EP0232482B1

EP0232482B1 - Ventilspielausgleichseinrichtung

Info

Publication number: EP0232482B1
Application number: EP86115780A
Authority: EP
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Deuring; Klaus Dipl.-Ing. Pesch
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1986-11-13
Publication date: 1990-05-16
Anticipated expiration: 2006-11-13
Also published as: DE3671269D1; EP0232482A1; ES2014405B3; US4825824A; KR880007901A; DE3606824A1; BR8700662A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilspielausgleichseinrichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Ventiltasse, einem mittig in der Ventiltasse geführten Ausgleichselement und einer von der Ventiltasse zum Ausgleichselement sich erstreckenden elastomeren Membran, deren Befestigungsenden wulstförmig verdickt sind und mit Metallteilen zusammenwirken.
Die DE-OS 2 517 370 offenbart eine hydraulische Spielausgleichseinrichtung, insbesondere für die Steuerung der Motorenventile von Brennkraftmaschinen. Mit der Nockenwelle wirkt eine im Querschnitt etwa U-förmige Ventiltasse zusammen, in der radial innen ein axial verschiebbarer Kolben angeordnet ist, der einen innerhalb der Ventiltasse eingeschlossenen Druckraum begrenzt. Innerhalb des Druckraumes sind mehrere, das Ventilspielausgleichselement bildende Einzelbauteile vorgesehen. Der vollständig mit einem hydraulischen Arbeitsmittel gefüllte Druckraum wird mittels einer im wesentlichen schlauchförmigen elastischen Membran abgedichtet.
Das Ventilspielausgleichselement besteht aus mehreren Einzelteilen, die bei der Montage der Ventilspielausgleichseinrichtung einzeln montiert werden müssen. Derartige Systeme sind für Tassenstößel mit geschlossenem Hydrauliksystem nicht einsetzbar.
Eine mit geschlossenem Ventilspielausgleichssystem arbeitende Ventilspielausgleichseinrichtung wird im moderen Motorenbau immer bedeutender. Solche Systeme können aber nur wirtschaftlich eingesetzt werden, wenn die Zuverlässigkeit der Abdichtung über die Motorlebensdauer gewährleistet werden kann. Diese Forderung bedingt einen Membranwerkstoff, der zwischen minus 50_°C und ca. 200_°C nicht nur flexibel ist, sondern überdies auch eine hevorragende Biegewechselfestigkeit und Alterungsbeständigkeit aufweist. Die Werkstoffe, die diese Forderungen erfüllen, lassen sich aber nur ungenügend auf Stahl- oder Kunststoffträger binden. Aufgrund dessen ist eine brauchbare und vor allem über eine lange Zeit sichere Abdichtung der Membran innerhalb der Ventiltasse nur durch Klemmen möglich. Klemmverbindungen zum Einspannen der Membran sind allgemein bekannt.
Aus der EP-A 0 156 260 und der nicht veröffentlichten EP-A 0 197 247 sind Klemmverbindungen zwischen Membran und Ventiltasse zu entnehmen. Nachteilig erweist sich auch hierbei, daß sämtliche Bauteile einzeln montiert werden müssen.
Darüber hinaus ist es bekannt, Versteifungsringe in die Membranenden einzuvulkanisieren, um beide Bauteile gemeinsam montieren zu können. Aus der EP-A 0 145 445 ist eine solche Verbindung zu entnehmen. Aufgrund mangelnder Haftung zwischen Membran und Metallteil sind im Metallteil Bohrungen vorgesehen, durch welche sich der Membranwerkstoff erstreckt. Wenn durch Temperatureinwirkung die Haftung zwischen Metallteil und Membran auf Null zurückgeht, kann Öl oder Gas durch den Spalt zwischen Membran und Metallteil austreten, so daß das System unbrauchbar wird. Ein weiteres Problem, das sich bei in Rede stehenden Ventilspielausgleichseinrichtungen stellt, ist das Problem der hohen Axialbeschleunigung während des Betriebs. Betrachtet man unter diesem Gesichtspunkt die Befestigung der Membran bei der EP-A 0 145 445 oder EP-A 0 156 260, so wird deutlich, da die Klemmringe nur axial abstützen, daß hier eine Undichtigkeitsstelle vorprogrammiert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen Membran und Ventiltasse bzw. Ventilspielausgleichselement gattungsgemäßer Ventilspielausgleichseinrichtungen dahingehend zu verbessern, daß die Forderung nach langer Lebensdauer sowie eine Reduzierung der zu montierenden Bauteile erfüllt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallteile im Querschnitt winkelförmige Klemmringe sind, die formschlüssig in den Befestigungsenden der Membran derart eingelagert sind, daß der jeweilige Axialschenkel des Klemmringes eine radiale Spannung auf die zwischen Klemmring und Ventiltasse bzw. Ausgleichselement vorhandene Elastomerschicht ausübt und daß mindestens der radiale Schenkel jedes Klemmringes eine zur Seite eines Montagewerkzeuges elastomerfreie Oberfläche aufweist und daß die Klemmringe in den Befestigungsenden der elastischen Membran eine jeweilige Hinterschneidung aufweisen, die mit den Befestigungsenden der elastischen Membran derart zusammenwirken, daß die Klemmringe gegen axiales Herausrutschen gesichert sind.
Diese besondere Konstruktion erzeugt eine Abdichtung, die von der Haftgüte zwischen Membran und Metallteil unabhängig ist. Die Dichtwirkung wird über die radiale Federkraft der Metallteile erzeugt. Obwohl die Metallteile ähnlich wie Versteifungsringe im Membranwerkstoff eingelagert werden, können sie dennoch in radialer Richtung eine Federkraft ausüben. Zur Unterstützung der Dichtwirkung sind die Befestigungsenden der Membran mit in Richtung des Ausgleichselementes radial abgebogenen Dichtlippen versehen.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist zur axialen Abstützung des Ausgleichselementes der erste winkelförmige Klemmring mit einem Boden versehen, der in Richtung des Ausgleichselementes zurückgesetzt ist. Somit ist der gesamte Bereich zwischen Ventil und Nockenwelle abgedichtet, bei gleichzeitiger guter axialer Führung sowohl des Ventilspielausgleichselementes als auch des in diesem Bereich abgesetzten Ventilstößels.
Zur einwandfreien Montage ist der zweite Klemmring im Bereich seiner radial äußeren axialen Erstreckung in Richtung Ventiltasse abgewinkelt ausgebildet. Der abgewinkelte Bereich des zweiten Klemmringes berührt die Ventiltasse im Bereich der inneren Umfangsfläche.
Um eine axiale Arretierung des Klemmringes in der Ventiltasse zu erzeugen, ist es einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß vorteilhaft, daß der abgewinkelte Bereich des zweiten Klemmringes in eine korrespondierende Nut der Ventiltasse eingreift. Statt der Nut wären auch am Innenumfang radial angeordnete Vorsprünge denkbar, die bei der Montage nach Art einer Rampe ein Übergleiten und axiales Verhaken des zweiten Klemmringes ermöglichen. Außerdem könnten die radialen Vorsprünge auch umlaufend am Innenumfang der Ventiltasse angeordnet sein. Nach dem Einschnappen des Klemmringes in die Nut ist an den Dichtflächen des Ventiltassenbodens eine definierte Pressung gegeben, wodurch ein dauerhafter dichter Sitz der Membran in der Ventiltasse sichergestellt ist.
Aus der beschriebenen Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß die Membran zusammen mit den Klemmringen eine Einbaueinheit bildet, welche für die Endmontage in die Brennkraftmaschine besonders gut handhabbar ist. Durch die vorgeschlagene Erfindung ist ferner eine gesicherte ÖI- und Gasdichtheit auch bei Temperatureinwirkungen gewährleistet, da die formschlüssige Verbindung stabil erhalten bleibt.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 Ventilspielausgleichseinrichtung
Figur 2 Montage der Membran
Figur 3 Schnappverbindung

