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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Ventilbetätigungsstößel
für Brennkraftmaschinen, durch dessen oben offenes Ende sich eine hohle Stößelstange
erstreckt, die unmittelbar mit der Bodenwandung eines im Stößel geführten Kolbens
in Berührung steht und dabei die Bodenwandung eine Bohrung aufweist, die durch ein
zu einem zwischen Stößel und Kolben gebildeten, mit einer Leckage versehenen Druckraum
hin öffnendes Rückschlagventil beherrscht ist, wobei die Bohrung mit der Stößelstange
gleichachsig angeordnet ist und die hohle Stößelstange an ihrem einen Ende eine
Öffnung hat, die über einen Kipphebel an eine öldruckquelle angeschlossen ist und
außerdem eine Ölaustrittsöffnung aufweist, wobei ferner ein ölvorratsbehälter bei
vorübergehend unterbrochener Ölzufuhr vom Kipphebel her vorgesehen ist.
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Es ist bereits ein derartiger hydraulischer Ventilbetätigungsstößel
bekannt (USA: Patentschrift 3 048 156). Hierbei dient die erwähnte hohle
Stößelstange zur Aufnahme und zur Weiterleitung des Öls, so daß man auch davon sprechen
kann, daß die hohle Stößelstange hier bereits eine Art Ölbehälter bildet. Hierbei
handelt es sich aber nur um eine Art Zwischenbehälter, weil die hohle Stößelstange
von einem Standrohr umgeben ist und einen seitlichen überlaufkanal aufweist, der
dazu dient, das Ölniveau in der hohlen Stößelstange zu begrenzen. Der eigentliche
Ölbehälter wird somit hier durch das erwähnte Standrohr gebildet, wobei seitliche
Öffnungen sowohl in dem Standrohr als auch in der hohlen Stößelstange vorgesehen
sein können, um das Ölniveau auf einer bestimmten Höhe zu halten. Hierdurch ergibt
sich aber der schwerwiegende Nachteil, daß das erwähnte Standrohr vorgefertigt und
in den Motor eingebaut werden muß, wodurch die Fertigungskosten erhöht werden. Auch
ist der zusätzliche Raumbedarf für das erwähnte bekannte Standrohr beträchtlich.
Die erwähnte seitliche Öffnung in der hohlen Stößelstange ist dazu bestimmt, das
Öl aus dem Hohlraum der Stößelstange in das erwähnte als Behälter dienende Standrohr
abzuführen.
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In ähnlicher Weise ist ein Ölbehälter neben einem Ventilbetätigungsstößel
angeordnet, wie er durch die USA: Patentschrift 2 739 580 bekannt ist. Hier umgibt
der Ölbehälter aber nicht vollständig den Stößel, so daß der bereits erwähnte Nachteil
des erhöhten Raumaufwandes hier noch verstärkt in Erscheinung tritt. Außerdem ist
der erwähnte Kolben hier so ausgebildet, daß der Stößel schon- im obersten Bereich
des Kolbens endet, so daß der Raum des erwähnten Ölbehälters hierdurch noch weiter
begrenzt ist.
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Es ist weiter eine Stößelstange mit einem Ölkanal bekannt, die gleichfalls
im oberen Bereich eines Kolbens endet (USA.-Patentschrift 2 937 632). Wenn man diesen
Kanal mit einem größeren Durchmesser ausführen würde, so daß die Stößelstange ausgesprochen
als hohle Stößelstange anzusprechen wäre, so würde aber auch hierbei noch nicht
die Wirkung eintreten, daß die hohle Stößelstange als Ölbehälter ausgebildet ist,
weil nämlich ein hinreichend großes Volumen zur Aufnahme des Öls auch dann nicht
vorhanden wäre. Durch den hohen Sitz des Stößelstangenendes im Stößel ist nämlich,
ganz abgesehen von dem Stößeldurchmesser, der Stößel selbst verkürzt und somit sein
Ölaufnahmevolumen begrenzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den hydraulischen Ventilbetätigungsstößel
der eingangs erwähnten Art unter Verringerung des Raumbedarfs wesentlich zu vereinfachen,
ohne dessen Vorteile aufzuheben.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß der
Hohlraum der Stößelstange den ölvorratsbehälter bildet und über die Ölaustrittsöffnung
in unmittelbarer Verbindung mit der Bohrung in der Bodenwandung des Kolbens steht.
