DE10031802B4

DE10031802B4 - Hydraulic actuator

Info

Publication number: DE10031802B4
Application number: DE10031802A
Authority: DE
Inventors: Alexander V. Gaisberg; Martin Dr.-Ing. Lechner
Original assignee: DaimlerChrysler AG; Mahle Ventiltrieb GmbH
Current assignee: Mahle Ventiltrieb GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: DE10031802A1

Abstract

Hydraulische Stellvorrichtung mit gegenüberliegenden Einspannbereichen zum Einspannen zwischen zwei außerhalb liegende Widerlager, bei der
a) die Einspannbereiche von abstandsmäßiggegeneinander verschiebbaren Teilen, nämlich einem erstem und einem zweiten Teil (1, 3), gebildet sind,
b) zwischen dem ersten und zweiten Teil(1, 3)ein gedichteter Druckraum (6) ausgebildet ist,
c) das Volumen des Druckraumes (6) von der gegenseitigen Lage des ersten und zweiten Teiles (1, 3) bestmmit ist,
d) der Druckraum (6) ventilgesteuert mit einem Vorratsraum (7) verbunden ist,
e) für die Ventilsteuerung ein lediglich eine Fluidströmung von dem Vorrats- (7) in Richtung desDruckraumes(6) zulassendesEinwegeventil (15) vorgesehen ist,
f) zwischen dem Druck-und dem Vorratsraum (6, 7) eine zusätzliche Verbindung übereinen Drosselkanal (13) mithohem Strömungswiderstand besteht,
g) die beiden Teile (1, 3) durch eineKraft in Richtung einer Volumenvergrößerung des Druckraumes (6) belastet sind,
h) der Vorratsraum (7) nach außen geschlossen und durch beweglich gestaltete Begrenzungswandbereiche...Hydraulic actuator with opposite clamping areas for clamping between two outer abutment, in the
a) the clamping areas of spaced apart mutually displaceable parts, namely a first and a second part (1, 3) are formed,
b) between the first and second part (1, 3) a sealed pressure chamber (6) is formed,
c) the volume of the pressure chamber (6) is bestmmit of the mutual position of the first and second parts (1, 3),
d) the pressure chamber (6) is valve-controlled connected to a storage space (7),
e) is provided for the valve control a one-way valve (15) allowing only a fluid flow from the supply (7) in the direction of the pressure chamber (6),
f) between the pressure and the reservoir (6, 7) is an additional connection via a throttle channel (13) with high flow resistance,
g) the two parts (1, 3) are loaded by a force in the direction of an increase in volume of the pressure chamber (6),
h) the storage space (7) closed to the outside and by movable boundary wall areas ...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a hydraulic adjusting device according to the preamble of claim 1

Eine solche Stellvorrichtung ist aus der DE 100 10 48 B bekannt.Such an actuator is from the DE 100 10 48 B known.

Weitere Stellvorrichtungen, welche zumindest einen Teil der gattungsbildenden Merkmale aufweisen oder welche gattungsähnlich ausgebildet sind, sind beispielsweise aus der DE 199 56 136 A1 , aus der DE 198 18 893 A1 , aus der DE 31 51 953 A1 , aus der US 4,402,285 A , aus der DE 256 641 A sowie aus der DE 100 10 597 A1 bekannt.Other adjusting devices which have at least a part of the generic features or which are of a generic nature are, for example, from DE 199 56 136 A1 , from the DE 198 18 893 A1 , from the DE 31 51 953 A1 , from the US 4,402,285 A , from the DE 256 641 A as well as from the DE 100 10 597 A1 known.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, den Funktionsbereich der gattungsgemäßen Stellvorrichtung zu erweitern.The Invention busy with the problem, the functional range of the generic actuator to expand.

