DE4203897A1 - Hydraulisches ventilspielausgleichselement - Google Patents
Hydraulisches ventilspielausgleichselementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventilspielausgleichs
element für einen Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine,
umfassend einen Innenstößel und einen Außenstößel, die in
axialer Richtung relativ zueinander beweglich angeordnet sind,
wobei der Außenstößel von einem im wesentlichen tassenförmigen
Gehäuse mit ebenem Boden gebildet ist und wobei der Innen- und
der Außenstößel einen volumenveränderlichen, nach außen abge
dichteten, ölgefüllten Speicherraum begrenzen, in dem ein
Verdrängungselement zum Ausgleich von Volumenveränderungen
eingeschlossen ist.
Ein solches Ventilspielausgleichselement ist aus der
DE-OS 35 06 730 bekannt. Der darin enthaltene Speicherraum ist
durch eine balgartig ausgebildete Dichtung nach außen abge
schlossen. Das vorbekannte hydraulische Ventilspielausgleichs
element weist eine in fertigungstechnischer Hinsicht wenig
befriedigende Herstellbarkeit auf. Auch die Montage der ein
zelnen Bauteile, aus denen das hydraulische Ventilspielaus
gleichselement besteht, ist kompliziert und aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilspielaus
gleichselement für einen Ventiltrieb einer Verbrennungskraft
maschine zu zeigen, das kostengünstig herstellbar ist, bei dem
die Montagereihenfolge verbessert ist und das aus weniger
Einzelteilen besteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Ventilspielaus
gleichselement der eingangs genannten Art mit den kennzeich
nenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte
Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilspielausgleichs
element für einen Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine
ist es vorgesehen, daß der Außenstößel durch einen im wesent
lichen rohrförmigen und zumindest in Teilbereichen radial innen
und außenseitig Gleitflächen aufweisenden Mantel aus thermo
plastischem Kunststoff gebildet ist, der in Richtung einer zur
Anwendung gelangenden Nockenwelle durch eine als Gegenläufer
ausgeführte Scheibe flüssigkeitsdicht verschlossen ist und daß
die innenseitige Gleitfläche den Innenstößel umfangsseitig
anliegend und flüssigkeitsdicht umschließt. Hierbei ist von
Vorteil, daß die Montagereihenfolge des Ventilspielausgleichs
elementes in arbeitsökonomischer Hinsicht deutlich verbessert
ist und die Montage selbst aufgrund der Ausgestaltung der
einzelnen zu verbindenden Teile wesentlich vereinfacht ist. In
den in Richtung der Nockenwelle zunächst noch offenen, rohr
förmigen Mantel, dessen innenseitige Gleitfläche den Innen
stößel umfangsseitig anliegend und flüssigkeitsdicht um
schließt, kann das Verdrängungselement von oben in den Mantel
eingesetzt und montiert werden. Anschließend wird der Speicher
raum, der auf der von der Nockenwelle abgewandten Seite bereits
flüssigkeitsdicht verschlossen ist, von oben mit Öl gefüllt. Die
als Gegenläufer zur Nockenwelle fungierende Scheibe wird
anschließend in den aus thermoplastischem Material bestehenden
Mantel eingesetzt. Hierbei kann zur Entlüftung und zur genauen
Einstellung des sich ergebenden Innendruckes eine Entlüftungs
bohrung vorgesehen werden, die nach erfolgter Montage z. B. mit
einer Kugel flüssigkeitsdicht verschlossen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß
die Scheibe aus metallischem Werkstoff besteht und eine in
Richtung der Nockenwelle gehärtete Oberfläche aufweist. Die
gehärtete Oberfläche der Scheibe bedingt gute Gebrauchseigen
schaften während einer langen Gebrauchsdauer. Die Scheibe, die
nachträglich in den Kunststoffmantel, der einen Bestandteil des
Außenstößels bildet, eingesetzt wird, kann beispielsweise vor
dem Einsetzen auf eine Temperatur erwärmt werden, die das
thermoplastische Material des Mantels an der der Scheibe
zugewandten Oberfläche aufschmelzen läßt und nach dem Erkalten
die Scheibe zuverlässig in ihrer Position hält. Eine andere
Möglichkeit, die Scheibe im Mantel festzulegen, kann darin
bestehen, die Scheibe zunächst in den Mantel aus thermo
plastischem Kunststoff einzulegen und diesen anschließend im
Bereich der Kontaktfläche mit Ultraschall so lange zu be
strahlen, bis eine sichere Verbindung von Mantel und Scheibe
erfolgt ist.