Die Ventilspielausgleichseinrichtung besteht aus einer im Querschnitt etwa U-förmigen Ventiltasse 1, deren Boden 2 mit einer Nockenwelle 3 zusammenwirkt. Radial innerhalb der Ventiltasse 1 ist ein in seinen Einzelheiten nicht weiter dargestelltes, einstückig ausgebildetes und an sich bekanntes Ventilspielausgleichselement 4 angeordnet, welches zum einen mit der inneren Stirnfläche 5 des Bodens 2 und zum anderen mit dem Ventilstößel 6 zusammenwirkt. Zur Abdichtung des mit einem inkompressiblen Medium gefülften Druckraumes 7 ist eine elastische Membran 8 vorgesehen, die sich im wesentlichen radial zwischen der äußeren Umfangsfläche 10 des Ventilspielausgleichselementes 4 und der inneren Umfangsfläche 9 der Ventiltasse 1 erstreckt. In ihren radialen Endbereichen 11, 12 ist die Membran 8 wulstförmig verdickt ausgebildet und wird durch radiales Klemmen mittels zusätzlicher Klemmringe 13, 14 aus Metall lageorientiert festgelegt. Die Membran 8 besteht aus einem Fluorsilikon-Kautschuk. Das den radial innenliegenden Wulst 12 klemmende Element 13 besteht aus einem tiefgezogenen Metallteil mit rohrförmigem Außenbreich 15.
Zur axialen Abstützung des Ventilspielausgleichselementes 4 ist der erste Klemmring 13 mit einem axial zurückgesetzten Boden 16 versehen. Der rohrförmige Bereich 15 des Klemmringes 13 weist an seinen Enden eine Hinterschneidung 17 auf und ist formschlüssig mit dem Wulst 12 der Membran 8 verbunden. Der im Wulst 11 angeordnete zweite Klemmring 14 ist abgewinkelt ausgebildet und weist ebenfalls eine Hinterschneidung 17 auf. Zur Unterstützung der Dichtwirkung dienen an den Befestigungsenden 11, 12 der Membran 8 radial in Richtung des Ausgleichselementes 4 abgebogene Dichtlippen 18, 19.
Figur 2 verdeutlicht die Montage der Membran 8. Das Werkzeug 20 stützt sich auf der umlaufenden Nut 21 des Klemmringes 14 sowie auf dem Boden 16 des Klemmringes 13 ab. Durch Eintauchen des Werkzeuges 20 in die Ventiltasse 1 erfolgt eine exakte Positionierung des Ventilausgleichselementes 4 und der Membran 8.
Figur 3 zeigt eine Schnappverbindung zur axialen Befestigung der Membran 8 in der Ventiltasse 1. Bei der Montage wird die Membran 8 über einen umlaufenden radialen Vorsprung 23 gedrückt, wobei der Vorsprung 23 als Rampe fungiert. Sobald das Ende der Rampe erreicht ist schnappt der Klemmring 14 gegen den Innenumfang 9 der Ventiltasse 1, so daß die Membran 8 axial gegen Herausrutschen arretiert wird.