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Auf diese Weise entfällt der bekannte als Standrohr od. dgl. ausgebildete
erwähnte Ölbehälter nach dem Stand der Technik, ohne daß hiermit irgendwelche Nachteile
verbunden sind. Somit ist der Raumbedarf wesentlich verringert und die Stößelanordnung
vereinfacht. Die übrigen Funktionen können dabei wie bisher durchgeführt werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion im Zusammenhang stehend, ist
in vorteilhafter Weise eine Entlüftungsvorrichtung an der Verbindung zwischen dem
Kipphebel und der Stößelstange angeordnet. Dabei ist es günstig, wenn die Entlüftungsvorrichtung
einen Spalt zwischen dem Kanal durch den Kipphebel und der Bohrung in der Stößelstange
aufweist.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigt F i
g. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Brennkraftmaschine mit einem Teil
eines Maschinenventils und den Ventilbetätigungselementen einschließlich des Kipphebels,
der Stößelstange und des Stößels, F i g. 2 einen Teilquerschnitt einer abgeänderten
Verbindung zwischen dem Kipphebel und der Stößelstange mit einer abgeänderten Ableitung
der Luft aus dem Öl, F i g. 3 einen weiteren abgeänderten Querschnitt der Verbindung
zwischen Stößelstange und Kipphebel zur Wiedergabe eines weiteren Weges zum Ablassen
der Luft aus dem Öl.
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In einer Ventilsteuerung, bestehend aus einem Kipphebel, einer Stößelstange
und einem hydraulischen Stößel ist eine Ölquelle in der Welle des Kipphebels angeordnet.
Sie wird an die hohle Stößelstange durch Kanäle im Kipphebel angeschlossen. Der
Stößel weist eine Druckkammer auf, die unmittelbar mit dem Kanal der Stößelstange
in Verbindung steht, wodurch die Druckkammer mit Öl aus der Kipphebelwelle über
die Stößelstange versorgt wird. Dabei dient der Stößelstangenkanal als Behälter
für die Zuführung von Öl zur Druckkammer, wenn die Ölversorgung von der Quelle vorübergehend
unterbrochen ist. -F i g. 1 zeigt einen Teil des Ventils für eine Brennkraftmaschine
mit dem Ventilschaft 1 und der Ventilfeder 2, welche das Ventil in nicht gezeichneter
Weise normalerweise geschlossen hält. Ein Kipphebel 10
dient zur Betätigung
des Ventils und wird durch den Nocken 31 auf der Nockenwelle 30 über den Stößel
40 und die Stößelstange 20 betätigt. Die kinematische Ventilbetätigungskette läuft
also im vorliegenden Beispiel über den Kipphebel 10, die Stößelstange 20 und den
hydraulischen Stößel 40. Der hydraulische Stößel 40 kompensiert das Spiel
zwischen den anderen Teilen, das im allgemeinen auf Temperaturschwankungen und Verschleiß
zurückzuführen ist.
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Der Kipphebel 10 ist schwenkbar auf der Achse 12 montiert,
und sein eines Betätigungsende 13 steht
mit dem Ventilschaft im
Eingriff, während das andere Betätigungsende 14 auf die Stößelstange 20 greift.
Die Kipphebelachse 12 ist hohl ausgebildet und dient zur Aufnahme des unter Druck
stehenden Öles. In der Wand der Kipphebelachse 12 befindet sich ein Ölzuführungsloch
15, das wenigstens in einer Stellung des Kipphebels 10 mit einem Ölzuführungskanal
16 im Kipphebel in Verbindung steht. Im Kipphebel 10 und in der Wandung der Kipphebelachse
befinden sich Luftaustrittslöcher 18 bzw. 1.7. Die Luftaustrittslöcher 17 und 18
sind so gegeneinander versetzt, daß der Austritt großer Ölmengen durch sie verhindert
wird und so übermäßige Ölverluste und eine Überschwemmung des Zylinderkopfes vermieden
werden. Das Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Kipphebelachse 12 und dem Innendurchmesser
des Kipphebels 10 liefert einen verengten Kanal zwischen den beiden Löchern. Dieser
Kanal ermöglicht es der Luft, aus dem Oberteil der Kipphebelachse auszutreten, wobei
auch eine kleine Ölmenge hindurchtreten kann, so daß das Kipphebelende 13 und das
Ende des Ventilschafts 1 geschmiert werden.
