DE4131696A1

DE4131696A1 - Hydraulischer tassenstoessel

Info

Publication number: DE4131696A1
Application number: DE19914131696
Authority: DE
Inventors: Christof Dipl Ing Faria; Michael Dipl Ing Haas
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1993-03-25

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Tassenstößel, bestehend aus einem tassenförmigen Gehäuse, einem darin konzentrisch in einem Füh rungsrohr angeordneten Spielausgleichselement, mit einem federbelaste ten, in dem Führungsrohr längsverschieblich gleitenden Druckkolben und mit einer Ausgleichsmembrane, die den Druckkolben und das Führungsrohr radial umschließend, mit diesen einen Flüssigkeitsvorratsraum bildet, wobei sie mit ihren Enden dichtend am Druckkolben und am Führungsrohr geführt ist.

Aus der DE-PS 35 28 348 ist ein derartiger Tassenstößel bekannt. Dieser ist so ausgebildet, daß die den Flüssigkeitsvorratsraum ab dichtende Membrane von der Innenseite der Gehäusewand zum Spielaus gleichselement im Querschnitt schlingenförmig verläuft.

Bei einem Volumenausgleich, welchen diese Membrane während der Ar beitsspiele des Spielausgleichselementes bewirken soll, kommt es neben einer elastischen, auch zu einer plastischen und viskoelastischen Dehnung. Diese Dehnung der Membrane beinhaltet einen irreversiblen plastischen Dehnungsanteil, welcher sich nachteilig auf die Fähigkeit der Membrane zum federnden Ausgleichen des Strömungsmittelvolumens auswirkt, da ein bestimmter Membrananteil dann überdehnt vorliegt. Ferner ist die viskoelastische Komponente der Dehnung nachteilig, da hier die elastische Rückbildung der Membrane nicht in dem für ein Arbeitsspiel des Spielausgleichselementes erforderlichen Zeitraum erfolgt.

Durch die schlingenförmige Verlegung der Membrane muß diese relativ großflächig ausgelegt sein und schließt somit ein relativ großes Strömungsmittelvolumen ein. Dies führt zu einer Erhöhung der im Ven tiltrieb oszillierenden Massen wirkt sich nachteilig auf die Dynamik des Ventiltriebes aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tassenstößel zu schaf fen, dessen Ausgleichsmembrane in den verschiedenen Betriebssituatio nen des Spielausgleichselementes mit einer nur geringen Materialdeh nung belastet wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Ausgleichsmembrane die Form von zwei mit ihren größeren Stumpf durchmessern axial aneinandergrenzenden Kegelstümpfen aufweist, die etwa symmetrisch ausgebildet sind. Durch diese Formgebung bleibt das von der Ausgleichsmembrane eingeschlossene Strömungsmittelvolumen, bei nur geringer Materialdehnung dieser, in den verschiedenen Betriebs situationen des Spielausgleichselementes nahezu konstant. Es ergeben sich geringere Anforderungen an die Werkstoffbeschaffenheit, jedoch muß ein Membranwerkstoff gewählt werden, welcher sich mit zweiseitig einwirkenden Fluiden wie Motorenöl oder Bremsflüssigkeit gut verträgt und der eine geringe Permeabilität aufweist.

Es können, wie in Anspruch 2 aufgeführt, in der Ausgleichsmembrane wellenförmige Auswulstungen vorgesehen sein. Diese Auswulstungen kompensieren eine Umfangserweiterung der Ausgleichsmembrane bei axia ler Hubbewegung des Spielausgleichselementes durch Auffalten.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 3-8 beschrieben.

Gemäß Anspruch 3 können die Auswulstungen sich in Richtung axial ver laufender Mantellinien der Ausgleichsmembrane erstrecken. Denkbar sind jedoch auch noppenförmige oder andere Beulenformen, nur soll sicherge stellt sein, daß der Anteil an plastischer und viskoelastischer Deh nung der Ausgleichsmembrane, welcher durch das zurückfließende Strö mungsmedium während der notwendigen Axialbewegung des Spielausgleichs elementes bewirkt wird, möglichst gering ist.

Wie in Anspruch 6 bis 8 aufgeführt, kann die Ausgleichsmembrane mit ihrer dem Gehäuseboden zugewandten Stirnfläche an der Innenseite des Gehäusebodens von einem federnden Haltering dichtend angedrückt sein. Denkbar sind auch andere Befestigungsformen, beispielsweise mittels starrer oder unelastischer Befestigungselemente oder eine Klebever bindung. Dabei muß aber gewährleistet sein, daß die gewählten Befesti gungselemente nicht die notwendige elastische Ausgleichsbewegung der Membrane behindern.

Der Tassenstößel kann auch als Leichtbaukonstruktion mit einem Gehäuse aus einem AlSt-Verbund ausgeführt werden.

