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Gebiet der
Erfindung
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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.
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Hintergrund
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aufgabe der
Erfindung
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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.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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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:
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1 einen
Ausschnitt des in der Brennkraftmaschine gelagerten Stößel-Ventiltriebs
im Längsschnitt,
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2 eine
vergrößerte Ansicht
des Ausschnitts A mit einer Auslaufsicherung gemäß 1,
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3 eine
Querschnittsansicht eines Rings der Auslaufsicherung gemäß den 1 und 2,
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4 eine
Draufsicht des Rings gemäß 3.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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