Eine Lösung dieses Problem zeigt eine gattungsgemäße Stellvorrichtung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 auf.A solution This problem shows a generic actuator with the characterizing feature of claim 1 on.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Größe des einstellbaren Strömungswiderstandes innerhalb des Drosselkanals zwischen dem Druck- und Vorratsraum der Stellvorrichtung einspannkraftabhängig zu steuern und zwar bis hin zu einem als einseitig wirkende Verriegelung führendem zeitweisem Verschluß des Drosselkanals.The Invention is based on the general idea, the size of the adjustable flow resistance within the throttle channel between the pressure and pantry to control the adjusting device dependent clamping force and that until towards a single-acting locking leader temporary closure of the Throttle channel.

Hierdurch unterscheidet sich die erfindungsgemäße Stellvorrichtung beispielsweise von der DE 199 56 136 A1 , bei welcher kein geschlossenes Fluidsystem ohne eine Fluidverbindung nach außerhalb dieser Einrichtung vorliegt.As a result, the adjusting device according to the invention differs for example from the DE 199 56 136 A1 in which there is no closed fluid system without fluid communication to the outside of this device.

Bei den gattungsähnlichen hydraulischen Stellvorrichtungen gemäß der DE 198 18 893 A1 und der DE 31 51 953 A1 ist im Unterschied zur Erfindung jeweils keine bei einem geschlossenen Fluidsystem erzielbare einspannkraftabhängige einseitige Verriegelung der Einspannlänge möglich.In the generic type hydraulic adjusting devices according to the DE 198 18 893 A1 and the DE 31 51 953 A1 In contrast to the invention, in each case no clamping force-dependent unilateral locking of the clamping length achievable with a closed fluid system is possible.

Zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachstehend anhand gezeichneter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert werden.Appropriate design The invention is the subject of the dependent claims and will be below using drawn embodiments even closer explained become.

Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung ist u.a. als Spielausgleichselement in Standardventiltrieben für die Steuerung der Ladungswechselventile eines Verbrennungsmotors einsetzbar. Neben der Vereinfachung des Zylinderkopfes ergeben sich hierdurch besondere Vorteile im Kaltstart und gleichmäßige Einstellbedingungen über die Motorlebensdauer.The Control device according to the invention is u.a. as a clearance compensation element in standard valve drives for the control the charge exchange valves of an internal combustion engine can be used. Next the simplification of the cylinder head resulting in this special Advantages in cold start and uniform setting conditions over the Engine life.

In der Zeichnung zeigen jeweils in einem Längsschnitt und als in einer Ausführung als SpielausgleichselementIn the drawing show each in a longitudinal section and as in one execution as a clearance compensation element

1 eine hydraulische Stellvorrichtung mit einem Drosselkanalverschluß bei einer hohen Einspannkraft, 1 a hydraulic adjusting device with a throttle channel closure at a high clamping force,

2 eine hydraulische Stellvorrichtung mit einem Drosselkanalverschluß bei einer niedrigen Einspannkraft. 2 a hydraulic actuator with a throttle channel closure at a low clamping force.

Ausführungsbeispiel nach 1 Embodiment after 1

Die als Spielausgleichselement dienende hydraulische Stellvorrichtung besteht aus einem einseitig geschlossenen Hohl-Zylinder als einem ersten Teil 1 mit einer axialen Trenneinrichtung 2 und einem als Kolben in dem ersten Teil 1 axial gedichtet verschiebbaren zweiten Teil 3. Das zweite Teil 3 greift in das offene Ende des ersten Teiles 1 ein und ist durch die Trenneinrichtung 2 von dem geschlossenen Ende des ersten Teiles 1 getrennt.Serving as a clearance compensation element hydraulic actuator consists of a hollow cylinder closed on one side as a first part 1 with an axial separator 2 and one as a piston in the first part 1 axially sealed displaceable second part 3 , The second part 3 reaches into the open end of the first part 1 one and is through the separator 2 from the closed end of the first part 1 separated.

