DE10040115A1 - Verbindung zwischen einem Schaftende eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine und einem hülsenförmigen Stellglied eines Ventilstellers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung (24) zwischen einem Schaftende (20) eines Gaswechselventils (1) einer Brennkraftmaschine und einem hülsenförmigen Stellglied (2) eines Ventilstellers (4), das innerhalb eines mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckbereichs (58) des Ventilstellers (4) axial beweglich geführt ist und welches das Schaftende (20) wenigstens teilweise umschließt. DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, daß die Verbindung (24) außerhalb des Druckbereichs (58) und im Bereich einer an der brennraumfernen Seite des Ventilstellers (4) ausgebildeten, vorzugsweise mit dem Schaftende (20) koaxialen Öffnung (16) angeordnet ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Verbindung zwischen einem Schaftende eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine und ei­ nem hülsenförmigen Stellglied eines Ventilstellers, gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine solche Verbindung ist aus der WO 99/66177 bekannt, bei welcher das Stellglied durch einen Differentialkolben gebildet ist, der innerhalb eines mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckbereichs eines in einem Stellergehäuse angeordneten Zylinders axial beweglich ge­ führt ist und das Schaftende des Gaswechselventils umschließt. Der Druckbereich beinhaltet einen oberen und einen unteren Arbeitsraum innerhalb des Zylinders, die der Differentialkolben axial beabstandet und mit seinen beiden Stirnflächen begrenzt. Je nach Druckbeauf­ schlagung der beiden Arbeitsräume kann der Differentialkolben inner­ halb des Zylinders auf und ab gleiten. Die Verbindung des Schaftendes des Gaswechselventils und dem Differentialkolben erfolgt mittels Keil­ stücken, welche durch eine übergeworfene Konusspannhülse mit kom­ plementärem Keilwinkel gegen das Schaftende radial gedrückt sind und sich am Differentialkolben axial abstützen, wodurch an der radial inne­ ren Umfangsfläche der Keilstücke ausgebildete Ringwülste in Ringnu­ ten am Außenumfang des Schaftendes formschlüssig eingreifen kön­ nen.

Die Verbindung zwischen dem Schaftende des Gaswechselven­ tils und dem Differentialkolben befindet sich vollständig innerhalb des hydraulisch abgedichteten Zylinders im oberen Arbeitsraum, der end­ seitig durch einen mit dem Zylinder einstückigen Zylinderboden be­ grenzt ist. Die Verbindung ist daher von außen erst dann zugängig, wenn zuvor der hydraulisch abgedichtete Zylinder bzw. das gesamte Stellergehäuse entfernt wird. Im Laufe einer von Zeit zu Zeit erfolgen­ den Montage bzw. Demontage der Verbindung beispielsweise zu Re­ paraturzwecken muß demzufolge der Hydraulikkreis geöffnet werden und es besteht die Gefahr, daß Schmutz und Luft in das Hydrauliksy­ stem eindringt. Darüber hinaus können bei gegenüber dem Differential­ kolben verkantetem Einbau des Stellergehäuses Dichtungen beschä­ digt werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einem Schaftende eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine und einem hülsen­ förmigen Stellglied eines Ventilstellers hat demgegenüber den Vorteil, daß sie wegen ihrer Lage im Bereich der Öffnung des Ventilstellers zu Montage bzw. Demontagezwecken leicht zugängig ist, ohne daß der Ventilsteller vom Zylinderkopf entfernt werden muß. Da sich die erfin­ dungsgemäße Verbindung zudem außerhalb des mit Druckmittel be­ aufschlagten Bereichs des Ventilstellers befindet, muß der Hydraulik­ kreis nicht geöffnet werden. Die gute Zugängigkeit zum bewegten Ende des Ventilschaftes ermöglicht neben der optischen Kontrolle der Ver­ bindung auch das einfache Anbringen von Sensoren, beispielsweise von Hubsensoren, zu Experimentalzwecken.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patent­ anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.

Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Maßnahme ist die Öffnung am brennraumfernen Ende einer sich durch den Ventilsteller hindurch erstreckenden Durchgangsbohrung ausgebildet. Das Stell­ glied beinhaltet eine durch die Durchgangsbohrung des Ventilstellers axial beweglich geführte Stellerhülse, die sich im wesentlichen von ei­ nem Boden des Ventilstellers bis in den Bereich der Öffnung erstreckt und in welche ein Schaft des Gaswechselventils vom Boden des Ven­ tilstellers her eingeführt ist, den sie mit vorzugsweise geringem Radial­ abstand umschließt. Infolgedessen können bei der Montage der Brenn­ kraftmaschine der Ventilsteller auf den Zylinderkopf aufgesetzt und gleichzeitig die Schäfte der Gaswechselventile in die entsprechenden Durchgangsbohrungen im Ventilsteller eingeführt werden. Da die Ver­ bindungen zwischen den Gaswechselventilen und den Stellerhülsen im Bereich der Öffnungen angeordnet und deshalb gut zugängig sind, kann deren Montage anschließend auf einfache Weise von oben erfol­ gen.

