DE10143012A1

DE10143012A1 - Engine charging valve play compensator has mutually sealed hollow cylinder parts forming pressure space with outwards link via spring-loaded valve

Info

Publication number: DE10143012A1
Application number: DE2001143012
Authority: DE
Inventors: Oliver Fritz; Alexander V Gaisberg; Martin Lechner; Thomas Stolk; Diogenes Perez Cuadro; Christoph Steinmetz
Original assignee: DaimlerChrysler AG; Mahle Ventiltrieb GmbH
Current assignee: Mahle Ventiltrieb GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-09-03
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Both parts (1,2) of the hollow cylinder serving as play compensator are mutually sealed and the valve (5) presents the only outward connection from the pressure space (4). The valve is closed off at space overpressure and in all other pressure gradients allows small-order leakage through it. Both parts are loaded towards an increase in pressure space volume. The supply space remains closed against outward connection within play element but can be modified by an adjuster wall in one of two parts, the wall in turn loaded towards reduction in space volume, specifically by an inbuilt coil spring. Ring seals are used throughout and the movable seal of the valve is left incompletely closed by a spring in the event of any pressure gradient on the valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spielausgleichselement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a hydraulic Backlash compensation element according to the preamble of patent claim 1.

Ein solches Spielausgleichselement ist aus DE 38 00 945 C1 bekannt. Such a clearance compensation element is known from DE 38 00 945 C1 known.

Bei dieser bekannten Ausführung führt ein Drosselkanal nach außerhalb des Druckraumes. Hierdurch ist eine Volumenverringerung des Druckraumes zur Erzielung einer Einspannlängenverkürzung möglich. Damit bei einem sich in Betriebsruhe befindlichen Spielausgleichselement keine unerwünschte Verkleinerung des Druckraumvolumens erfolgen kann, ist dem Drosselkanal ein Ventil zugeordnet, das bei Betriebsruhe den Drosselkanal verschließt. In this known embodiment, a throttle channel leads to outside the pressure room. This is a Volume reduction of the pressure chamber to achieve a Clamping length shortening possible. So that when in a quiet located clearance compensation element no unwanted Reduction of the pressure chamber volume can be done is the Throttle channel associated with a valve, which in case of dormancy Throttling channel closes.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einem gattungsgemäßen Spielausgleichselement eine in Betriebsruhe unerwünschte Druckraumvolumenverkleinerung mit konstruktiv möglichst einfachen und funktionell sicher wirkenden Mitteln zu vermeiden. The invention deals with the problem in a generic clearance compensation element in a quiet operation unwanted pressure chamber volume reduction with constructive as simple and functionally safe acting means to avoid.

Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausführung eines gattungsgemäßen Spielausgleichselementes nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. This problem is solved by an execution of a generic clearance compensation element according to the characterizing features of claim 1.

Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen. The invention is based on the following considerations.

Um eine Druckraumvolumenverkleinerung erreichen zu können, ist ein nach außen führender Abflußkanal erforderlich. Als ein solcher Abflußkanal dient bei den bisher bekannten Ausführungen ein Drosselkanal, der zumindest bei Betrieb des Spielausgleichselementes einen konstant bleibenden Strömungsquerschnitt besitzt. Bei Betriebsruhe kann dieser Strömungsquerschnitt - wie bei dem eingangs zitierten Stand der Technik - verschlossen sein. Spielausgleichselemente mit einem solchen verschließbaren Drosselkanal besitzen damit zwei von dem Druckraum nach außen führende Verbindungen, von denen die eine über das Einwegeventil und die andere über einen separaten Drosselkanal führt. Bei den üblichen, äußerst geringen Drosselkanalströmungsquerschnitten kann eine nennenswerte Druckraumvolumenverkleinerung nur über mehrere Bewegungszyklen erfolgen. In order to achieve a pressure chamber volume reduction, an outwardly leading spillway is required. As Such a drainage channel is used in the previously known Versions a throttle channel, at least during operation of the Backlash element a constant Has flow cross-section. In case of rest this can Flow cross section - as in the cited at the beginning of Technology - be closed. Clearance compensation elements with Such a closable throttle channel thus have two from the pressure chamber to the outside leading connections, from one over the one-way valve and the other over a separate throttle channel leads. At the usual, extremely small throttle channel flow cross-sections can a significant reduction in pressure volume only over several Motion cycles take place.

