der Ausgleichskolben aufgrund der erheblichen und sich aufsummierenden Bauteiltoleranzkette der OHV-Bauweise einen vergleichsweise großen Weg zwischen der abgesunkenen Position und seiner Arbeitsposition bei entsprechend großem Nachfüllbedarf des Arbeitsraums mit Hydraulikmittel zurücklegen muss. Die Erfindung läßt sich dennoch überall dort einsetzen, wo dem Arbeitsraum der Ventilspielausgleichsvorrichtung jederzeit ein ausreichend großes und gegen Auslaufen geschütztes Hydraulikmittelreservoir zur Verfügung gestellt werden soll. Insofern ist die Erfindung auch dann besonders wirkungsvoll, wenn eine Längsachse der in der Brennkraftmaschine gelagerten Kraftübertragungsvorrichtung gegen die Schwerkraftrichtung geneigt ist. Durch diese Ausbildung lässt sich ein Leerlaufen des Hydraulikmittelreservoirs selbst bei extremen Neigungen der Kraftübertragungsvorrichtung sicher verhindern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung beispielhaft anhand eines Stößel-Ventiltriebs in OHV-Anordnung dargestellt ist. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt des in der Brennkraftmaschine gelagerten Stößel-Ventiltriebs im Längsschnitt,
2 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts A mit einer Auslaufsicherung gemäß 1,
3 eine Querschnittsansicht eines Rings der Auslaufsicherung gemäß den 1 und 2,
4 eine Draufsicht des Rings gemäß 3.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 offenbart einen Ausschnitt eines Ventiltriebs 1 einer Brennkraftmaschine 2. Dargestellt ist eine als Stößel 3 ausgebildete Kraftübertragungsvorrichtung 4, die in einer hohlzylindrischen Führung 5 der Brennkraftmaschine 2 längsbeweglich gelagert ist. Der Stößel 3 ist mittels einer hydraulischen Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 zwischen einem Nocken 7 der Brennkraftmaschine 2 und einer Stößelstange 8 in Längs- oder Hubrichtung eingespannt, so wie es der Fachwelt an sich bekannt ist. Der hier dargestellte Stößel 3 bietet ferner die Möglichkeit, ein vom Ventiltrieb 1 betätigtes, jedoch nicht dargestelltes Gaswechselventil dadurch stillzulegen, dass die Bewegungsübertragung des vom Nocken 7 ausgehenden Hubs auf die Stößelstange 8 durch den Stößel 3 unterbrochen wird. Zu diesem Zweck ist ein Gehäuse 9 des Stößels 3 zu einem Innenteil 10 gegen die Kraft einer Lost-Motion-Feder 11 teleskopierbar. Zur Übertragung der Erhebung des Nockens 7 auf die Stößelstange 8 ist das Gehäuse 9 mit dem Innenteil 10 in ausgefahrener Stellung des Stößels 3 mittels eines Verriegelungsmechanismus 12 gemäß der Darstellung formschlüssig gekoppelt. Die mit der Variabilität des Stößels 3 erschließbaren Potentiale hinsichtlich Kraftstoffverbrauchs- und Abgasemissionsverhalten der Brennkraftmaschine 2 sind dem Fachmann auf dem Gebiet von Brennkraftmaschinen ebenfalls bekannt.
Zur Gestaltung eines solchen schaltbar ausgebildeten Stößels 3 ist jedoch anzumerken, dass einem hohlzylindrischen Ausgleichskolben 13 der hydraulischen Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 üblicherweise nur noch ein erheblich eingeschränkter Bauraum zur Verfügung steht. Dies liegt darin begründet, dass der Ausgleichskolben 13 nunmehr in einer hohlzylindrischen Ausnehmung 14 des im Gehäuse 9 geführten Innenteils 10 anzuordnen ist, wobei der radiale Bauraum des Ausgleichskolbens 13 um etwa die Summe der den Ausgleichskolben 13 umgebenden Gehäusewandstärken des Innenteils 10 reduziert ist. Insofern weist auch das vom hohlzylindrischen Ausgleichskolben 13 unmittelbar eingeschlossene und als innerer Vorratsraum 15 dienende Hydraulikmittelvolumen ein gegenüber nicht schaltbaren Stößeln deutlich eingeschränktes Volumen auf.