In bevorzugter Weise ist die Verbindung an einem brennraum­ fernen Endabschnitt der Stellerhülse ausgebildet, der ein Stück weit aus der Öffnung des Ventilstellers herausragt, wobei das Schaftende des Gaswechselventils in eine koaxiale, im brennraumfernen Endab­ schnitt der Stellerhülse ausgebildete Bohrung hineinragt und dort ge­ halten ist. Wegen der Anordnung der Verbindung außerhalb des Ventil­ stellers ist die Verbindung noch besser zugängig.

Gemäß einer Weiterbildung ist im Bereich der Öffnung des Ven­ tilstellers ein ringförmiger Deckel zur Abdichtung des Druckbereichs gegenüber der Umgebung vorgesehen, durch welchen der Endab­ schnitt der Stellerhülse ragt. Der Deckel ist einer radial inneren Um­ fangsfläche der Durchgangsbohrung und einer radial äußeren Um­ fangsfläche der Stellerhülse radial zwischengeordnet und trägt eine ra­ dial äußere Ringdichtung sowie eine radial innere Ringdichtung.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine seitliche Querschnittsdarstellung einer bevor­ zugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung zwi­ schen einem Schaftende eines Gaswechselventils einer Brennkraftma­ schine und einem hülsenförmigen Stellglied eines Ventilstellers.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Von einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ist in Fig. 1 aus Maßstabsgründen nur ein Gaswechselventil 1 gezeigt, welches durch ein Stellglied 2 eines Ventilstellers 4 derart betätigt wird, daß es auf- und abwärtsgehende Öffnungs- und Schließbewegungen ausführt.

Das Stellglied beinhaltet eine Stellerhülse 6, welche sich durch eine koaxiale Durchgangsbohrung 8 des Ventilstellers 4 hindurch er­ streckt, die zwischen einer zylinderkopfnahen oder brennraumnahen Bodenfläche 10 und einer brennraumfernen, oberen Fläche 12 des Ventilstellers 4 verläuft und ragt mit ihrem freien Endabschnitt 14 ein Stück weit aus einer brennraumfernen Öffnung 16 der Durchgangsboh­ rung 8 heraus. Ein Schaft 18 des Gaswechselventils 1 ragt ausgehend von einem Ventilsitz im Brennraum der Brennkraftmaschine durch ei­ nen aus Maßstabsgründen nicht dargestellten Zylinderkopf in die Stel­ lerhülse 6 hinein, wobei sich ein Schaftende 20 bis in eine mit diesem koaxiale Bohrung 22 am brennraumfernen Endabschnitt 14 der Steller­ hülse 6 hinein erstreckt und dort gehalten ist. Eine Verbindung 24 zwi­ schen der Stellerhülse 6 und dem Schaftende 20 des Gaswechselven­ tils 1 erfolgt somit an der brennraumfernen Seite des Ventilstellers 4, im Bereich der endseitigen Öffnung 16 der Durchgangsbohrung 8 und ist vorzugsweise in vom Brennraum weg weisender Richtung ein Stück weit von dieser Öffnung 16 versetzt angeordnet. Die Verbindung 24 kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig ausgebildet sein.

Das Stellglied 2 umfaßt außerdem einen hydraulisch betätigba­ ren, an der radial äußeren Umfangsfläche 26 der Stellerhülse 6 gehal­ tenen Differentialkolben 28, der von oben auf die Stellerhülse 6 aufge­ schoben und beispielsweise durch einen sich an der Stellerhülse 6 in einer Ringnut abstützenden Sicherungsring 30 gegen einen Absatz 32 der Stellerhülse 6 axial gekontert ist. Der Differentialkolben 28 ist in ei­ ner Führungshülse 34 axial beweglich geführt, die durch einen ringför­ migen Deckel 36 von oben her gegen einen Absatz 38 der Durch­ gangsbohrung 8 verspannt ist. Der Differentialkolben 28, die Stellerhül­ se 6 und das Gaswechselventil 1 bilden daher eine gekoppelte Bauein­ heit, welche in der Durchgangsbohrung 8 des Ventilstellers 4 und ge­ nauer in der Führungshülse 34 axial beweglich geführt ist.