Der Einsatz des Spielausgleichselementes soll sich nicht nur auf den Ventiltrieb von Verbrennungsmotoren beschränken. Denkbar sind alle Anwendungsbereiche, in denen es infolge von Wärmedehnung oder Ver schleiß erforderlich ist, ein Spiel auszugleichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines hydraulischen Tassenstößels im eingebauten Zustand;

Fig. 2 einen vergrößerten Axialschnitt durch den Tassenstößel;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Ausgleichsmembrane des Tas senstößels gemäß Linie III-III der Fig. 2.

Der Tassenstößel 1 gemäß Fig. 1 wird mit seinem Gehäuse 2 in einer Bohrung 3 eines Zylinderkopfes 4 eines Verbrennungsmotors geführt. Ein Nocken 5 einer Nockenwelle beschleunigt den Tassenstößel 1 in axialer Richtung, wobei durch die Drehbewegung des Nockens 5 seine Flanke 6 auf dem Gehäuseboden 16 des Tassenstößels 1 gleitet. Wenn eine an der Flanke 6 sich anschließende Nockenspitze 7 auf dem Gehäuseboden 16 des Tassenstößels 1 aufliegt, hat dieser seinen unteren Totpunkt erreicht, das heißt, ein mit dem Tassenstößel 1 verbundenes, nicht näher darge stelltes Gaswechselventil ist völlig geöffnet. Auf die Nockenspitze 7 folgt die Ablaufflanke 8 des Nockens 5. Nun führt der Tassenstößel 1 eine axiale Hubbewegung in Richtung seines oberen Totpunkts aus.

Das Gehäuse 2 des Tassenstößels 1 schließt ein konzentrisch in einem Führungsrohr 9 angeordnetes Spielausgleichselement 10 ein, wobei eine Ausgleichsmembrane 11 das Führungsrohr 9 und das Spielausgleichsele ment 10 radial umfaßt.

Wie Fig. 2 zeigt, ist ein Druckkolben 12, des eigentlichen Spielaus gleichselements 10 längsverschieblich in dem Führungsrohr 9 angeord net. Eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder 13, die konzen trisch zu der Längsachse 14 des Tassenstößels 1 angeordnet ist, stützt sich mit ihrem einen axialen Endbereich 15 an einem Gehäusebodens 16 des Gehäuses 2 ab, wogegen der andere Endbereich 17 der Feder 13 über eine Ventilkappe 17a auf den Druckkolben 12 wirkt. Durch diese Anord nung und durch den am Druckkolben 12 anliegenden Druck eines von der Ausgleichsmembrane 11 eingeschlossenen Strömungsmediums wird bewirkt, daß im Ruhe- und Betriebszustand des Spielausgleichselementes 10 ein unerwünschtes Spiel zwischen dem Nocken 5 (siehe Fig. 1), dem Tassen stößel 1 und einem Ventilschaft 19 vermieden wird, der an einer den Druckkolben 12 umfassenden Kappe 18 anliegt. Der eigentliche Spiel ausgleich durch das Spielausgleichselement 10 wird jedoch in der Betriebssituation bewirkt, in welcher sich der Grundkreis 20 des Nockens 5 und der Gehäuseboden 16 des Tassenstößels 1 gegenüberstehen. Da in dieser Situation das von der Ausgleichsmembrane 11 eingeschlos sene Strömungsmedium in dem Hochdruckraum 22 des Spielausgleichsele mentes 10 nicht mehr unter Hochdruck steht, kann eine Ventilkugel 23 entgegen der Federkraft einer Feder 24 eines Rückschlagventiles 25 abheben. Dieses Abheben wird durch den anliegenden Druck des von der Ausgleichsmembrane 11 eingeschlossenen Strömungsmediums bewirkt.

Der Hochdruckraum 22 wird somit um den Betrag mit Strömungsmedium wie der gefüllt, welcher bei der axialen Abwärtsbewegung des Tassenstößels 1 über den Leckspalt 26 aus dem unter Hochdruck stehenden Hochdruck raum 22 in einen Flüssigkeitsvorratsraum 27 gedrückt wird.

Der Flüssigkeitsvorratsraum 27 wird von der Kappe 18, der Ausgleichs membrane 11, der Innenseite 28 des Gehäusebodens 16, dem Führungsrohr 9 und der Mantelfläche 29 des Druckkolbens 12 begrenzt. Die Kappe 18 ist dabei mit dem Druckkolben 12 durch geeignete Methoden, wie Auf pressen, Schrumpfen, Kleben oder Schweißen verbunden.

Die Ausgleichsmembrane 11 umfaßt das Führungsrohr 9 radial und ist an ihrer dem Ventilschaft 19 zugewandten Seite mit der Kappe 18 dichtend verbunden. Mit ihrer dem Gehäuseboden 16 zugewandten Seite liegt die Ausgleichsmembrane 11 dichtend an dem Gehäuseboden 16 an und wird von einem federnden Haltering 30 dort angedrückt. Dieser ist vorteilhaft an der Innenseite 31 des Gehäuses 2 radial umlaufend in einer Nut 32 geführt.