Nach einer anderen Ausgestaltung kann die Scheibe aus kera
mischen Werkstoff bestehen.
Zur flüssigkeitsdichten, beweglichen Anordnung von Außenstößel
und Innenstößel relativ zueinander kann die innenseitige
Gleitfläche des Außenstößels eine in Richtung des Innenstößels
geöffnete, umlaufende Nut aufweisen, in der ein Dichtring
angeordnet ist, wobei der Dichtring den Innenstößel während der
bestimmungsgemäßen Verwendung unter radialer Vorspannung
anliegend und dichtend berührt. Der Dichtring kann beispiels
weise durch einen O-Ring gebildet sein. O-Ringe sind in den
verschiedensten Abmessungen in großen Stückzahlen einfach und
preiswert verfügbar, was im Hinblick auf eine wirtschaftliche
Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Ventilspielausgleichs
elementes von hervorzuhebender Bedeutung ist.
Eine einfache und zuverlässige Festlegung der Scheibe während
der gesamten Gebrauchsdauer des Ventilspielausgleichselementes
kann dadurch gewährleistet sein, daß die Scheibe entlang ihrer
umfangsseitigen Begrenzung einen axial in Richtung des Speicher
raumes vorspringenden Kragen aufweist, der die Innenfläche des
Mantels dichtend berührt. Der Kragen kann im Bereich seines
Außenumfanges eine Rändelung aufweisen, die eine Verkrallung
mit der Innenseite des Kunststoffmantels bedingt. Zusätzlich
oder alternativ kann der Kragen entlang seines Außenumfangs
eine in Richtung des Mantels geöffnete Nut aufweisen, in der
ein Dichtring, bevorzugt ein O-Ring aus elastomerem Werkstoff,
angeordnet ist, wobei der Dichtring unter radialer Vorspannung
die Innenfläche des Mantels dichtend berührt. Bei Einsetzen
einer erwärmten Scheibe in den thermoplastischen Mantel wird
eine Verkrallung zwischen den Berührungsflächen begünstigt.
Eine zusätzliche Sicherheit gegen einen Flüssigkeitsverlust des
abgeschlossenen Speicherraumes während einer langen Gebrauchs
dauer gewährleistet beispielsweise ein O-Ring, der die Tren
nungsfuge unter radialer Vorspannung dichtend anliegend ver
schließt.
Im Hinblick auf eine weiter vereinfachte Montage können der
Mantel und der Kragen im Bereich ihrer gegenseitigen Be
rührungsflächen konisch derart ausgebildet sein, daß die
Berührungsflächen einen axial in Richtung der Nockenwelle
erweiterten Durchmesser aufweisen. Die Scheibe kann bei dieser
Ausgestaltung so lange in axialer Richtung in die kreisförmige
Öffnung des Mantels eingeschoben werden, bis eine genau defi
nierte Einpreßkraft erreicht ist. Auch können die Scheibe
und/oder der Mantel auf den einander zugewandten Umfangsflächen
Haltenasen und/oder Positionierungsvorsprünge aufweisen, die
genau dann einrasten und/oder anliegend berührt werden, wenn
die endgültige Position der Scheibe innerhalb des Mantels
erreicht ist.
Das Verdrängungselement kann durch einen geschlossenzelligen
Weichschaum gebildet sein, der teilweise in einer Ausnehmung
des Außenstößels innerhalb des Speicherraumes angeordnet ist.
Das Verdrängungselement und die Ausnehmung können zumindest
teilweise miteinander verklebt sein. Beispielsweise kann der
Verdrängungskörper aus einem Polyurethanweichschaum einer
Dichte von 30 bis 700 kg/m3 bestehen, wobei seine Herstellung
zweckmäßigerweise so vorgenommen wird, daß eine im wesentlichen
porenfreie Oberfläche erhalten wird. Das Eindiffundieren von
Ölbestandteilen in die ballonartig nach außen abgeschlossenen
Poren des Weichschaumkörpers wird hierdurch zusätzlich be
hindert, was die Erzielung ausgezeichneter Gebrauchseigen
schaften während einer besonders langen Gebrauchsdauer begün
stigt.