Bei der vorliegenden Erfindung, nach der eine Druckraumvolumenverkleinerung ebenfalls nur in zyklischen Einzelschritten erfolgen kann, wird die Verbindung von dem Druckraum nach außen auf eine einzige reduziert, nämlich diejenige über das Druck- und Vorratsraum voneinander trennende Ventil. In the present invention, according to the Pressure chamber volume reduction also only in cyclic single steps can take place, the connection from the pressure chamber after reduced to a single one, namely the one about the Pressure and storage space separating valve.

Dieses Ventil ist so ausgelegt, dass es ausschließlich oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes für einen Überdruck innerhalb des Druckraumes gegenüber dem Vorratsraum vollständig dicht schließen kann. Zum Befüllen des Druckraumes kann das Ventil bei entsprechenden Druckverhältnissen ähnlich wie das Einwegeventil bei den im Stand der Technik bekannten Ausführungen geöffnet werden. Bei allen anderen Druckverhältnissen, die bei Betrieb oder Stillstand des Motors auftreten können, verbleibt zumindest eine geringe Undichtigkeit. Diese Undichtigkeit übt bei der Erfindung praktisch in gewissem Sinne die Funktion eines das Einwegeventil bei den hierfür im Stand der Technik üblichen Ausführungen überbrückenden Drosselkanals aus. Ein Abfluss aus dem Druckraum bei unbelastetem Zustand, d. h. fehlender Druckdifferenz in Richtung des Vorratsraumes während Stillstand des Motors wird bei der erfindungsgemäßen Lösung dadurch verhindert, dass die Ventil-"Undichtigkeit" derart gering ist, dass wegen des im übrigen dicht abgeschlossenen Druckraumes aus diesem kein Abfluss erfolgen kann. Der im Motorstillstand erfindungsgemäß vorliegende Zustand ist in etwa vergleichbar mit einer "Milchdose", aus der, wenn in dieser nur ein kleines "Loch" vorgesehen ist, kein Ausfluss erfolgen kann, sofern nicht im Doseninneren durch Drücken von außen und damit durch eine erzwungene Volumenverkleinerung ein geringer, einen Ausfluss bewirkender Überdruck erzeugt wird. Bei einem Ventil mit einem federbelastet schließenden Verschlusskörper kann die erfindungsgemäße "Undichtigkeit" durch eine entsprechende Auslegung der Federkraft erzeugt werden, d. h. die Federkraft kann derart gering ausgelegt werden, dass in einem bestimmten Betriebsbereich kein vollständig dichter Ventilverschluss möglich ist. Die Federkraft kann insbesondere durch entgegengerichtet auf den Verschlusskörper wirkende Federn den nicht vollständig geschlossenen Ventilzustand bewirken. Möglich ist auch das Vorsehen formbedingt unterhalb eines vorgebbaren Druckes undichter und zu diesem Zweck elastisch ausgebildeter Ventil-Verschlussflächen. This valve is designed to be exclusive above a predefinable limit value for an overpressure within the pressure chamber opposite the storage room can close completely tight. For filling the pressure chamber can the valve at similar pressure conditions similar to the one-way valve in the known in the art Versions are opened. With all others Pressure conditions during operation or standstill of the engine can occur, at least a slight remains Leakage. This leak practically applies in the invention In a sense, the function of the one-way valve in the For this customary in the prior art embodiments bridging Throttle channel off. An outflow from the pressure chamber at unloaded condition, d. H. missing pressure difference in Direction of the pantry during engine stall prevented in the inventive solution that the valve "leak" is so low that because of the otherwise tight sealed pressure space from this no Outflow can occur. The engine shutdown state according to the invention is approximately comparable to a "Milk can", from which, if in this only a small "hole" is provided, no outflow can take place, if not in the Can interior by pressing from the outside and thus by a forced volume reduction a small, an outflow causing overpressure is generated. With a valve with a spring-loaded closing closure body, the inventive "leakage" by a corresponding Design of the spring force can be generated, d. H. the spring force can be designed so low that in one certain operating range is not completely dense Valve closure is possible. The spring force can in particular by oppositely acting on the closure body springs cause the not completely closed valve state. The provision is also possible due to its shape under one specifiable pressure leaking and elastic for this purpose trained valve closure surfaces.