Die Stößelstange 8 ist mit einem sphärisches Ende 16 in einer kalottenförmigen Einformung 17 eines sich auf dem Ausgleichskolben 13 abstützenden Kolbenoberteils 18 gelenkig gelagert. Ein Hohlraum 19 der Stößelstange 8 steht über eine Öffnung 20 im sphärischen Ende 16 sowie eine Öffnung 21 im Kolbenoberteil 18 in fluidischer Verbindung mit dem inneren Vorratsraum 15 und bildet einen äußeren Vorratsraum 22. Zur Begrenzung des Hydraulikmittelvolumenstroms in die Stößelstange 8 ist außerdem der Einsatz einer so genannten Drosselscheibe (nicht dargestellt) bekannt, die üblicherweise zwischen Ausgleichskolben 13 und Kolbenoberteil 18 angeordnet ist und die Öffnung 21 im Kolbenoberteil 18 weitgehend bis auf einen den Volumenstrom drosselnden Querschnitt verschließt. Weiterhin kann die Drosselscheibe beispielsweise durch geeignete Ausnehmungen so ausgebildet sein, dass ein Hydraulikmittelvolumenstrom aus der Stößelstange 8 in Richtung des Ausgleichskolbens 13 drosselarm erfolgt.
Zur Versorgung der hydraulischen Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 dient eine Hydraulikmittelversorgung 23, die im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 in Form einer die Führung 5 schneidenden Ölgalerie 24 druckbeaufschlagtes Hydraulikmittel in Versorgungsrichtung „P" bereitstellt. Eine im Gehäuse 9 angeordnete Versorgungsöffnung 25 stellt zumindest in der dargestellten Grundkreisphase des Nockens 7 eine hydraulische Verbindung zwischen der Ölgalerie 24 und einem innerhalb des Stößels 3 verlaufenden hohlzylindrischen Hydraulikmittelkanal 26 her. In dem Hydraulikmittelkanal 26 ist eine Auslaufsicherung 27 angeordnet, die sich in 1 in einer Sperrstellung „L" entsprechend einer drucklosen Hydraulikmittelversorgung 23 befindet und dabei einen Hydraulikmittelfluss entgegen der Versorgungsrichtung „P" sperrt.
Die Funktion der Auslaufsicherung 27 besteht darin, einem durch den Ausgleichskolben 13 begrenzten Arbeitsraum 28 der Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 ein insbesondere während der Startphase der Brennkraftmaschine 2 ausreichend großes Hydraulikmittelreservoir 29 zur Verfügung zu stellen. Dies wird dadurch gewährleistet, dass das Hydraulikmittelreservoir 29 während der Stillstandsphase der Brennkraftmaschine 2 vor Auslaufen von Hydraulikmittel in Richtung der Ölgalerie 24, d.h. vor Auslaufen von Hydraulikmittel in die Ölgalerie 24 und in die Führung 5 geschützt ist. Zu diesem Zweck ist die Auslaufsicherung 27 so ausgebildet und angeordnet, dass sie den Hydraulikmittelfluss in Versorgungsrichtung „P" zulässt und entgegen der Versorgungsrichtung „P" sperrt.
Der Aufbau und die Arbeitsweise der Auslaufsicherung 27 sind in 2 anhand einer vergrößerten Darstellung des Ausschnitts A aus 1 näher erläutert. Die Auslaufsicherung 27 ist in dem hohlzylindrischen Hydraulikmittelkanal 26 angeordnet, der radial durch eine Innenmantelfläche 30 des Gehäuses 9 und eine Außenmantelfläche 31 des Innenteils 10 begrenzt ist und axial, d.h. in Längsrichtung „Y" durch eine erste Schulter 32 und eine zweite Schulter 33 der Außenmantelfläche 31 des Innenteils 10 begrenzt ist. Die Auslaufsicherung 27 umfasst einen als Ring 34 ausgebildeten Schieber 35, der innerhalb des Hydraulikmittelkanals 26 ausgehend von der Sperrstellung „L" in dessen Längsrichtung „Y" verlagerbar ist.
