EP0324085B1 - Hydraulisches Spielausgleichselement - Google Patents
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
- F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
- F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
- F01L1/245—Hydraulic tappets
Definitions
- the invention relates to a hydraulic lash adjuster for a valve train of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
- a hydraulic lash adjuster of the generic type is known from US-A-3 406 668.
- the shut-off valve arranged in the storage space of the displaceable piston part consists of a ball which is held by a return spring in an open position with respect to the connecting bore between the pressure and storage space.
- the ball has a predetermined mass, by means of which the connecting bore is closed only after a certain high speed of the internal combustion engine due to its inertia. This is to prevent undesired inflation of the play compensation element at extremely high speeds. Due to the design of the shut-off valve as a ball, it is not possible to control the valve depending on the pressure of the lubricating oil in the reservoir.
- a valve lifter in the valve train of an internal combustion engine which comprises a cylinder part actuated by the camshaft and a piston part displaceably arranged therein.
- the piston part can be operated from a special pressure pump with a pressurized one Lubricating oil.
- the stroke curve of the exhaust valves for engine brake operation can be changed.
- the connection between the piston part and the pressure pump is blocked, so that a play compensation by means of the piston part is not possible.
- the invention has for its object to develop a hydraulic lash adjuster of the generic type so that the adjustment function can be interrupted under certain engine operating conditions.
- the invention makes it possible to control the shut-off valve as a function of the lubricating oil pressure in the reservoir.
- the adjustment function of the play compensation element can advantageously be deactivated, controlled only by the lubricating oil pressure. This makes it possible to use backlash compensation elements in the valve train even in internal combustion engines with an engine brake controlled via the gas exchange valves, since the previously undesired adjustment of the compensation elements has been eliminated by the measures according to the invention.
- the safe interruption of the readjusting function can be impaired, for example, by overflow of leakage oil from the pressure chamber into the reservoir or vice versa via the annular gap between the piston part and cylinder part.
- the annular gap is therefore kept particularly small, or it is bridged by a sealing ring according to the features of claim 2.
- a capillary overflow bore is provided between the pressure chamber and the reservoir.
- the overflow bore allows oil to flow out of the storage space into the pressure space when the adjustment function is switched off and the minimal adjustment movement generated thereby is undesirable.
- the overflow bore opens out in the region of the valve seat surface.
- a play compensation element 3 is inserted in a housing bore 2 and can be displaced in the longitudinal direction of the bore.
- the clearance compensation element 3 comprises a cylinder part 4, in the between a valve tappet, not shown or shaft and a compression spring 5 a piston part 6 is slidably held.
- the compression spring 5 is supported on the bottom part 7 of the cylinder part 4 and on an end wall 8 of the piston part 6, whereby the cylinder and piston part are biased in opposite directions of movement so that on the one hand the cylinder part 4 with its bottom part 7 on a control cam (not shown) and on the other hand the Piston part rests on the tappet or stem of the gas exchange valve without play.
- the piston part 6 encloses with the cylinder part 4 a pressure chamber 9 which is filled with lubricating oil from a reservoir 10 formed in the piston part 6 and which is supplied through a connecting channel 11.
- the storage space 10 is constantly supplied with lubricating oil from the lubricating oil circuit of the internal combustion engine, which reaches the storage space 10 through an inlet channel 12 branched off from the lubricating oil circuit and corresponding inlet bores 13 and 14 in the cylinder 4 and piston part 6.
- the connecting channel 11 is closed by a spring-loaded closure element 15 arranged on the pressure chamber side. If there is play in the valve train, the piston part 6 is displaced in the direction of the tappet linkage by the compression spring 5 located in the pressure chamber 9. Due to the pressure drop occurring in the pressure chamber 9, the closure element 15 is controlled by the pressure of the lubricating oil in the reservoir 10 and lubricating oil is pushed into the pressure chamber.
- This inflating of the play compensation element 3, which serves to compensate for play, is e.g. undesirable during engine braking operation of the internal combustion engine.
- a shut-off valve 16 is provided in the storage space, from which the readjustment function of the play compensation element 3 can be switched off.
- the shut-off valve 16 consists of a stepped piston 17, the extended piston section of which is guided in a longitudinally displaceable manner in a guide sleeve 18.
- the guide sleeve 18 is attached to a piston wall 19 opposite the connecting channel 11 and projects into the storage space 10.
- a closing member 20 is provided, which cooperates with a valve seat 21 formed in the region of the mouth of the connecting channel 11 into the storage space.
- the shut-off valve 16 is controlled as a function of the lubricating oil pressure in the supply room 10.