Während des Motorbetriebes öffnet und schließt das zwischen Druck- und Vorratsraum liegende Ventil periodisch entsprechend der an diesem gerade anstehenden Druckdifferenz. Vollständig geschlossen ist das Ventil bei Überschreiten eines vorgegebenen Überdruckes in dem Druckraum, wobei dieser Grenzwert konstruktiv vorgebbar ist. Überschritten ist dieser Grenzwert im Motorbetrieb in demjenigen Betriebszustand, in dem ein mit dem Spielausgleichselement zusammenwirkendendes Gaswechselventil geöffnet ist beziehungsweise wird. In Zeiten außerhalb dieses Betriebszustandes, in denen dieses Ventil geöffnet ist, kann es je nach den an diesem anstehenden Druckverhältnissen in beiden Richtungen durchströmt werden. Das heißt das nicht vollständig geschlossene Einwegeventil kann in diesem Betriebszustand die Funktion des bisher für eine Druckraumverkleinerung für notwendig gehaltenen zusätzlichen Drosselkanals mit übernehmen. During engine operation, this opens and closes between Pressure and reservoir valve lying periodically according to the pressure difference currently being applied. Completely closed, the valve is on exceeding a predetermined overpressure in the pressure chamber, this being Limit value can be specified constructively. Is exceeded this limit in engine operation in that operating state, in the one with the clearance compensation element cooperating gas exchange valve is open or will. In Times outside of this operating state where this Valve is open, it may vary depending on the one on this flows through existing pressure conditions in both directions become. That is not completely closed One way valve can in this operating state, the function of previously considered necessary for a reduction in pressure chamber take over with additional throttle channel.

In Fällen, in denen für den zusätzlichen Drosselkanal für den Betriebsruhezustand ein Verschlußventil bei bisher bekannten Ausführungen vorgesehen ist, kann mit der erfindungsgemäßen Ausführung außer dem Drosselkanal insbesondere auch noch dieses Verschlußventil eingespart werden. In cases where for the additional throttle channel for the idle state a closure valve at so far known versions is provided with the inventive embodiment except the throttle channel in particular even this closure valve can be saved.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments are the subject of Dependent claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Embodiments of the invention are in the drawing shown.

Es zeigen Show it

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Spielausgleichselement mit einem außerhalb liegenden Versorgungsraum für ein in den Druckraum einzuführendes Hydraulikmedium, Fig. 1 shows a schematic representation of a play compensation element with an outlying supply space for a to be introduced into the pressure chamber hydraulic medium,

Fig. 2 wiederum in schematischer Darstellung ein Spielausgleichselement mit einem innerhalb dieses Elementes liegenden Vorratsraum für in den Druckraum einzuführendes Hydraulikmedium. Fig. 2 in turn a schematic representation of a clearance compensation element with a lying within this element storage space for in the pressure chamber to be introduced hydraulic medium.

Fig. 3 ein Betriebsdiagramm für ein Spielausgleichselement. Fig. 3 is an operational diagram for a play compensation element.

Embodiment of FIG. 1

Die als Spielausgleichselement dienende hydraulische Stellvorrichtung besteht aus einem einseitig geschlossenen Hohlzylinder als einem ersten Teil 1 und einem in dem ersten Teil 1 über eine Dichtung 3 innerhalb des ersten Teiles 1 verschiebbar gelagerten, als Kolben ausgebildeten zweiten Teil 2. Die ersten und zweiten Teile dienen als Widerlager gegen von außen auf diese einwirkende Kräfte. Serving as a clearance compensation element hydraulic actuator consists of a hollow cylinder closed on one side as a first part 1 and in the first part 1 via a seal 3 within the first part 1 slidably mounted, designed as a piston second part. 2 The first and second parts serve as an abutment against externally acting on these forces.

Gedichtet zwischen dem ersten und zweiten Teil 1, 2 liegt ein durch ein Verschieben des zweiten Teiles volumenveränderbarer Druckraum 4. Diesem Druckraum kann aus einem nicht dargestellten Vorratsraum für Hydraulikmedium über ein von dem Druckraum 4 aus nach außen sperrendes Ventil 5 Hydraulikmedium zugeführt werden. Sealed between the first and second part 1 , 2 is a by a displacement of the second part volume variable pressure chamber. 4 This pressure chamber can be fed from a supply chamber for hydraulic medium, not shown, via a pressure medium from the pressure chamber 4 outwardly blocking valve 5 hydraulic medium.