Bei einer zumindest teilweisen Verklebung des Verdrängungs
elementes mit der Ausnehmung resultiert der zusätzliche Vor
teil, daß im Bereich der Verklebungszone eine unmittelbare
Benetzung des Verdrängungselementes durch das in dem Speicher
raum enthaltene Öl nicht möglich ist. Die entsprechende Zone
des Verdrängungselementes ist hierdurch in ausgezeichneter
Weise vor einer physikalischen und/oder chemischen Einwirkung
durch das im Speicherraum enthaltene Öl geschützt.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnung weiter ver
deutlicht.
Diese zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Ventilspielausgleichselementes in schematischer und ge
schnittener Darstellung.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel eines
hydraulischen Ventilspielausgleichselementes für einen Ventil
trieb einer Verbrennungskraftmaschine zeigt einen Innenstößel
und eine Außenstößel 2, die in axialer Richtung relativ zuein
ander beweglich angeordnet sind. In der Zeichnung sind der
Innenstößel 1 und der Außenstößel 2 einander derart zugeordnet,
daß der nach außen abgedichtete, ölgefüllte Speicherraum 3 das
kleinstmögliche Volumen aufweist. Während der bestimmungs
gemäßen Verwendung des Spielausgleichselementes weist der
Innenstößel 1 von dem ebenen Boden des Außenstößels 2 einen
vergrößerten Abstand in axialer Richtung auf und ist axial in
beiden Richtungen beweglich. Der Außenstößel 2 ist in diesem
Beispiel zweiteilig ausgebildet und weist eine Scheibe 9 aus
metallischem Werkstoff auf, die den in Richtung der Nocken
welle 8 ebenen Boden bildet und einen im wesentlichen rohr
förmigen Mantel 7, der im Bereich seines Außenumfanges in
Führungen eines hier nicht dargestellten Zylinderkopfes be
weglich ist. Der Speicherraum 3 ist nach außen abgedichtet und
wird vor Inbetriebnahme des Ventilspielausgleichselementes
einmalig mit Öl gefüllt. Zum Ausgleich von Volumenveränderungen
ist innerhalb des Speicherraumes 3 ein Verdrängungselement 4
angeordnet, das in diesem Beispiel durch geschlossenzelligen
Weichschaum gebildet ist. Das Verdrängungselement 4 ist in
einer Ausnehmung 17 des Außenstößels 2 angeordnet und mit
dieser teilweise verklebt. Das Verdrängungselement 4 kann einen
gasgefüllten Hohlraum enthalten, der beispielsweise durch eine
flexible und/oder elastisch verformbare Gasblase gebildet ist.
Die Größe der durch das Verdrängungselement 4 aufzunehmenden
Volumenveränderungen ist insbesondere von der Volumenzunahme
abhängig, die das in dem Ventilspielausgleichselement ent
haltene Öl bei der Erwärmung auf Betriebstemperatur der Ver
brennungskraftmaschine erfährt und/oder bei einer Volumen
änderung, die durch eine Veränderung der Stützlänge des Ventil
spielausgleichselementes bedingt ist. Eine Änderung der Stütz
länge kann sich beispielsweise ergeben, wenn sich ein Ventil
bei Außerbetriebsetzung der Brennkraftmaschine noch in Offen
stellung befindet und in diesem Falle über eine längere Zeit
spanne durch die Rückstellfeder des Ventils belastet ist, was
eine allmähliche Reduzierung der Stützlänge bedingt (hier
dargestellt). Bei erneuter Inbetriebnahme der Brennkraft
maschine ist nach den ersten Umdrehungen der Nockenwelle 8 eine
Wiederherstellung der ursprünglichen Stützlänge gewährleistet.
Der rohrförmige Mantel 7, der aus thermoplastischem Kunststoff
besteht, weist in radialer Richtung innen- und außenseitig
Gleitflächen 5, 6 auf. Die Gleitflächen 5, 6 können in Abhängig
keit von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles
beispielsweise umlaufende Laufringe enthalten, die oberflächen
bündig mit den Gleitflächen 5, 6 abschließen. Die Ringe können
beispielsweise auch aus metallischem Werkstoff bestehen und
verringern insbesondere im Bereich der hochbeanspruchten Zonen
der Gleitflächen 5, 6 (im Bereich der axialen Begrenzung) den
Verschleiß und erhöhen dadurch die Gebrauchsdauer.