Der Differentialkolben 28 begrenzt mit seiner oberen, brenn­ raumfernen Stirnfläche einen oberen Arbeitsraum 40 und mit seiner unteren, brennraumnahen Stirnfläche einen unteren Arbeitsraum 42, wobei die beiden Arbeitsräume 40, 42 durch den Differentialkolben 28 gegeneinander abgedichtet und über radial einmündende Druckmit­ telkanäle 44, 46 mit einem Druckmittel, vorzugsweise Hydraulikflüssig­ keit befüllbar oder entlastbar sind. Hierzu sind die Druckmittelkanäle 44, 46 in nicht näher gezeigter Weise mittels je eines Steuerventils, vorzugsweise eines Magnetventils in Abhängigkeit der Steuersignale eines elektrischen Steuergeräts auf beziehungsweise zusteuerbar.

Der obere Arbeitsraum 40 ist nach oben, zur Umgebung hin durch den in die Öffnung 16 der Durchgangsbohrung 8 eingesetzten, einer radial inneren Umfangsfläche 48 der Durchgangsbohrung 8 und der radial äußeren Umfangsfläche 26 der Stellerhülse 6 zwischenge­ ordneten Deckel 36 begrenzt. Der Deckel 26 ist am Ventilsteller 4 in nicht dargestellter Weise befestigt, vorzugsweise festgeschraubt, und hat an seiner radial äußeren Umfangsfläche eine sich in Umfangsrich­ tung erstreckende Ringnut, in welcher eine radial äußere Ringdichtung 50 aufgenommen ist, und an seiner radial inneren Umfangsfläche eine weitere, sich in Umfangsrichtung erstreckende Ringnut, in der eine ra­ dial innere Ringdichtung 52 aufgenommen ist. Darüber hinaus weist der von oben an der Führungshülse 34 axial anschlagende Deckel 36 an seiner Unterseite radiale Querbohrungen 54 auf, um eine Verbindung zwischen den oberen Druckmittelkanälen 44 und dem oberen Arbeits­ raum 40 zu schaffen.

Der untere Arbeitsraum 42 ist zum Zylinderkopf hin durch eine untere Ringdichtung 56 abgedichtet, welche in einer am radial inneren Umfang 48 der Durchgangsbohrung 8 ausgebildeten Ringnut aufge­ nommen ist und gegen die radial äußere Umfangsfläche 26 der Steller­ hülse dichtet. Die vom Deckel 36 getragene obere, radial innere Ring­ dichtung 52 und die untere Ringdichtung 56 sind wegen der axialen Bewegungen der Stellerhülse 6 relativ zur Durchgangsbohrung 8 und zum Deckel 36 als Bewegungsdichtungen, beispielsweise als Lippen­ dichtungen ausgebildet, während die obere, radial äußere Ringdichtung 50 nur statisch belastet ist und beispielsweise durch einen O-Ring ge­ bildet wird.

Ein innerhalb der Durchgangsbohrung 8, zwischen dem oberen, brennraumfernen Deckel 36 und der unteren, brennraumnahen Ring­ dichtung 56 angeordneter Bereich, welcher auch den oberen und unte­ ren Arbeitsraum 40, 42 umfaßt, bildet einen hydraulischen Druckbe­ reich 58, der im Betrieb mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Die Verbin­ dung 24 zwischen dem Schaftende 20 des Gaswechselventils 1 und der Stellerhülse 6 befindet sich somit außerhalb dieses hydraulisch ab­ gedichteten Druckbereichs 58 und vorzugsweise ein kleines Stück weit von der Öffnung 16 der Durchgangsbohrung 8 des Ventilstellers 4 ent­ fernt. Alternativ könnte die Verbindung 24 auch in der Öffnung 16 der Durchgangsbohrung 8 oder von dieser ein Stück weit zum Brennraum hin versetzt angeordnet sein, wobei in diesem Fall zum einen der Durchmesser der Öffnung 16 groß genug sein muß, damit die Verbin­ dung 24 weiterhin von außen zugängig ist. Zum andern muß dann der obere Deckel 36 zum Brennraum hin versetzt werden, damit sich die Verbindung 24 weiterhin außerhalb des hydraulischen Druckbereichs 58 befindet.

Unabhängig von der Höhenlage der Verbindung 24 in Bezug zur Öffnung 16 des Ventilstellers 4 ragt der Schaft 18 des Gaswechselven­ tils 1 stets von unten, d. h. vom Zylinderkopf her in die Stellerhülse 6 hinein. Infolgedessen wird bei der Montage der Brennkraftmaschine der Ventilsteller 4 auf den Zylinderkopf aufgesetzt und gleichzeitig die Schäfte 18 der Gaswechselventile 1 in die in den Durchgangsbohrun­ gen 8 gehaltenen Stellerhülsen 6 eingeführt. Da gemäß der bevorzug­ ten Ausführungsform die lichte Höhe des Ventilstellers 4 gerade so groß ist, daß die Schaftenden 20 der sich in Schließstellung befinden­ den Gaswechselventile 1 ein Stück weit aus den Öffnungen 16 der Durchgangsbohrungen 8 heraus ragen, können die Verbindungen 24 zwischen diesen und den zugeordneten Endabschnitten 14 der eben­ falls aus den Öffnungen 16 heraus ragenden Stellerhülsen 6 bei bereits auf den Zylinderkopf aufgesetztem Ventilsteller 4 und von oben leicht zugängig montiert bzw. demontiert werden.