Das geschlossene Ende des ersten Teiles 1 ist gebildet von einer innerhalb des ersten Teiles 1 gedichtet axial verschiebbaren Wand 4, die in Richtung auf das offene Ende des ersten Teiles 1 durch eine sich an dem ersten Teil 1 abstützende erste Druckfeder 5 federbeaufschlagt ist.The closed end of the first part 1 is formed from one within the first part 1 sealed axially displaceable wall 4 pointing towards the open end of the first part 1 through one at the first part 1 supporting first compression spring 5 is spring loaded.

Zwischen der Trenneinrichtung 2 und dem zweiten Teil 3 einerseits befindet sich ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Druckraum 6 und der Wand 4 andererseits ein Vorratsraum 7 zur Aufnahme einer die Stellvorrichtung ausfüllenden Hydraulikflüssigkeit.Between the separator 2 and the second part 3 on the one hand is a filled with hydraulic fluid pressure chamber 6 and the wall 4 on the other hand, a pantry 7 for receiving a hydraulic fluid filling the adjusting device.

Die Trenneinrichtung 2 setzt sich zusammen aus einem ortsfest und dicht in dem ersten Teil 1 angebrachten, mit einer zentralen ersten Öffnung 8 versehenen, Trennwand 9 sowie einem Schieber 10. Axial innerhalb des ersten Teiles 1 fixiert ist der Schieber 10 an seinem dem offenen Ende des ersten Teils 1 zugewandten Ende durch einen innerhalb des ersten Teiles 1 vorgesehenen festen Anschlag 11 und an seinem gegenüberliegenden Ende über eine sich zwischen ihm und der Trennwand 9 eingespannte zweite Druckfeder 12. Innerhalb des ersten Teiles 1 ist der Schieber 10 radial derart mit Spiel längsverschiebbar gelagert, daß das betreffende Spiel die Funktion eines Drosselkanals 13 ausübt.The separator 2 is composed of a stationary and tight in the first part 1 attached, with a central first opening 8th provided, partition 9 as well as a slider 10 , Axial within the first part 1 fixed is the slider 10 at its the open end of the first part 1 facing end by one within the first part 1 provided fixed stop 11 and at its opposite end about a itself between it and the partition wall 9 clamped second compression spring 12 , Within the first part 1 is the slider 10 Radially mounted so longitudinally displaceable with game that the game concerned the function of a throttle channel 13 exercises.

Innerhalb des mit einer axial verlaufenden zweiten Öffnung 14 versehenen Schiebers 10 befindet sich ein in Richtung des geschlossenen Endes des ersten Teiles 1 durchflußsperrendes Einwegeventil 15. Dieses Einwegeventil 15 besteht aus einer federbelasteten Kugel 16 und einem diese Kugel 16 aufnehmenden, an die zweite Öffnung 14 angeformten Ventilsitz 17. Zwischen dem Schieber 10 und dem zweiten Teil 3 ist eine, diese beiden Teile auf Abstand haltende dritte Druckfeder 18 eingespannt.Within the provided with an axially extending second opening 14 slide 10 is located in the direction of the closed end of the first part 1 flow-blocking one-way valve 15 , This one-way valve 15 consists of a spring-loaded ball 16 and one this ball 16 receiving, to the second opening 14 attached form valve seat 17 , Between the slide 10 and the second part 3 is one, these two parts at a distance holding third compression spring 18 clamped.