Die Scheibe 9 weist eine in Richtung der Nockenwelle 8 ge
härtete Oberfläche 10 auf und ist im Bereich ihres Innenum
fanges mit in Richtung des Speicherraumes 3 sich verringerndem
Durchmesser versehen. Der Kragen 13 ist entlang seines Außen
umfanges über seine gesamte axiale Erstreckung mit einer
Rändelung versehen, die eine Verkrallung der Scheibe 9 im
Mantel 7 gewährleistet. Zur zusätzlichen Flüssigkeitsabdichtung
sind die Berührungsflächen von Mantel 7 und Kragen 13 durch
eine O-Ring-Dichtung 16 abgedichtet, die sich innerhalb einer
in Richtung des Mantels 7 geöffneten Nut 15 des Kragens 13 be
findet. Die Nut 18 in der Scheibe bewirkt eine verstärkte
Abstützung in axialer Richtung.
Die Einsinktiefe der Scheibe 9 in den rohrförmigen Mantel 7
kann durch einen radialen Vorsprung im Mantel 7 begrenzt
werden, an dem sich die Scheibe 9 bei Montage in axialer
Richtung anlegt.
Die Nockenwelle 8 ist in diesem Beispiel stark verkleinert und
schematisch dargestellt.
Claims (11)
1. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement für einen
Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend
einen Innenstößel und einen Außenstößel, die in axialer
Richtung relativ zueinander beweglich angeordnet sind,
wobei der Außenstößel von einem im wesentlichen tassen
förmigen Gehäuse mit ebenem Boden gebildet ist und
wobei der Innen- und der Außenstößel einen volumenver
änderlichen, nach außen abgedichteten, ölgefüllten
Speicherraum begrenzen, in dem ein Verdrängungselement
zu Ausgleich von Volumenveränderungen eingeschlossen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenstößel (2)
durch einen im wesentlichen rohrförmigen und zumindest
in Teilbereichen radial innen- und außenseitig Gleit
flächen (5, 6) aufweisenden Mantel (7) aus thermo
plastischem Kunststoff gebildet ist, der in Richtung
einer zur Anwendung gelangenden Nockenwelle (8) durch
eine als Gegenläufer ausgeführte Scheibe (9) flüssig
keitsdicht verschlossen ist und daß die innenseitige
Gleitfläche (5) den Innenstößel (1) umfangsseitig
anliegend und flüssigkeitsdicht umschließt.
2. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Scheibe (9) aus metallischem
Werkstoff besteht und eine in Richtung der Nocken
welle (8) gehärtete Oberfläche (10) aufweist.
3. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Scheibe (9) aus keramischem
Werkstoff besteht.
4. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die innenseitige Gleit
fläche (5) eine in Richtung des Innenstößels (1)
geöffnete umlaufende Nut (11) aufweist, in der ein
Dichtring (12) angeordnet ist und daß der Dicht
ring (12) den Innenstößel (1) unter radialer Vor
spannung dichtend berührt.
5. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Dichtring (12) durch einen
O-Ring gebildet ist.
6. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (9) entlang
ihrer umfangsseitigen Begrenzung einen axial in Rich
tung des Speicherraumes (3) vorspringenden Kragen (13)
aufweist, der die Innenfläche (14) des Mantels (7)
dichtend berührt.
7. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kragen (13) im Bereich seines
Außenumfangs eine Rändlung aufweist.
8. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 6 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (13) entlang
seines Außenumfanges eine in Richtung des Mantels (7)
geöffnete Nut (15) aufweist, in der ein Dichtring (16)
aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist und daß der
Dichtring (16) unter radialer Vorspannung die Innen
fläche (14) des Mantels (7) dichtend berührt.
9. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (7) und der
Kragen (13) im Bereich ihrer gegenseitigen Berührungs
flächen konisch derart ausgebildet sind, daß die
Berührungsflächen einen axial in Richtung der Nocken
welle (8) erweiterten Durchmesser aufweisen.
10. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrängungselement (4)
durch einen geschlossenzelligen Weichschaum gebildet
ist, der teilweise in einer Ausnehmung (17) des Außen
stößels (2) innerhalb des Speicherraumes (3) angeordnet
ist.
11. Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verdrängungselement (4) und die
Ausnehmung (17) zumindest teilweise miteinander ver
klebt sind.
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