Die Funktionsweise des Ventilstellers 4 ist dann wie folgt: Der untere Arbeitsraum 42 ist über den unteren Druckmittelkanal 46 ständig mit Druckmittel beaufschlagt. Bei Druckentlastung des oberen Arbeits­ raumes 40 wird der Differentialkolben 28 zusammen mit der Stellerhül­ se 6 nach oben gedrängt, woraufhin das mit der Stellerhülse 6 verbun­ dene Gaswechselventil 1 in Schließstellung gebracht wird. Wird hinge­ gen der obere Arbeitsraum 40 in nicht näher gezeigter Weise mittels zweier Steuerventile, vorzugsweise zweier Magnetventile druckbeauf­ schlagt, so bewegt sich der Differentialkolben 28 aufgrund der im obe­ ren Arbeitsraum 40 im Vergleich zum unteren Arbeitsraum 42 größeren hydraulischen Wirkfläche nach unten, in Richtung auf den Brennraum zu, wodurch das Gaswechselventil 1 in Öffnungsstellung gebracht wird.

Claims (9)

1. Verbindung (24) zwischen einem Schaftende (20) eines Gaswechsel­ ventils (1) einer Brennkraftmaschine und einem hülsenförmigen Stell­ glied (2) eines Ventilstellers (4), das innerhalb eines mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckbereichs (58) des Ventilstellers (4) axial be­ weglich geführt ist und welches das Schaftende (20) wenigstens teil­ weise umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerhalb des Druckbereichs (58) und im Bereich einer an der brennraumfernen Seite des Ventilstellers (4) ausgebildeten, vorzugsweise mit dem Schaftende (20) koaxialen Öffnung (16) angeordnet ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öff­ nung (16) am brennraumfernen Ende einer sich durch den Ventilsteller (4) hindurch erstreckenden Durchgangsbohrung (8) ausgebildet ist.

3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (2) eine durch die Durchgangsbohrung (8) des Ventilstellers (4) axial beweglich geführte Stellerhülse (6) beinhaltet, die sich im we­ sentlichen von einem Boden (10) des Ventilstellers (4) bis in den Be­ reich der Öffnung (16) erstreckt und in welche ein Schaft (18) des Gaswechselventils (1) vom Boden (10) des Ventilstellers (4) her ein­ geführt ist, den sie mit vorzugsweise geringem Radialabstand um­ schließt.

4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem brennraumfernen Endabschnitt (14) der Stellerhülse (6) ausge­ bildet ist, der ein Stück weit aus der Öffnung (16) des Ventilstellers (4) herausragt, wobei das Schaftende (20) des Gaswechselventils (1) in eine koaxiale, im brennraumfernen Endabschnitt (14) der Stellerhülse (6) ausgebildete Bohrung (22) hineinragt und dort gehalten ist.

5. Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ reich der Öffnung (16) des Ventilstellers (4) ein ringförmiger Deckel (36) zur Abdichtung des Druckbereichs (58) gegenüber der Umgebung vor­ gesehen ist, durch welchen der Endabschnitt (14) der Stellerhülse (6) ragt.

6. Verbindung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß der Dec­ kel (36) einer radial inneren Umfangsfläche (48) der Durchgangsboh­ rung (8) und einer radial äußeren Umfangsfläche (26) der Stellerhülse (6) radial zwischengeordnet ist und eine radial äußere Ringdichtung (50) sowie eine radial innere Ringdichtung (52) trägt.

7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (2) im weiteren einen Differentialkolben (28) umfaßt, der an der radial äußeren Umfangsfläche (26) der Stellerhülse (6) gehalten und in einer in der Durchgangsbohrung (8) des Ventilstellers (4) befe­ stigten Führungshülse (34) axial beweglich geführt ist.

8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dif­ ferentialkolben (28) mit seiner brennraumfernen Stirnfläche einen obe­ ren Arbeitsraum (40) und mit seiner brennraumnahen Stirnfläche einen unteren Arbeitstraum (42) begrenzt, die jeweils über im Ventilsteller (4) ausgebildete Druckmittelkanäle (44, 46) mit einem Druckmittel befüllbar oder entlastbar sind.

9. Verbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckbeaufschlagung des unteren Arbeitsraumes (42) und gleichzeiti­ ger Druckentlastung des oberen Arbeitsraumes (40) der Differentialkol­ ben (28) in Schließrichtung des Gaswechselventils (1) und bei Druck­ beaufschlagung des oberen Arbeitsraumes (40) der Differentialkolben (28) in Öffnungsrichtung des Gaswechselventils (1) gedrängt wird.