Die sich gegenüberliegenden Stirnseiten der beiden Öffnungen 8 der Trennwand 9 einerseits und der Öffnung 14 des Schiebers 10 andererseits sind derart komplementär zueinander ausgebildet, daß sie bei einer axialkraftbeaufschlagten gegenseitigen Anlage radial dichtend wirken. In einem Zustand, in dem die gegeneinandergerichteten Stirnseiten der Öffnungen 8 und 14 keine radiale Dichtung bilden, ist der Drosselkanal 13 über die erste Öffnung 8 in der Trennwand 9 mit dem Vorratsraum 7 verbunden, wodurch über den Drosselkanal 13 eine Verbindung zwischen dem Druck- und dem Vorratsraum 6 bzw. 7 gegeben ist.The opposite end faces of the two openings 8th the partition 9 on the one hand and the opening 14 of the slider 10 on the other hand are formed so complementary to each other, that they act radially sealing in a axialkraftbeaufschlagten mutual contact. In a state in which the oppositely directed faces of the openings 8th and 14 do not form a radial seal is the throttle channel 13 over the first opening 8th in the partition 9 with the pantry 7 connected, which through the throttle channel 13 a connection between the pressure and the storage room 6 respectively. 7 given is.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen Stellvorrichtung ist wie folgt.The Function of the above-described adjusting device is as follows.

Die Stellvorrichtung ist im Sinne eines geschlossenen Hydrauliksystems in ihrem Inneren bezüglich ihrer nach außen verschlossenen Hohlräume vollständig mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Wirkt von außen über in der Zeichnung nicht dargestellte Widerlager keine Einspannkraft über das erste und zweite Teil auf die Stellvorrichtung ein, so bewirken die erste Druckfeder 5 zusammen mit der dritten Druckfeder 18 eine Einspann-Längenvergrößerung der in der Zeichnung mit L eingetragenen Einspannlänge. Eine solche Einspann-Längenvergrößerung wird durch ein Öffnen des Einwegeventils 15 ermöglicht. Gegenüber dem gezeichneten Zustand kann die Einspannlänge L maximal um den noch freien Verschiebeweg des zweiten Teiles 3 in Richtung der offenen Seite des ersten Teiles 1 vergrößert werden.The adjusting device is in the sense of a closed hydraulic system in its interior with respect to their outwardly closed cavities completely filled with a hydraulic fluid. Acts from the outside via not shown in the drawing abutment no clamping force on the first and second part of the adjusting device, so cause the first compression spring 5 together with the third compression spring 18 a clamping length enlargement of the registered in the drawing with L clamping length. Such a clamping length enlargement is achieved by opening the one-way valve 15 allows. Compared with the drawn state, the clamping length L can be a maximum of the still free displacement of the second part 3 towards the open side of the first part 1 be enlarged.

Wirken von äußeren Widerlagern auf die Teile 1 und 3 einspannlängenverkleinernde Kräfte K auf die Stellvorrichtung, so ist das Realisieren einer solchen Einspann-Längenverkleinerung von der Größe der auf die Stellvorrichtung einwirkenden Einspannkraft K abhängig.Act of external abutments on the parts 1 and 3 Einspannlängenverkleinernde forces K on the actuator, the realization of such a clamping length reduction on the size of the force acting on the adjusting device clamping force K is dependent.

Bei einer geringen Einspannkraft K ist eine sich langsam einstellende Einspann-Längenverringerung möglich, indem aus dem Druckraum 6 bei geschlossenem Einwegeventil 15 Hydraulikflüssigkeit durch den Drosselkanal 13 über die erste Öffnung 8 in der Trennwand 9 in den Vorratsraum 7 strömt.At a low clamping force K, a slowly adjusting clamping length reduction is possible by moving out of the pressure chamber 6 with closed one-way valve 15 Hydraulic fluid through the throttle channel 13 over the first opening 8th in the partition 9 in the pantry 7 flows.

Bei einer hohen Einspannkraft, die oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes liegt, stellt sich in dem Druckraum 6 ein Druck ein, durch den auf die zweite Druckfeder 12 eine deren Spannkraft übersteigende Kraft wirkt, wodurch der Schieber 10 einen Eintritt von aus dem Drosselkanal 13 stammender Hydraulikflüssigkeit in die erste Öffnung 8 der Trennwand 9 verschließt. Durch diesen Verschluß ist bei einer entsprechend hohen Einspannkraft praktisch eine Verriegelung der hydraulischen Stellvorrichtung in Richtung einer Einspannlängenverkürzung gegeben.At a high clamping force, which is above a predetermined limit, arises in the pressure chamber 6 a pressure through which on the second compression spring 12 a force exceeding its clamping force acts, whereby the slider 10 an entry of from the throttle channel 13 originating hydraulic fluid in the first opening 8th the partition 9 closes. By this closure is given at a correspondingly high clamping force practically locking the hydraulic actuator in the direction of Einspannlängenverkürzung.