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Das Ende 14 des Kipphebels weist eine Stößelstangensitzfläche
19 auf, in der die Stößelstange 20
sitzt. Die Stößelstange 20 ist hohl,
so daß ein Behälter 21 entsteht. An dem Oberteil der Stößelstange ist eine obere
Ölzuführungsöffnung 22 vorgesehen, die mit dem ölzuführungskanal 16 in Verbindung
steht, welcher sich zur Stößelstangensitzfläche 19 erstreckt. Infolgedessen fließt
das durch die Kipphebelachse 12 hindurchgedrückte Öl in den Behälter 21 der
Stößelstange. Am unteren Ende der Stößelstange ist eine untere Zuführungsöffnung
23 vorgesehen.
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Das untere Ende der Stößelstange 20 sitzt in einem Stößel,
der nicht die übliche Vorratskammer aufweist. Dieser Stößel 40 enthält einen Stößelkörper
41 mit einer Bohrung 42 mit einem offenen Ende 43 und einem geschlossenen Ende
44. Der Stößelkörper 41 ist in einer zylindrischen Öffnung
3 im Maschinenblock 4 hin- und herbeweglich montiert. Das geschlossene Ende
44 sitzt auf dem Nocken 31. Das offene Ende 43 nimmt den Stempel 45 auf, der in
der Bohrung 42 hin- und herbeweglich montiert ist. Der Stempel 45 weist einen engen
Paßsitz in der Bohrung auf, so daß eine Druckkammer 46 zwischen dem geschlossenen
Ende 44 und dem Stempel 45 entsteht. Der Stempel 45 ist schalenförmig
ausgebildet, so daß eine Ausnehmung 47 entsteht, die mit der Druckkammer 46 über
den ölzuführkanal 48 in Verbindung steht, welcher durch ein Rückschlagventi149 verschlossen
wird, das in einem Ventilkäfig 50 montiert ist. Das Ventil 49 wird durch
die Rückschlagventilfeder 51 normalerweise geschlossen gehalten, die so arbeitet,
daß ein Öleintritt in die Druckkammer möglich ist. Der gesamte Stempel wird durch
die Stempelfeder 52 nach oben gedrückt.
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Die hohle Stößelstange 20 erstreckt sich in die Höhlung 47 des Stempels,
und ihr unteres Ende sitzt unmittelbar auf der Bodenfläche desselben und dichtet
so gegenüber der unteren Ölzuführungsöffnung 23 ab, die mit dem Ölzuführungskana148
fluchtet. Infolgedessen wird das Öl in die Druckkammer 46 unmittelbar aus dem Stößelstangeninneren
21 durch den Kanal 48 zugeführt. Das Stößelstangeninnere 21 dient demnach als Behälter,
welcher bei vorübergehender Unterbrechung der Ölzufuhr von der normalen Ölquelle
Öl zur Druckkammer zuführt. Dies vermeidet die Notwendigkeit für eine Ölgalerie
im Maschinenblock.
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Aufbau Der Aufbau der Vorrichtung ergibt sich aus der obigen Beschreibung.
Zuerst wird der Stößel eingesetzt, indem man das Rückschlagventil49, die Rückschlagventilfeder
51 und den Ventilkäfig 50 über das untere Ende des Stempels 45 einsetzt. Dann wird
die Stempelfeder 52 in die Bohrung 42 eingesetzt, worauf man den Stempel 45 mit
dem Ventil und dem darauf sitzenden Käfig in die Bohrung 42 über die Feder 52 setzt.
Anschließend wird der Halterungsring 53 in die Rille 54 am Oberteil des Stößelkörpers
eingesetzt, um ein Herausgleiten des Stempels aus der Bohrung zu verhindern.
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Der zusammengebaute Stößel wird in die zylindrische Öffnung 3 im Maschinenblock
4 eingesetzt. Die Kipphebelanordnung wird einfach dadurch zusammengebaut, daß man
den Kipphebel 10 auf die Kipphebelachse 12 in einer Lage einsetzt,
in der das Betätigungsende 13 den Ventilschaft 1 berührt.
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Ist der Zusammenbau der Kipphebelanordnung und des Stößels im Maschinenblock
beendet, dann wird die Stößelstange 20 in die Höhlung 47 des Stempels
45 und in die Stößelstangensitzläche 19 eingesetzt. Diese Anordnung bestimmt automatisch
die Stellungen der verschiedenen ölzuführungs- und Entlüftungslöcher, -kanäle und
-öffnungen. Selbstverständlich läßt sich die Lage der Ölzuführungs-und Entlüftungslöcher,
-kanäle und -öffnungen dem jeweiligen Anwendungsgebiet anpassen, um eine Ölzufuhr
und Entlüftung in verschiedenen Abständen oder Zeiten während der Arbeit des Ventils
zu erhalten. Wirkungsweise Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ergibt sich
aus der oben wiedergegebenen Beschreibung der verschiedenen Elemente und ihres Zusammenbaus.