Das Ventil 5 ist mit einem federbelasteten Verschlußkörper ausgerüstet, der das Ventil bei einer in Richtung des Druckraumes 4 unterhalb der Federkraft wirkenden Druckdifferenz nahezu vollständig verschließt. Bei einer Druckdifferenz über der Federkraft wird dieses Ventil 5 geöffnet und das Hydraulikmedium kann vom Vorratsraum in Richtung Druckraum 4 strömen und dadurch eine Einspannlängenvergrößerung bewirken, das heißt einen Spielausgleich erzeugen. The valve 5 is equipped with a spring-loaded closure body which closes the valve almost completely at a pressure difference acting in the direction of the pressure chamber 4 below the spring force. At a pressure difference across the spring force of this valve 5 is opened and the hydraulic medium can flow from the reservoir in the direction of the pressure chamber 4 and thereby cause a Einspannlängenvergrößerung, that is to produce a clearance compensation.

Mit Bezug auf das Betriebsdiagramm in Fig. 3 funktioniert dieses Spielausgleichselement wie folgt. With reference to the operation diagram in Fig. 3, this clearance compensation element operates as follows.

In dem Betriebsdiagramm ist über der Abszisse mit dem darauf eingetragenen Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors auf der Ordinate der Differenzdruck zwischen Druck- und Vorratsraum aufgetragen. In the operating diagram is on the abscissa with the on it registered crank angle of the internal combustion engine on the Ordinate the differential pressure between pressure and pantry applied.

Die eingetragene Kurve zeigt den Druckverlauf innerhalb des Druckraumes 4 des Spielausgleichselementes während eines Gaswechselventil-Öffnungs-/Schließzyklus. Mit P1 ist derjenige von dem Druckraum 4 auf das Ventil 5 ausgeübte Überdruck eingetragen, bei dessen Überschreiten dieses Ventil 5 vollständig schließt. P2 gibt die Druckdifferenz an, die an dem Ventil 5 in Richtung des Vorratsraumes 4 für ein Verkleinern des Druckraumes 4 herrschen muß. The registered curve shows the pressure curve within the pressure chamber 4 of the lash adjuster during a gas exchange valve opening / closing cycle. With P1, the pressure exerted by the pressure chamber 4 on the valve 5 is entered overpressure, when this valve 5 is completely closed. P2 indicates the pressure difference which must prevail in the direction of the storage chamber 4 for a zoom out of the pressure chamber 4 to the valve. 5

Auf der Abszisse sind sich aus den auf der Ordinate eingetragenen Druckdifferenzwerten P1 und P2 ergebende Kurbelwinkelbereiche eingetragen. Es sind dies ein Bereich A, in dem das Ventil 5 aufgrund eines Überdruckes in dem Druckraum 4 verschlossen ist und zwei Bereiche B, in denen das Ventil 5 einen Abfluss aus dem Druckraum 4 in den Vorratsraum zulässt. Geschlossen, jedoch noch immer eine Art Leckagestrom zulassend, ist das Ventil 5 im übrigen außerhalb dieser Bereiche, wenn an diesem in Richtung des Vorratsraumes von dem Druckraum ein unterhalb von P1 liegender Druck ansteht. The abscissa shows the crank angle ranges resulting from the pressure difference values P1 and P2 entered on the ordinate. These are a region A, in which the valve 5 is closed due to an overpressure in the pressure chamber 4 and two areas B, in which the valve 5 allows an outflow from the pressure chamber 4 into the reservoir. Closed, but still permitting a kind of leakage flow, the valve 5 is otherwise outside these areas, if at this in the direction of the storage space of the pressure chamber is below a P1 lying pressure.

In den Kurbelwinkel-Bereichen B, in denen das Ventil 5 nicht vollständig geschlossen ist, kann bei entsprechenden Druckverhältnissen in dem Druckraum 4 ein Abfluß aus diesem Druckraum 4 mit einer damit verbundenen Verkleinerung des Druckraumes 4 beziehungsweise der Einspannlänge erfolgen. Je Bewegungszyklus sind lediglich äußerst kleine Abflußströme möglich, so dass für größere Volumenverkleinerungen - wie bisher bei dem Vorhandensein eines getrennten Drosselkanales - das Durchlaufen mehrerer Bewegungszyklen erforderlich ist. In the crank angle regions B, in which the valve 5 is not completely closed, a discharge from this pressure chamber 4 with an associated reduction of the pressure chamber 4 and the clamping length can be carried out at corresponding pressure conditions in the pressure chamber 4 . Only very small discharge flows are possible per cycle of movement, so that for larger volume reductions - as in the case of a separate throttle channel - it is necessary to run through several cycles of movement.

