DE19730427B4

DE19730427B4 - Hydraulisches Spielausgleichselement

Info

Publication number: DE19730427B4
Application number: DE1997130427
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Deberle Markus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: DE19730427A1

Abstract

Hydraulisches Spielausgleichselement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit folgenden Merkmalen: a) das Spielausgleichselement (1) besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (2) und einem relativ zum Gehäuse (2) axial beweglichen Druckkolben (3), wobei das Gehäuse (2) und der Druckkolben (3) ineinandergesteckt sind; b) der Druckkolben (3) oder das Gehäuse (2) sind an einer ersten Stirnseite (4) zumindest mittelbar von einem oder mehreren Nocken einer Nockenwelle beaufschlagbar, wobei das Gehäuse (2) oder der Druckkolben (3) mit einer weiteren Stirnseite (5) einem oder mehreren Gaswechselventilen zugewandt ist; c) zwischen dem Druckkolben (3) und dem Gehäuse (2) ist axial ein Hochdruckraum (6) für Hydraulikmittel angeordnet, der aus einem Vorratsraum (7) mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist, welcher von dem Druckkolben (3) oder dem Gehäuse (2) eingeschlossen ist; d) der Vorratsraum (7) weist in Richtung zum Hochdruckraum (6) einen Boden (8) mit einer Ventilsitzbohrung (9) auf, die auf der Seite des Hochdruckraumes (6) durch ein Ventilmittel (10) wie eine Kugel im Hochdruckfall verschließbar ist; gekennzeichnet durch folgende Merkmale: f) das Ventilmittel (10) ist in Richtung zum Hochdruckraum (6) von einem Schieber (11) beaufschlagt und mit diesem verbunden, welcher Schieber (11) durch die Ventilsitzbohrung (9) in den Vorratsraum (7) ragt; g) der Schieber (11) ist in Richtung zum Hochdruckraum (6) von einem mechanischen Federmittel (12) wie einer Druckfeder vorgespannt; h) zwischen dem Ventilmittel (10) und der weiteren Stirnseite (5) oder zwischen dem Ventilmittel (10) und einem bodenseitigen Haltemittel für das Ventilmittel (10) wie einer Haltekappe verläuft axial lediglich Hydraulikmittel und i) die Kraft des Federmittels (12) ist so ausgelegt, daß bei Druckgleichheit im Vorratsraum (7) und im Hochdruckraum (6) die Ventilsitzbohrung (9) geöffnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spielausgleichselement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Spielausgleichselemente sind der Fachwelt hinreichend bekannt (siehe beispielsweise DE 37 13 751 A1 ). In aller Regel ist deren Ventilmittel in Richtung zum Vorratsraum durch ein Federmittel beaufschlagt. Während einer Grundkreisphase wird ein Anteil an Hydraulikmittel über eine Ventilsitzbohrung und ein offenes Ventilmittel in einen Hochdruckraum nachgesaugt. Diese Menge entspricht dem Betrag, der während einer Hochdruckphase des Spielausgleichselements funktionsbedingt aus dem Hochdruckraum gepreßt wurde. Während der Grundkreisphase findet somit ein Ausgleich aller im Ventiltrieb auftretenden unerwünschten Spiele statt.
Kommt es nun während der Grundkreisphase durch Transversalschwingungen der Nockenwelle bzw. Unrundheiten des Nockengrundkreises u. a. zu unerwünschten Be- oder Entlastungen des Spielausgleichselements, so kann dies zu seinem Aufpumpen und somit zum ”Verhärten” dessen Hochdruckraumes führen. Dieses ”Verhärten” kann eine unkontrollierte Entlastung des Gaswechselventils erzeugen. Im ungünstigsten Fall kommt es während der Grundkreisphase sogar zum Öffnen des betreffenden Gaswechselventils. Gleichzeitig zwingen immer strengere Gesetzgebungen den Motorenhersteller die Abgasqualität zu verbessern. Gefördert wird das Auftreten des unerwünschten Entlastens des Ventiltriebs bzw. des Öffnens der Gaswechselventile während der Grundkreisphase noch durch die drastische Reduzierung der Ventilfederkräfte. Diese wird hervorgerufen durch den Wunsch nach einem möglichst reibungsarmen Ventiltrieb.