Claims

1. Ventilspielausgleichseinrichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Ventiltasse (1), einem mittig in der Ventiltasse geführten Ausgleichselement (4) und einer von der Ventiltasse (1) zum Ausgleichselement (4) sich erstreckenden elastomeren Membran (8), deren Befestigungsenden (11, 12) wulstförmig verdickt sind und mit Metallteilen (14, 13) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile im Querschnitt winkelförmige Klemmringe (13, 14) sind, die formschlüssig in den Befestigungsenden (11, 12) der Membran (8) derart eingelagert sind, daß der jeweilige Axialschenkel des Klemmringes (13, 14) eine radiale Spannung auf die zwischen Klemmring (13, 14) und Ventiltasse (1) bzw. Ausgleichselement (4) vorhandene Elastomerschicht ausübt und daß mindestens der radiale Schenkel jedes Klemmringes (13, 14) eine zur Seite eines Montagewerkzeuges (20) elastomerfreie Oberfläche aufweist und daß die Klemmringe (13, 14) in den Befestigungsenden (11, 12) der elastischen Membran (8) eine jeweilige Hinterschneidung (17) aufweisen, die mit den Befestigungsenden (11, 12) der elastischen Membran (8) derart zusammenwirken, daß die Klemmringe (13, 14) gegen axiales Herausrutschen gesichert sind.

2. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsenden (11, 12) der Membran (8) mit in Richtung des Ausgleichselementes (4) radial abgebogenen Dichtlippen (18, 19) versehen sind.

3. Ventilspielausgleichseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Abstützung des Ausgleichselementes (4) der erste winkelförmige Klemmring (13) mit einem Boden (16) versehen ist, der in Richtung des Ausgleichselementes zurückgesetzt ist.

4. Ventilspielausgleichseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Klemmring (14) im Bereich seiner radial äußeren axialen Erstreckung (22) in Richtung Ventiltasse (1) abgewinkelt ausgebildet ist.

5. Ventilspielausgleichseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgewinkelte Bereich des zweiten Klemmringes (14) die Ventiltasse im Bereich der inneren Umfangsfläche (9) berührt.

6. Ventilspielausgleichseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgewinkelte Bereich des zweiten Klemmringes (14) in eine korrespondierende Nut der Ventiltasse (1) eingreift.

7. Ventilspielausgleichseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang der Ventiltasse (1) verteilt radial angeordnete Vorsprünge (23) vorgesehen sind, die bei der Montage nach Art einer Rampe ein Ubergleiten und axiales Verhaken des zweiten Klemmringes (14) ermöglichen.

8. Ventilspielausgleichseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Vorsprünge (23) umlaufend am Innenumfang (9) der Ventiltasse (1) angeordnet sind.