- the shut-off valve 16 In normal operation of the internal combustion engine, the shut-off valve 16 is in the open position, that is to say the stepped piston 17 is controlled by the lubricating oil pressure against the action of a return spring 22 supported on the piston 17 and the piston wall 18 in an upper end position, in which the closing member 20 moves from the seat surface 21 is lifted off so that a game compensation can take place.
- the readjustment or backlash compensation function is switched off by lowering the lubricating oil pressure in the reservoir 10.
- the stepped piston 17 is displaced by the return spring 22 in the direction of the connecting channel 11 until the closing member 20 rests on the seat surface 21.
- the lubricating oil pressure can be controlled, for example, via an electromagnetically switched shut-off valve arranged in the inlet channel 12.
- the valve In normal operation of the internal combustion engine, the valve is open, so that the lubricating oil pressure is present in the reservoir 10.
- a corresponding voltage signal is applied to the shut-off valve, as a result of which the inlet channel 12 is separated from the lubricating oil circuit and the reservoir 10 is therefore depressurized.
- This voltage signal can be derived, for example, from a position sensor located on the exhaust gas flap in the exhaust pipe of the internal combustion engine. It is possible to control the shut-off valve via other operating parameter signals of the internal combustion engine.
- the piston part 6 is guided in the cylinder part 4 with a close fit.
- the piston part 6 can also be sealingly guided in the cylinder part 4 by a sealing ring 24 inserted in an annular groove 23 on the circumference of the piston between the inlet bore 14 and the piston wall 8.
- the pressure chamber 9 is connected to the storage chamber 10 by a capillary overflow bore 25, the mouth of which lies within the seat surface 21.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Spielausgleichselement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Ein hydraulisches Spielausgleichselement der gattungsgemäßen Bauart ist aus der US-A-3 406 668 bekannt. Das dabei im Vorratsraum des verschiebbaren Kolbenteils angeordnete Absperrventil besteht aus einer Kugel, die von einer Rückstellfeder in einer gegenüber der Verbindungsbohrung zwischen Druck- und Vorratsraum geöffneten Stellung gehalten wird. Die Kugel besitzt eine vorgegebene Masse, durch die erst ab einer bestimmten hohen Drehzahl der Brennkraftmaschine infolge ihrer Massenträgkeit die Verbindungsbohrung geschlossen wird. Hierdurch soll ein unerwünschtes Aufpumpen des Spielausgleichselementes bei extrem hohen Drehzahlen verhindert werden. Durch die Ausbildung des Absperrventils als Kugel ist eine Steuerung des Ventils in Abhängigkeit vom Druck des Schmieröls im Vorratsraum nicht möglich.
- Desweiteren ist aus der US-A-4 164 917 ein Ventilstößel im Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, der ein von der Nockenwelle betätigtes Zylinderteil und ein in diesem verschiebbar angeordnetes Kolbenteil umfaßt. Das Kolbenteil kann von einer besonderen Druckpumpe aus mit unter Druck stehendem Schmieröl beaufschlagt werden. Durch die hierbei eintretende Relativbewegung des Kolbenteils gegenüber dem Zylinderteil kann die Hubkurve der Auslaßventile für den Motorbremsbetrieb geändert werden. Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine ist die Verbindung zwischen Kolbenteil und Druckpumpe gesperrt, so daß ein Spielausgleich über das Kolbenteil gesteuert nicht möglich ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Spielausgleichselement der gattungsgemäßen Bauart so weiterzubilden, daß die Nachstellfunktion bei bestimmten Motorbetriebsbedingungen gesteuert unterbrochen werden kann.
- Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
- Durch die Erfindung ist es möglich, das Absperrventil in Abhängigkeit vom Schmieröldruck im Vorratsraum zu steuern. Hierdurch kann in vorteilhafterweise, nur über den Schmieröldruck gesteuert, die Nachstellfunktion des Spielausgleichselements außer Wirkung gebracht werden. Damit besteht die Möglichkeit, auch bei Brennkraftmaschinen mit einer über die Gaswechselventile gesteuerten Motorbremse, Spielausgleichselemente im Ventiltrieb einzusetzen, da das bislang unerwünschte Nachstellen der Ausgleichselemente durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen beseitigt ist.
- Die sichere Unterbrechung der Nachstellfunktion kann beispielsweise durch Überströmen von Lecköl vom Druck- in den Vorratsraum oder umgekehrt über den Ringspalt zwischen Kolbenteil und Zylinderteil beeinträchtigt werden. Der Ringspalt ist deshalb besonders klein gehalten, oder er wird gemäß den Merkmalen des Anspruches 2 durch einen Dichtring überbrückt.
- Zum Ausgleich von Wärmedehnungen des Schmierölpolsters im Druckraum und thermischer Längenausdehnungen des Ventiltriebes ist gemäß Anspruch 3 eine kapillare Überströmbohrung zwischen Druck- und Vorratsraum vorgesehen.