Das Öl wird durch die hohle Kipphebelachse 12 zugeführt. Dieses Öl steht im allgemeinen,
insbesondere während des Laufes der Maschine, unter Druck. Bevor das Öl der Stößelstange
zugeführt wird, wird die Luft aus ihr durch die Entlüftungslöcher 17, dem Entlüftungskanal
18 und das Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Kipphebelachse und dem Innendurchmesser
des Kipphebels entfernt. Dieser Kanal erlaubt den Austritt der Luft aus dem Oberteil
der Kipphebelachse und ermöglicht außerdem den Eintritt von so viel Öl, wie zum
Schmieren der Ventilstange und des Betätigungsendes 13 des Kipphebels erforderlich
ist. In jedem Fall erfolgt die Ölzufuhr zum Stößel tatsächlich ohne Luftbeimengung.
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Das Öl wird durch das ölzuführungsloch 15, den Ölzuführungskana116,
die obere Ölzuführungsöffnung 22 und in den Behälter 21 in der Stößelstange zugeführt.
Vom Behälter 21 wird das Öl zur Druckkammer 46 durch das Rückschlagventil 49 zugeführt.
Die Zuführung erfolgt, sobald der Druck innerhalb der Druckkammer geringer als der
Druck im Behälter 21 ist, was gewöhnlich der Fall ist, wenn das Ventil 1 geschlossen
ist, wobei es notwendig ist, jegliches Durchsacken oder Spiel im Ventil aufzufangen.
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Beim Erfindungsgegenstand wird ein großer Behälter in der Stößelstange
zur Zuführung von Öl zur
Druckkammer vorgesehen, wenn die Zuführung
des Öles von der Kipphebelachse vorübergehend unterbrochen ist. Die Erfindung beseitigt
außerdem die Notwendigkeit von Stößelstangensitzen als getrennte Elemente, die in
den Kopf des Stempels eingesetzt und montiert sind, um einen Behälter innerhalb
des Stempels selbst vorzusehen.
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Man erkennt sofort, daß die Erfindung selbst zu einer viel kürzeren
Stößelanordnung, als es bisher praktisch möglich war, führt. Darüber hinaus ist
der Erfindungsgegenstand automatisch frei von jeden Lackbildungsoberflächen, die
zu einem Kleben des Stempels führen könnte. Abänderungen F i g. 2 zeigt eine Abänderung
zum Entlüften des Öles. Diese besteht darin, daß man den Ölzuführungskanal im Kipphebel
11 so angeordnet, daß er gegenüber der Stößelstange etwas versetzt ist. Außerdem
weist die Stößelstangensitzfläche 19a eine Entlüftungsrille auf, die mit dem Loch
im oberen Ende der Stößelstange fluchtet, so daß ein Kanal entsteht, durch den die
Luft austreten kann. Diese Konstruktion ermöglicht eine Entlüftung, während sich
das Ventil in der geschlossenen Stellung befindet, wie es in voll ausgezogenen Linien
angedeutet ist. Der Ölzuführungskanal 16a fluchtet mit der oberen Ölzuführungsöffnung
22, wenn das Ventil geöffnet ist (strichpunktierte Darstellung). Eine zweckmäßige
Entlüftung ist durch eine kleine Öffnung 19b im oberen Teil der Stößelstange
20 geschaffen.
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F i g. 3 zeigt eine weitere Abänderung zur Entlüftung des Öles. Bei
dieser Abänderung ist eine Stößelstange vorhanden, deren oberer Teil trichterförmig
ausgebildet und so angeordnet ist, daß er das Öl von dem abgeänderten ölzuführungskanal
16b
erhält. Der schalenförmige Teil 6 und der Auslaß des ölzuführungskanals
16 b im Kipphebel 11 weisen einen solchen Abstand auf, daß das Öl vom Auslaß
des Kanals 16b zum schalenförmigen Teil durch Schwerkraft zugeführt wird. Auf diese
Weise wird die gesamte Luft im Öl entfernt, bevor das Öl in den Behälter 21 innerhalb
der Stößelstange gelangt.