Die Geometrie der Ausgleichsmembrane 11 ist durch zwei Kegelstümpfe 34 bestimmt, die mit ihren größeren Stumpfdurchmessern 33 aufeinander gesetzt sind und axial aneinander angrenzen. Die Ausgleichsmembrane 11 ist dabei mit Auswulstungen 35 versehen, welche sich in etwa parallel zu der Längsachse 14 erstrecken. Die Umfangserweiterung der Aus gleichsmembrane 11 wird dabei durch ein Auffalten der Auswulstungen 35 kompensiert.

Diese Auswulstungen 35 sind auch in Fig. 3 erkennbar. Beim Rückströ men des von der Ausgleichsmembrane 11 eingeschlossenen Strömungsmedi ums über den Leckspalt 26 in den Flüssigkeitsvorratsraum 27 beult sich der dem Schnittpunkt 36 der Symmetrielinien 37, 38 näher liegende Teil 39 der Mantelfläche 40 stärker in radialer, vom Schnittpunkt 36 abge wandter Richtung aus, als der von dem Schnittpunkt 36 entfernter liegende Teil 41.

Bezugszahlenliste

1 Hydraulischer Tassenstößel
2 Gehäuse
3 Bohrung
4 Zylinderkopf
5 Nocken
6 Flanke
7 Nockenspitze
8 Ablaufflanke
9 Führungsrohr
10 Spielausgleichselement
11 Ausgleichsmembrane
12 Druckkolben
13 Feder
14 Längsachse
15 Endbereich
16 Gehäuseboden
17 Endbereich
17a Ventilkappe
18 Kappe
19 Ventilschaft
20 Grundkreis
21 nicht vergeben
22 Hochdruckraum
23 Ventilkugel
24 Feder
25 Rückschlagventil
26 Leckspalt
27 Flüssigkeitsvorratsraum
28 Innenseite
29 Mantelfläche
30 Haltering
31 Innenseite Gehäuse
32 Nut
33 Stumpfdurchmesser
34 Kegelstümpfe
35 Auswulstungen
36 Schnittpunkt
37 Symmetrielinie
38 Symmetrielinie
39 Teil der Mantelfläche
40 Mantelfläche
41 Teil der Mantelfläche
42 Mantellinie
43a, b Stumpfflächen
44 Außenflansch
45 Endbereich
46 Endbereich
47 Abwinklung

Claims

1. Hydraulischer Tassenstößel (1), bestehend aus einem tassenförmigen Gehäuse (2), einem darin konzentrisch in einem Führungsrohr (9) an geordneten Spielausgleichselement (10), mit einem federbelasteten, in dem Führungsrohr (9) längsverschieblich gleitenden Druckkolben (12) und mit einer Ausgleichsmembrane (11), die den Druckkolben (12) und das Führungsrohr (9) radial umschließend mit diesen einen Flüssig keitsvorratsraum (27) bildet, wobei sie mit ihren Enden dichtend am Druckkolben (12) und am Führungsrohr (9) geführt ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausgleichsmembrane (11) die Form von zwei mit ihren größeren Stumpfdurchmessern (33) axial aneinandergrenzenden Kegel stümpfen (34) aufweist, die etwa symmetrisch ausgebildet sind.

2. Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmembrane (11) wellenförmigen Auswulstungen (35) aufweist.

3. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswulstungen (35) sich in Richtung axial verlaufender Mantellinien (42) der Ausgleichsmembrane (11) erstrecken, wobei jeweils eine der kleineren Stumpfflächen (43a) der doppelkegelförmigen Ausgleichsmem brane (11) dem Ventilschaft (19) und die andere kleinere Stumpffläche (43b) dem Gehäuseboden (16) zugewandt ist.

4. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswulstungen (35) der Ausgleichsmembrane (11) sich parallel zu einer Längsachse (14) des Tassenstößels (1) erstrecken.

5. Tassenstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ventilschaft (19) zugewandte Stumpffläche (43a) der Ausgleichsmembrane (11) von der Stirnfläche einer mit dem Druckkolben (12) verbundenen Kappe (18) gebildet ist, die über einen radialen Außenflansch (44) mit der Ausgleichsmembrane (11) dicht ver bunden ist.

6. Tassenstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmembrane (11) an ihrer dem Gehäuse boden (16) zugewandten Stumpffläche (43b) über einen abgewinkelten Endbereich (45) verfügt, welcher an der Innenseite (28) des Gehäuse bodens (16) anliegend befestigt ist.

7. Tassenstößel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (45) von einem federnden Haltering (30) an die Innenseite (28) des Gehäusebodens (16) dichtend angedrückt ist.

8. Tassenstößel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Haltering (30) in seinem radial inneren Endbereich (46) über eine Abwinklung (47) verfügt.