- Durch die Überströmbohrung ist ein Abfließen von Öl aus dem Vorratsraum in den Druckraum bei abgeschalteter Nachstellfunktion möglich und die hierdurch erzeugte minimale Nachstellbewegung unerwünscht. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird gemäß Anspruch 4 vorgeschlagen, daß die Überströmbohrung im Bereich der Ventilsitzfläche ausmündet.
- In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines in der Abb. im Längsschnitt dargestellten Spielausgleichselementes beschrieben.
- Im Maschinengehäuse 1 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine ist in einer Gehäusebohrung 2 ein Spielausgleichselement 3 in Bohrungslängsrichtung verschiebbar eingesetzt. Das Spielausgleichzelement 3 umfaßt ein Zylinderteil 4, in dem zwischen einem nichtgezeigten Ventilstößel oder -schaft und einer Druckfeder 5 ein Kolbenteil 6 verschiebbar gehalten ist. Die Druckfeder 5 ist am Bodenteil 7 des Zylinderteils 4 und an einer stirnseitigen Wandung 8 des Kolbenteils 6 abgestützt, wodurch Zylinder-und Kolbenteil in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen so vorgespannt werden, daß einerseits das Zylinderteil 4 mit seinem Bodenteil 7 an einem nicht gezeigten Steuernocken und andererseits das Kolbenteil am Stößel oder Schaft des Gaswechselventiles spielfrei anliegt.
- Das Kolbenteil 6 schließt mit dem Zylinderteil 4 einen Druckraum 9 ein, der mit Schmieröl aus einem im Kolbenteil 6 ausgebildeten Vorratsraum 10 gefüllt ist, das durch einen Verbindungskanal 11 zugeführt wird. Der Vorratraum 10 ist ständig mit Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine beaufschlagt, das durch einen vom Schmierölkreislauf abezweigten Zulaufkanal 12 und entsprechende Zulaufbohrungen 13 und 14 im Zylinder- 4 und Kolbenteil 6 in den Vorratsraum 10 gelangt.
- Um ein Rückströmen von Schmieröl aus dem Druckraum 9 in den Vorratsraum 10 zu verhindern, ist der Verbindungskanal 11 durch ein druckraumseitig angeordnetes federbelastetes Verschlußelement 15 verschlossen. Bei einem auftretenden Spiel im Ventiltrieb wird das Kolbenteil 6 von der im Druckraum 9 liegenden Druckfeder 5 in Richtung der Stößelanlenkung verschoben. Durch den dabei im Druckraum 9 auftretenden Druckabfall wird das Verschlußelement 15 vom Druck des Schmieröls im Vorratsraum 10 aufgesteuert und Schmieröl in den Druckraum nachgeschoben.
- Dieses dem Spielausgleich dienende Aufpumpen des Spielausgleichselementes 3 ist z.B. beim Motorbremsbetrieb der Brennkraftmaschine unerwünscht.
- Gemäß der Erfindung ist deshalb im Vorratsraum ein Absperrventil 16 vorgesehen,von dem aus die Nachstellfunktion des Spielausgleichselementes 3 abgeschaltet werden kann.
- Das Absperrventil 16 besteht aus einem Stufenkolben 17, dessen erweiterter Kolbenabschnitt in einer Führungshülse 18 längsverschiebbar geführt ist. Die Führungshülse 18 ist dabei an einer dem Verbindungskanal 11 gegenüberliegenden Kolbenwand 19 angebracht und steht in den Vorratsraum 10 vor. Am abgestuften Teil des Kolbens 17 ist ein Schließglied 20 vorgesehen, das mit einem im Bereich der Mündung des Verbindungskanals 11 in den Vorratsraum ausgebildeten Ventilsitz 21 zusammenwirkt.
- Das Absperrventil 16 wird in Abhängigkeit vom Schmieröldruck im Voratsraum 10 gesteuert. Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine befindet sich das Absperrventil 16 in der geöffneten Position, d.h. der Stufenkolben 17 ist vom Schmieröldruck gegen die Wirkung einer am Kolben 17 und der Kolbenwand 18 abgestützten Rückstellfeder 22 in eine obere Endstellung gesteuert, in der das Schließglied 20 von der Sitzfläche 21 abgehoben ist, so daß ein Spielausgleich stattfinden kann. Abgeschaltet wird die Nachstell- oder Spielausgleichsfunktion durch Absenken des Schmieröldruckes im Vorratsraum 10. Infolge des fehlenden Gegendruckes wird der Stufenkolben 17 von der Rückstellfeder 22 in Richtung des Verbindungskanals 11 verschoben, bis das Schließglied 20 auf der Sitzfläche 21 aufliegt.