Eine derart wirkende Stellvorrichtung eignet sich insbesondere als Ventilspielausgleichselement in nockenwellenlosen Systemen zur Bestätigung der Ladungswechselventile eines Verbrennungsmotors mit beispielsweise elektromagnetischen Feder-Masse-Schwingern. Durch den Wegfall der Nockenwelle und der Ölversorgung für die Spielausgleichselemente ergibt sich eine deutlich kostenreduzierte Zylinderkopfkonstruktion.A such acting adjusting device is particularly suitable as a valve clearance compensation element in camshaft-free systems for confirming the charge exchange valves an internal combustion engine with, for example, electromagnetic Spring-mass resonators. By eliminating the camshaft and the oil supply for the Play compensation elements results in a significantly reduced cost Cylinder head design.

Beim Überschreiten einer vorgegebenen definierten Kraft wird bei dieser Anwendung das Element an einem Einsinken (Einspannlängenverkürzung) gehindert. Daher ist es möglich, daß das Element in der belasteten Ruhestellung eines Feder-Masse-Schwingsystems (Mittenlage) verriegelt ist und damit die Länge nicht verändert. Eine relativ konstante Mittenlage ist bei einem solchen nockenwellenlosen System Grundvoraussetzung für einen problemlosen Kaltstart und niedrigen Energieverbrauch im Betrieb.When passing a predetermined defined force is in this application the Element at a sinking (Einspannlängenverkürzung) prevented. thats why it is possible that this Element in the loaded rest position of a spring-mass vibration system (Center position) is locked and thus does not change the length. A relatively constant center position is in such a camshaft-less System basic requirement for a trouble-free cold start and low energy consumption during operation.

Ausführungsbeispiel nach 2 Embodiment after 2

Funktionell unterscheidet sich die Stellvorrichtung nach 2 von derjenigen nach 1 dadurch, daß dort die Verriegelungsfunktion der Vorrichtung bei einer unterhalb eines vorgegebenen Wertes einer Einspannkraft K gegeben ist.Functionally, the actuator differs after 2 from the one after 1 in that there the locking function of the device is given at a below a predetermined value of a clamping force K.

Funktionell mit den Bauelementen der Ausführung nach 1 entsprechende Teile der Stellvorrichtung sind mit gleichen Bezugszeichen belegt. Der Aufbau dieser alternativen Ausführung ergibt sich damit analog aus der Beschreibung des Ausführungsbeispieles nach 1.Functionally with the construction elements according to the design 1 corresponding parts of the adjusting device are assigned the same reference numerals. The structure of this alternative embodiment is thus analogous to the description of the embodiment according to 1 ,

Die unterschiedliche Funktion ergibt sich aus der unterschiedlichen Federbelastung des Schiebers 10, der bei der Ausführung nach 2 bei einer unterhalb eines vorgegebenen Einspann-Kraftwertes K einen Hydraulikflüssigkeitsausgleich zwischen dem Druck- und dem Vorratsraum 6 bzw. 7 über den Drosselkanal 13 sperrt. Oberhalb eines vorgegebenen Einspann-Kraftwertes K stellt sich in dem Druckraum 6 ein Druck ein, der auf den Schieber 10 eine Kraft ausübt, die größer als die auf diesem lastende Kraft der Druckfeder 12 ist. Dadurch gibt der Schieber 10 die Öffnung 8 für einen Hydraulikflüssigkeitsdurchfluß frei, wodurch von dem Druckraum 6 Hydraulikflüssigkeit über den Drosselkanal 13 in den Vorratsraum 7 strömen kann. Dies führt wiederum zu einer Verringerung der Einspannlänge der hydraulischen Stellvorrichtung.The different function results from the different spring load of the slider 10 , which in the execution after 2 at a below a predetermined clamping force value K, a hydraulic fluid balance between the pressure and the reservoir 6 respectively. 7 over the throttle channel 13 locks. Above a predetermined clamping force value K arises in the pressure chamber 6 a pressure on the slider 10 exerts a force greater than that on this compressive force of the compression spring 12 is. This gives the slider 10 the opening 8th for a hydraulic fluid flow, thereby releasing from the pressure chamber 6 Hydraulic fluid via the throttle channel 13 in the pantry 7 can flow. This in turn leads to a reduction of the clamping length of the hydraulic actuator.