Der Hydraulikmittelfluss entgegen der Versorgungsrichtung „P" wird in der dargestellten Sperrstellung „L" dadurch gesperrt, dass der Ring 34 eine zylindrische Außenmantelfläche 36 aufweist, die zur Innenmantelfläche 30 des Gehäuses 9 konzentrisch ist und mit dieser zumindest oberhalb der Versorgungsöffnung 25 radial dichtend zusammenwirkt. Gleichzeitig verläuft zwischen einer ersten Stirnseite 37 des Rings 34 und einer Innenmantelfläche 38 des Rings 34 eine Mantelfläche 39, die mit der ersten Schulter 32 der Außenmantelfläche 31 des Innenteils 10 axial dichtend zusammenwirkt. Die Mantelfläche 39 ist konvex ausgebildet, so dass die auf Bauteiltoleranzen und diesbezüglich insbesondere auf Parallelitätsabweichungen zwischen der ersten Schulter 32 und der Mantelfläche 39 basierende Schwankungsbreite der Lage des Dichtkontakts erheblich eingeschränkt wird, um Kantenträger zwischen der ersten Schulter 32 und der Mantelfläche 39 zu vermeiden.
Zwischen einer zweiten Stirnseite 40 des Rings 34 und einer zweiten Schulter 41 der Außenmantelfläche 31 des Innenteils 10 ist ein Federmittel 42 angeordnet, das den Ring 34 in Richtung der Sperrstellung „L" beaufschlagt. Hierdurch kann die axiale Dichtwirkung des Rings 34 erhöht werden, indem die Kraft des Federmittels 42 am Ring 34 auftretenden Reibungskräften entgegenwirkt oder eine ungenügende Schwerkraftwirkung des Rings 34 infolge entsprechender Neigung der Kraftübertragungsvorrichtung 4 zur Schwerkraftrichtung kompensiert.
Die zylindrische Innenmantelfläche 38 des Rings 34 ist ferner auf einem zu ihr konzentrischen zylindrischen Abschnitt 43 der Außenmantelfläche 31 des Innenteils 10 radial geführt. Die Radialführung des Rings 34 auf dem Innenteil 10 verhindert bei entkoppeltem Verriegelungsmechanismus 12 und in einer relativen Position von Gehäuse 9 zu Innenteil 10, in welcher der Ring 34 einer mit dem Verriegelungsmechanismus 12 zusammenwirkenden Ringnut 44 (siehe 1) im Gehäuse 9 gegenübersteht, dass sich der Ring 34 durch radiale Verlagerung mit der Ringnut 44 verhakt. Diese Position, in der sich auch die Versorgungsöffnung 25 zumindest abschnittweise oberhalb des Rings 34 befinden kann, ist indes für die Funktion der Auslaufsicherung 27 in der Sperrstellung „L" nicht relevant, da die Stillstandsphase der Brennkraftmaschine 2 grundsätzlich mit gekoppeltem Verriegelungsmechanismus 12 des dann ausgefahrenen Stößels 3 angefahren wird.
Der Hydraulikmittelfluss in Versorgungsrichtung „P" erfolgt ausgehend von der erläuterten Sperrstellung „L" der Auslaufsicherung 27 dadurch, dass in einem unteren Ringraum 45 des Hydraulikmittelkanals 26 befindliches druckbeauf schlagtes Hydraulikmittel eine Kraftwirkung auf die erste Stirnseite 37 des Rings 34 erzeugt, der sich folglich entgegen der Kraftwirkung des Federmittels 42 verlagert. Gleichzeitig löst sich der Kontakt der Mantelfläche 39 des Rings 34 zur ersten Schulter 32 der Außenmantelfläche 31 des Innenteils 10, so dass das Hydraulikmittel den Ring 34 entlang seiner Innenmantelfläche 43 passieren kann. Wie in den 3 und 4 dargestellt, erfolgt dies mittels querschnittserzeugender Einformungen 46, die an der Innenmantelfläche 38 des Rings 34 radial ausgebildet sind und sich über die gesamte Höhe 47 der Innenmantelfläche 38 erstrecken.
Das Hydraulikmittel gelangt anschließend in einen oberen Ringraum 48 des Hydraulikmittelkanals 26, der durch die zweite Stirnseite 40 des Rings 34 und die zweite Schulter 41 der Außenmantelfläche 31 des Innenteils 10 begrenzt ist und von dort über Öffnungen 49 des Innenteils 10 in einen den Ausgleichskolben 13 umgebenden Ringkanal 50. Der Ringkanal 50 ist schließlich über stirnseitige Ausnehmungen 51 des Ausgleichskolbens 13 mit dem von diesem eingeschlossenen inneren Vorratsraum 15 verbunden.