Insgesamt gesehen ist bei Auftreten der obengenannten ungünstigen Betriebszustände mit einem unrunden Motorlauf, einer schlechteren Abgaszusammensetzung sowie mit Fehlzündungen (Mißfiring) zu rechnen.
In DE 195 15 835 A1 ist ein hydraulisches Spielausgleichselement mit einer hohlzylindrischen Führungshülse beschrieben, die einen Ölvorratsraum einschließt und ihrerseits von einem Druckkolben zumindest teilweise umfasst wird. Dabei ist axial zwischen einer Stirnfläche des Druckkolbens und einer Unterseite der Führungshülse ein Hochdruckraum ausgebildet, in dem ein axial bewegliches Element angeordnet ist, das eine Membran aufweist, die zumindest mittelbar gegen den Druckkolben festgelegt ist. Durch Verdichtung eines vom Element begrenzten und beaufschlagten kompressiblen Mediums wird ein Druckausgleich zwischen Hochdruckraum und Ölvorratsraum hergestellt, wobei das Medium axial zwischen dem beweglichen Element und der Stirnfläche des Druckkolbens in einem Hohlraum gasdicht eingeschlossen ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spielausgleichselement der vorgenannten Gattung zu schaffen, bei welchem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesondere mit geringem Aufwand dessen gewisse Nachgiebigkeit in der Grundkreisphase hergestellt ist. Gleichzeitig soll sein Ventilmittel bei beginnendem Nockenhub sehr schnell und sicher schließen.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 oder 5 gelöst. Zweckmäßige Konkretisierungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, welche auch selbständig schutzfähige Maßnahmen beinhalten können.
Somit ist ein Ventilmittel vorgeschlagen, bei dem auf die bisher verwendete Schließfeder verzichtet wird. Bei Belastung des Spielausgleichselements während der genannten Grundkreisphase ist eine gewisse ”Nachgiebigkeit” des Ventiltriebs dadurch geschaffen, daß eine Teilmenge an Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum in den Vorratsraum strömen kann, ohne daß das Ventilmittel unerwünscht schließt. Dieses schließt jedoch bei Nockenhub schnell, da sich im Hochdruckraum eine Saugwirkung durch vorbeiströmendes Hydraulikmittel (zwischen der Ventilsitzbohrung und dem Ventilmittel) sowie ein Überdruck einstellt.
Der erfindungsgemäße Schieber sichert eine exakt geradlinige Schließbewegung des Ventilmittels. Diese wird vorteilhaft durch einen mit dem Schieber verbundenen scheibenähnlichen Körper begünstigt, welcher in einer Bohrung des Druckkolbens verlaufen kann. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Mittel ist insgesamt gesehen nur ein geringer Teile- und Montageaufwand erforderlich.
Vorteilhaft ist es, das Ventilmittel als eine Baueinheit mit dem Schieber und wahlweise seinem scheibenähnlichen Körper herzustellen.
Als Federmittel ist an dieser Stelle zwar eine Schraubenfeder angeführt, denkbar ist jedoch auch ein anderes Federmittel, wie ein plattenartiges u. ä..
Die Ausgestaltung nach dem nebengeordneten Anspruch 5 benötigt nur äußerst wenige Bauteile bzw. kann weitestgehend auf bisherig verwendete zurückgegriffen werden.
Ein Einsatz des Spielausgleichselements mit der hier erzielten erfindungsgemäßen Leerhubfunktion ist in Tassenstößeln, Schlepp-, Kipp- oder Schwinghebeln u. ä. vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Spielausgleichselement, hier in einen Tassenstößel eingebaut;
2 den scheibenähnlichen Körper nach 1 in einer Draufsicht und