- Die Steuerung des Schmieröldruckes kann beispielsweise über ein im Zulaufkanal 12 angeordnetes elektromagnetisch geschaltetes Absperrventil erfolgen. Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine ist das Ventil offen, so daß der Schmieröldruck im Vorratsraum 10 anliegt. Soll die Nachstellfunktion des Spielausgleichselementes 3, z.B. für den Motorbremsbetrieb abgeschaltet werden, wird ein entsprechendes Spannungssignal an das Absperrventil angelegt, wodurch der Zulaufkanal 12 vom Schmierölkreislauf abgetrennt und damit der Vorratsraum 10 drucklos wird. Dieses Spannungssignal kann beispielsweise von einem an der Abgasstauklappe in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine befindlichen Stellungssensor abgeleitet werden. Die Ansteuerung des Absperrventiles über andere Betriebsparameter-Signale der Brennkraftmaschine ist möglich.
- Um Leckölverluste zwischen Druck- 9 und Vorratsraum 10 zu meiden, ist das Kolbenteil 6 mit enger Passung in dem Zylinderteil 4 geführt. An Stelle einer engen Passung kann das Kolbenteil 6 auch durch einen am Kolbenumfang zwischen der Zulaufbohrung 14 und der Kolbenwand 8 in einer Ringnut 23 eingelegten Dichtring 24 im Zylinderteil 4 dichtend geführt werden. Zum Längenausgleich des Ventiltriebes (schwimmender Zustand des Zylinderteils 4) infolge von Temperatureinflüssen ist der Druckraum 9 durch eine kapillare Überströmbohrung 25 mit dem Vorratsraum 10 verbunden, deren Mündung innerhalb der Sitzfläche 21 liegt.
Claims (4)
- Hydraulisches Spielausgleichselement (3) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem einseitig geschlossenen Zylinderteil (4) und einem im Zylinderteil (4) axial verschiebbaren hohlen Kolbenteil (6), das einen ständig vom Schmieröldruck beaufschlagten Vorratsraum (10) aufweist und mit dem Zylinderteil (4) einen dem Spielausgleich dienenden Druckraum (9) einschließt, in dem eine das Zylinder- (4) und Kolbenteil (6) in entgegengesetzten Richtungen vorspannende Druckfeder (5) angeordnet ist, wobei der Druckraum (9) über einen durch ein federvorgespanntes Verschlußelement (15) aufund zusteuerbaren Verbindungskanal (11) mit dem Vorratsraum (10) verbunden ist und wobei im Vorratsraum (10) ein weiteres den Verbindungskanal (11) gesteuert öffnendes oder schließendes Absperrventil (16) vorgesehen ist, das aus einem mit einer im Bereich der Mündung des Verbindungskanals (11) in den Vorratsraum (10) ausgebildeten Ventilsitzfläche (21) zusammenwirkt und eine Rückstellfeder (22) aufweist und das im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine eine von der Sitzfläche (21) abgehobene Position einnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Absperrventil (16) aus einem in einer dem Verbindungskanal (11) gegenüberliegenden Kolbenwand (19) des Kolbenteiles (6) in einer Führungsbuchse (18) in axialer Richtung verschiebbaren Stufenkolben (17) mit einem Schließglied (20) besteht, daß die Rückstellfeder (22) an der Kolbenwand (19) und dem Stufenkolben (17) abgestützt ist,
daß das Schließglied (20) zusammen mit dem Stufenkolben (17) vom Schmieröldruck im Vorratsraum (10) aus entgegen der Wirkung der Rückstellfeder (22) in der von der Ventilsitzfläche (21) abgehobenen Position gehalten ist,
und daß bei einem im Vorratsraum (10) eingesteuerten und gegenüber dem Schmieröldruck bei Normalbetrieb niedrigeren Schmieröldruck das Schließglied von der Rückstellfeder (22) über den Stufenkolben (17) gegen die Ventilsitzfläche (21) gedrückt wird. - Hydraulisches Spielausgleichselement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am äußeren Umfang des Kolbenteils (6) im Bereich zwischen einer Verbindungsbohrung (14) zum Anschluß des Vorratsraumes (10) an den Schmierölkreis und einer druckraumseitigen Stirnwand (8) des Kolbenteils (6) ein in ein Nut (23) eingelegter Dichtring (24) angeordnet ist. - Hydraulisches Spielausgleichselement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Stirnwand (8) des Kolbenteils (6) eine kapillare Überströmbohrung (25) zwischen Vorrats- (10) und Druckraum (9) angeordnet ist. - Hydraulisches Spielausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überströmbohrung (25) im Bereich der Ventilsitzfläche (21) ausmündet.
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