Das Hydraulikmittelreservoir 29 umfasst in dem erläuterten Ausführungsbeispiel folglich den inneren Vorratsraum 15 und den äußeren Vorratsraum 22 sowie die durch den Ringkanal 50 und den oberen Ringraum 48 gebildeten äußeren Vorratsräume 52 bzw. 53.
In den 3 und 4 ist ebenfalls deutlich zu erkennen, dass der Ring 34 aus Montagegründen aus zwei sich bei Trennfugen 54 gegenüberstehenden Segmenten 55 zusammengesetzt ist, die sich jeweils über einen Winkel von 180° erstrecken. Zur Erzeugung einer den Hydraulikmittelfluss dichtenden und formbeständigen Einheit kann der Ring 34 nach der Montage auf dem Innenteil 10 durch geeignete formschlüssige oder stoffschlüssige Maßnahmen, wie beispielsweise gegenseitiges Einhaken bzw. Klebe- oder Lötverbindungen im Bereich der Trennfugen 54 vereint werden. Alternativ zu dieser zweiteiligen Ausführung des Rings 34 kann dieser auch einteilig mit lediglich nur einer Trennfuge 54 ausgeführt und radial auf das Innenteil 10 aufschnappbar sein. Dabei würde sich insbesondere für letztere Ausführungsform des Rings 34 ein elastisches Kunststoffmaterial eignen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern selbstverständlich ebenfalls bei anderen Kraftübertragungsvorrichtungen für Ventiltriebe, wie beispielsweise Tassenstößel mit hydraulischem Ventilspielausgleichselement sowie hydraulische Abstütz- und Einsteckelemente, jeweils mit oder ohne Variabilität, einsetzbar.

1: Ventiltrieb
2: Brennkraftmaschine
3: Stößel
4: Kraftübertragungsvorrich
: tung
5: Führung
6: Ventilspielausgleichsvor
: richtung
7: Nocken
8: Stößelstange
9: Gehäuse
10: Innenteil
11: Lost-Motion-Feder
12: Verriegelungsmechanismus
13: Ausgleichskolben
14: Ausnehmung
15: innerer Vorratsraum
16: sphärisches Ende
17: Einformung
18: Kolbenoberteil
19: Hohlraum
20: Öffnung
21: Öffnung
22: äußerer Vorratsraum
23: Hydraulikmittelversorgung
24: Ölgalerie
25: Versorgungsöffnung
26: Hydraulikmittelkanal
27: Auslaufsicherung
28: Arbeitsraum
29: Hydraulikmittelreservoir
30: Innenmantelfläche
31: Außenmantelfläche
32: erste Schulter
33: zweite Schulter
34: Ring
35: Schieber
36: Außenmantelfläche
37: erste Stirnseite
38: Innenmantelfläche
39: Mantelfläche
40: zweite Stirnseite
41: zweite Schulter
42: Federmittel
43: zylindrischer Abschnitt
44: Ringnut
45: unterer Ringraum
46: Einformung
47: Höhe
48: oberer Ringraum
49: Öffnung
50: Ringkanal
51: Ausnehmung
52: äußerer Vorratsraum
53: äußerer Vorratsraum
54: Trennfuge
55: Segment
P: Versorgungsrichtung
L: Sperrstellung
Y: Längsrichtung

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung (4) für einen Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine (2) mit hydraulischer Ventilspielausgleichsvorrichtung (6) mit einem hohlzylindrischen Ausgleichskolben (13), der einenends einen Arbeitsraum (28) der Ventilspielausgleichsvorrichtung (6) und anderenends ein zur Versorgung des Arbeitsraums (28) dienendes Hydraulikmittelreservoir (29) begrenzt, das an eine Hydraulikmittelversorgung (23) der Brennkraftmaschine (2) angeschlossen ist, wobei eine Auslaufsicherung (27) einen Hydraulikmittelfluss aus dem Hydraulikmittelreservoir (29) in Richtung der Hydraulikmittelversorgung (23) zumindest teilweise verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikmittelreservoir (29) einen vom Ausgleichskolben (13) eingeschlossenen inneren Vorratsraum (15) und zumindest einen außerhalb des Ausgleichskolbens (13) befindlichen äußeren Vorratsraum (52) umfasst, wobei die Auslaufsicherung (27) als Bestandteil der Kraftübertragungsvorrichtung (4) zwischen Hydraulikmittelversorgung (23) und Hydraulikmittelreservoir (29) angeordnet ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufsicherung (27) den Hydraulikmittelfluss zwischen einer in der Kraftübertragungsvorrichtung (4) angeordneten Versorgungsöffnung (25) und dem Hydraulikmittelreservoir (29) in Versorgungsrichtung (P) zulässt und entgegen der Versorgungsrichtung (P) zumindest während einer Grundkreisphase eines die Kraftübertragungsvorrichtung (4) betätigenden Nockens (7) sperrt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufsicherung (27) einen relativ zu einer Innenmantelfläche (30) eines Gehäuses (9) der Kraftübertragungsvorrichtung (4) verlagerbaren Schieber (35) umfasst, der zumindest in einer den Hydraulikmittelfluss sperrenden Sperrstellung (L) mit der Innenmantelfläche (30) und mit einer der Innenmantelfläche (30) zugewandten Außenmantelfläche (31) eines innerhalb des Gehäuses (9) verlaufenden Innenteils (10) dichtend zusammenwirkt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (35) von der Kraft eines Federmittels (42) in Richtung der Sperrstellung (L) beaufschlagt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (35) als in einem hohlzylindrischen Hydraulikmittelkanal (26) angeordneter und in Längsrichtung (Y) des Hydraulikmittelkanals (26) verlagerbarer Ring (34) ausgebildet ist, wobei der Hydraulikmittelkanal (26) durch die Innenmantelfläche (30) des Gehäuses (9) und die Außenmantelfläche (31) des Innenteils (10) begrenzt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (34) eine zylindrische Außenmantelfläche (36) aufweist, die zumindest im Bereich der Sperrstellung (L) zur Innenmantelfläche (30) des Gehäuses (9) konzentrisch ist und mit dieser dichtend zusammenwirkt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten Stirnseite (37) des Rings (34) und einer Innenmantelfläche (38) des Rings (34) eine konvex ausgebildete Mantel fläche (39) verläuft, die mit einer ersten Schulter (32) der Außenmantelfläche (31) des Innenteils (10) dichtend zusammenwirkt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtung (4) als eine hohlzylindrische Stößelstange (8) betätigender Stößel (3) ausgebildet ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikmittelreservoir (29) einen durch einen Hohlraum (19) der Stößelstange (8) gebildeten äußeren Vorratsraum (22) umfasst.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (3) schaltbar mittels eines Verriegelungsmechanismus (12) ausgebildet ist, der eine zumindest teilweise Unterbrechung der Bewegungsübertragung des Gehäuses (9) auf das Innenteil (10) ermöglicht, indem bei entriegeltem Verriegelungsmechanismus (12) das Gehäuse (9) zum Innenteil (10) teleskopierbar ist, wobei das Innenteil (10) die Stößelstange (8) betätigt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Innenmantelfläche (38) des Rings (34) ist zylindrisch und konzentrisch zu einem zylindrischen Abschnitt (43) der Außenmantelfläche (31) des Innenteils (10), b) der Ring (34) ist auf dem zylindrischen Abschnitt (43) der Außenmantelfläche (31) des Innenteils (10) radial geführt, c) der Ring (34) ist aus zwei Segmenten (55) zusammengesetzt, die sich jeweils über einen Winkel von zumindest nahezu 180° erstrecken, d) die Innenmantelfläche (38) des Rings (34) weist zumindest eine sich über die gesamte Höhe (47) der Innenmantelfläche (38) des Rings (34) erstreckende Einformung (46) auf.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (34) von der Kraft eines Federmittels (42) in Richtung der Sperrstellung (L) beaufschlagt ist, welches Federmittel (42) zwischen einer der ersten Stirnseite (37) abgewandten zweiten Stirnseite (40) des Rings (34) und einer zweiten Schulter (41) der Außenmantelfläche (31) des Innenteils (10) verläuft.