3 eine Ansicht eines alternativen Spielausgleichselements nach 1, jedoch mit am Boden des Druckkolbens abgestütztem Federmittel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein in einen Tassenstößel 21 eingebautes hydraulisches Spielausgleichselement 1, so wie es von seinem prinzipiellen Aufbau und der Wirkungsweise her der Fachwelt ausreichend bekannt ist.
Der Tassenstößel 21 verläuft in einer nicht dargestellten Bohrung eines Zylinderkopfes. Das Spielausgleichselement 1 besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 2, welches axial beweglich gegenüber einem Druckkolben 3 ist. Gehäuse 2 und Druckkolben 3 sind ineinander gesteckt. Der Druckkolben 3 weist eine erste Stirnseite 4 auf, die gegen einen Boden 20 des Tassenstößels 21 angelegt ist. Mit einer Stirnseite 5 (siehe 3) kommuniziert das Gehäuse 2 unmittelbar mit einem Ende eines nicht gezeigten Gaswechselventils. Gleichzeitig schließt der Druckkolben 3 einen zentrischen Vorratsraum 7 für Hydraulikmittel ein. In Richtung zum Gaswechselventil ist der Vorratsraum 7 durch einen Boden 8 begrenzt. Der Boden 8 besitzt eine zentrische Ventilsitzbohrung 9. Diese ist von ihrer vorratsraumfernen Seite durch ein Ventilmittel 10 wie eine Kugel verschlossen. Axial zwischen dem Boden 8 und der Stirnseite 5 verläuft ohne weitere Bauteile ein Hochdruckraum 6 für Hydraulikmittel.
Das Ventilmittel 10 ist normalerweise durch eine Druckfeder in Richtung zum Vorratsraum 7 angefedert. Nach der Erfindung soll nunmehr auf diese Druckfeder verzichtet werden. Das Ventilmittel 10 ist durch ein in seine Öffnungsrichtung wirkendes mechanisches Federmittel 12 beaufschlagt. Das Federmittel 12 bewirkt bei Druckgleichheit im Hochdruckraum 6 und Vorratsraum 7 ein Offenbleiben der Ventilsitzbohrung 9, so daß bei den eingangs genannten evtl. auftretenden Transversalschwingungen der Nockenwelle, bei Unrundheiten im Nockengrundkreis u. a. es zu einer gewissen Leerhubwirkung am Spielausgleichselement 1 kommt. Diese Leerhubwirkung rührt daher, daß bei den im Grundkreis des beaufschlagenden Nockens unerwünscht auftretenden Druckspitzen im Hochdruckraum 6 eine gewisse Menge Hydraulikmittel aus diesem über die offene Ventilsitzbohrung 9 in den Vorratsraum 7 strömen kann. Somit kommt es nicht zu den beschreibungseinleitend genannten unerwünschten Öffnungsbewegungen des Gaswechselventils. Das Federmittel 17 ist so ausgelegt, daß auch bei geringfügig vorliegendem Überdruck im Hochdruckraum 6 gegenüber dem Vorratsraum 7 ein Offenbleiben der Ventilsitzbohrung 9 noch gewährleistet ist.
Die Lösung nach 1 offenbart auch, daß das Ventilmittel 10 mit einem Schieber 11 verbunden ist. Dieser erstreckt sich durch die Ventilsitzbohrung 9 in den Vorratsraum 7. An seinem Ende 13 besitzt der Schieber 11 einen scheibenähnlichen Körper 14. Dieser ist in einer Bohrung 15 des Druckkolbens 3 geführt. Das genannte Federmittel 12 (Druckfeder o. ä.) wirkt unmittelbar auf den Körper 14 in Richtung zum Hochdruckraum 6 und ist am Boden 20 abgestützt.
Damit das Hydraulikmittel im Vorratsraum 7 ungehindert fließen kann und sich in diesem bei einer Axialbewegung des Schiebers 11 kein Luftpolster ausbildet, besitzt der Körper 14 umfangsverteilte Durchlässe 16 (siehe 1, 2).
Aus 3 ist ein gegenüber 1 noch einfacher zu beaufschlagendes Ventilmittel 10 entnehmbar. Der Boden 8 besitzt eine Ausformung 18. Diese erstreckt sich in Richtung zum Vorratsraum 7. Innerhalb der Ausformung 18 verläuft ein Federmittel 17. Dieses kann spiralförmig ausgebildet sein und wirkt wie das Federmittel 12 aus 1 auf das Ventilmittel 10 in seine Öffnungsrichtung. Da auf Ventilkappen u. ä. verzichtet wird, ist der Hochdruckraum 6 vorteilhaft nur mit einer geringen axialen Länge versehen und schließt nur eine funktionsnotwendige Menge an Hydraulikmittel ein.
Bezugszeichenliste