Eine Ausführung der Stellvorrichtung nach 2 eignet sich insbesondere für die Anwendung als hydraulischer Kettenspanner. Wegen der vorhandenen hydraulischen Verriegelung kann auf ein mechanisches Verriegelungs- bzw. Nachstellsystem verzichtet werden. Beim Überschreiten einer definierten Belastung des Elements wird der Abfluß aus dem Hochdruckraum geöffnet und das eingeschlossene Fluidvolumen kann gedrosselt reduziert und damit die Stellelementlänge (Einspannlänge) verringert werden.An embodiment of the adjusting device according to 2 is particularly suitable for use as a hydraulic chain tensioner. Because of the existing hydraulic lock can be dispensed with a mechanical locking or adjusting system. When a defined load on the element is exceeded, the discharge from the high-pressure chamber is opened and the trapped fluid volume can be throttled reduced and thus the actuator length (clamping length) can be reduced.

Claims

Hydraulic adjusting device with opposite clamping areas for clamping between two outboard abutments, in which a) the clamping areas of spaced-apart displaceable parts, namely a first and a second part ( 1 . 3 b) between the first and second parts ( 1 . 3 ) a sealed pressure chamber ( 6 ), c) the volume of the pressure chamber ( 6 ) of the mutual position of the first and second parts ( 1 . 3 ) is bestmmit, d) the pressure chamber ( 6 ) valve-controlled with a storage space ( 7 ), e) for the valve control only a fluid flow from the supply ( 7 ) in the direction of the pressure space ( 6 ) allowing one-way valve ( 15 ) f) between the pressure and the storage space ( 6 . 7 ) an additional connection via a throttle channel ( 13 ) with high flow resistance, g) the two parts ( 1 . 3 ) by a force in the direction of an increase in volume of the pressure chamber ( 6 ), h) the storage room ( 7 ) can be closed to the outside and can be changed by movable boundary wall areas, i) the flow cross-section of the throttle channel ( 13 ) provided in the adjusting device closure means ( 9 . 10 ) is changeable, characterized in that k) the closure means ( 9 . 10 ) of the throttle channel ( 13 ) for a possible depending on the operating conditions prevailing between the abutment clamping force adjustment of the flow cross-section of the throttle channel ( 13 ) are formed displaced within the adjusting device spring-loaded.

Adjusting device according to claim 1, characterized in that a Einspannkraftwert can be specified, at its exceeding or falling below the throttle channel ( 13 ) is locked or opened as specified.

Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the movable boundary wall region of the storage space ( 7 ) is subjected to force in the direction of a reduction of this space.

Adjusting device according to claim 3, characterized in that the application of force by a first spring ( 5 ) he follows.

Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hydraulic fluid is a low viscosity liquid.

Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that these as hydraulic chain tensioner is formed.

Adjusting device according to one of claims 1 to 5, characterized in that this as a hydraulic lash adjuster in the valvetrain of a Internal combustion engine is formed.

Adjusting device according to one of claims 1 to 5, characterized in that this as an adjusting device for adjusting the spring force of a spring-mass oscillator is trained.