1: Spielausgleichselement
2: Gehäuse
3: Druckkolben
4: Stirnseite
5: Stirnseite
6: Hochdruckraum
7: Vorratsraum
8: Boden
9: Ventilsitzbohrung
10: Ventilmittel
11: Schieber
12: Federmittel
13: Ende
14: Körper
15: Bohrung
16: Durchlaß
17: Federmittel
18: Ausformung
19: Stirnseite
20: Boden
21: Tassenstößel

Claims

Hydraulisches Spielausgleichselement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit folgenden Merkmalen: a) das Spielausgleichselement (1) besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (2) und einem relativ zum Gehäuse (2) axial beweglichen Druckkolben (3), wobei das Gehäuse (2) und der Druckkolben (3) ineinandergesteckt sind; b) der Druckkolben (3) oder das Gehäuse (2) sind an einer ersten Stirnseite (4) zumindest mittelbar von einem oder mehreren Nocken einer Nockenwelle beaufschlagbar, wobei das Gehäuse (2) oder der Druckkolben (3) mit einer weiteren Stirnseite (5) einem oder mehreren Gaswechselventilen zugewandt ist; c) zwischen dem Druckkolben (3) und dem Gehäuse (2) ist axial ein Hochdruckraum (6) für Hydraulikmittel angeordnet, der aus einem Vorratsraum (7) mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist, welcher von dem Druckkolben (3) oder dem Gehäuse (2) eingeschlossen ist; d) der Vorratsraum (7) weist in Richtung zum Hochdruckraum (6) einen Boden (8) mit einer Ventilsitzbohrung (9) auf, die auf der Seite des Hochdruckraumes (6) durch ein Ventilmittel (10) wie eine Kugel im Hochdruckfall verschließbar ist; gekennzeichnet durch folgende Merkmale: f) das Ventilmittel (10) ist in Richtung zum Hochdruckraum (6) von einem Schieber (11) beaufschlagt und mit diesem verbunden, welcher Schieber (11) durch die Ventilsitzbohrung (9) in den Vorratsraum (7) ragt; g) der Schieber (11) ist in Richtung zum Hochdruckraum (6) von einem mechanischen Federmittel (12) wie einer Druckfeder vorgespannt; h) zwischen dem Ventilmittel (10) und der weiteren Stirnseite (5) oder zwischen dem Ventilmittel (10) und einem bodenseitigen Haltemittel für das Ventilmittel (10) wie einer Haltekappe verläuft axial lediglich Hydraulikmittel und i) die Kraft des Federmittels (12) ist so ausgelegt, daß bei Druckgleichheit im Vorratsraum (7) und im Hochdruckraum (6) die Ventilsitzbohrung (9) geöffnet ist.
Spielausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (11) als Stift hergestellt und an seinem im Vorratsraum (7) liegenden Ende (13) mit einem scheibenähnlichen Körper (14) versehen ist, der radial außen in einer Bohrung (15) des Vorratsraumes (7) axial geführt ist.
Spielausgleichselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das der Körper (14) zumindest einen axialen Durchlaß (16) besitzt.
Spielausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Schieber (11) mit dem Ventilmittel (10) einteilig hergestellt ist.
Hydraulisches Spielausgleichselement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit folgenden Merkmalen: a) das Spielausgleichselement (1) besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (2) und einem relativ zum Gehäuse (2) axial beweglichen Druckkolben (3), wobei das Gehäuse (2) und der Druckkolben (3) ineinander gesteckt sind; b) der Druckkolben (3) oder das Gehäuse (2) ist an einer ersten Stirnseite (4) zumindest mittelbar von einem oder mehreren Nocken einer Nockenwelle beaufschlagbar, wobei das Gehäuse (2) oder der Druckkolben (3) mit einer weiteren Stirnseite (5) einem oder mehreren Gaswechselventilen zugewandt ist; c) zwischen dem Druckkolben (3) und dem Gehäuse (2) ist axial ein Hochdruckraum (6) für Hydraulikmittel angeordnet, der aus einem Vorratsraum (7) mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist, welcher von dem Druckkolben (3) oder dem Gehäuse (2) eingeschlossen ist; d) der Vorratsraum (7) weist in Richtung zum Hochdruckraum (6) einen Boden (8) mit einer Ventilsitzbohrung (9) auf, die auf der Seite des Hochdruckraumes (6) durch ein Ventilmittel (10) wie eine Kugel im Hochdruckfall verschließbar ist; gekennzeichnet durch folgende Merkmale: e) zwischen dem Ventilmittel (10) und der weiteren Stirnseite (5) oder zwischen dem Ventilmittel (10) und einem bodenseitigen Haltemittel für das Ventilmittel (10) wie einer Ventilkappe ist axial lediglich Hydraulikmittel angeordnet; f) das Ventilmittel (10) ist in Richtung zum Hochdruckraum (6) unmittelbar durch ein Federmittel (17) wie eine Druckfeder angefedert, das an einer dem Hochdruckraum (6) zugewandten Stirnseite (19) des Bodens (8) abgestützt ist und g) die Kraft des Federmittels (17) ist so ausgelegt, daß bei Druckgleichheit im Vorratsraum (7) und im Hochdruckraum (6) die Ventilsitzbohrung (9) geöffnet ist.
Spielausgleichselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (8) des Vorratsraumes (7) im Bereich des Federmittels (17) eine Ausformung (18) in Richtung zum Vorratsraum (7) besitzt, in der das Federmittel (17) weitestgehend verläuft.