Bei Motorstillstand und einem dabei unterhalb des Wertes P2 liegenden Überdruck in dem Druckraum 4 ist ein Abfluss aus diesem nicht möglich, da der außer der Ventilverbindung geschlossene Druckraum sein Volumen nicht, wie es für einen Abfluss notwendig wäre, verändern kann. When the engine is at a standstill and thereby lying below the value P2 overpressure in the pressure chamber 4 , an outflow from this is not possible because the closed except the valve connection pressure chamber its volume, as it would be necessary for an outflow can change.

Embodiment of FIG. 2

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen belegt. In the embodiment of FIG. 2 are compared to the embodiment of FIG. 1 functionally identical parts with the same reference numerals.

Der Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 besteht in erster Linie darin, dass innerhalb des Spielausgleichselementes ein geschlossener Vorratsraum 6 für Hydraulikmedium vorgesehen ist und zwar in dem Teil 1, das nach außerhalb des Druckraumes 4 mit einer entsprechenden Erweiterung versehen ist. Innerhalb der Erweiterung des ersten Teiles 1 ist der Vorratsraum 6 durch eine bewegliche, als Kolben ausgebildete Stellwand 7 nach außen über eine Dichtung 8 gedichtet. Die Stellwand 7 ist innerhalb des Teiles 1 zur Variation der Größe des Volumens des Vorratsraumes 6 verschiebbar. The difference compared to the embodiment of FIG. 1 is primarily that within the clearance compensation element, a closed reservoir 6 is provided for hydraulic medium in the part 1 , which is provided to the outside of the pressure chamber 4 with a corresponding extension. Within the extension of the first part 1 of the storage space 6 is sealed by a movable, designed as a piston partition wall 7 to the outside via a seal 8 . The partition wall 7 is displaceable within the part 1 for varying the size of the volume of the storage space 6 .

Zur Erzielung eines Druckes innerhalb des Vorratsraumes 6 kann die Stellwand 7 mit einer sich innerhalb des ersten Teiles 1 abstützenden Feder 9 beaufschlagt sein. To achieve a pressure within the storage space 6 , the movable wall 7 can be acted upon by a spring 9 supported within the first part 1 .

Eine Kraftbeaufschlagung der Stellwand 7 von außerhalb des Vorratsraumes 6 kann alternativ zu der Feder oder ergänzend zu einer solchen durch eine Hydraulikbeaufschlagung gegeben sein. Für eine Hydraulikbeaufschlagung schließt das Teil 1 die Stellwand 7 nach außen mit einem geschlossenen zur Aufnahme des Hydraulikmediums geeigneten Raum 10 ein. A force application of the partition wall 7 from outside the storage space 6 may be given as an alternative to the spring or in addition to such by a Hydraulikbeaufschlagung. For a hydraulic loading, the part 1 closes the partition wall 7 to the outside with a closed chamber 10 suitable for receiving the hydraulic medium.

Das in den Raum 10 einzuführende Hydraulikmedium kann der Druckölversorgung des Verbrennungsmotors entnommen werden. The hydraulic medium to be introduced into the space 10 can be taken from the pressure oil supply of the internal combustion engine.

Die grundsätzliche Funktion des Spielausgleichselementes in der Ausführung nach Fig. 2 entspricht im übrigen derjenigen nach Fig. 1. The basic function of the clearance compensation element in the embodiment of FIG. 2 otherwise corresponds to that of FIG. 1.

Claims

1. Hydraulic clearance compensation element, in particular for the control of the charge exchange valves of an internal combustion engine, with opposite Einspannbereichen for clamping between two outer abutment, wherein
the clamping areas are formed by spacially displaceable parts, namely a first and a second part ( 1 , 2 ),
between the first and second part ( 1 , 2 ) a pressure chamber ( 4 ) is formed,
the volume of the pressure chamber ( 4 ) is determined by the mutual position of the first and second parts ( 1 , 2 ),
the pressure chamber ( 4 ) can be connected to a storage space via a valve ( 5 ),
characterized by the features

- The two mutually displaceable parts ( 1 , 2 ) are sealed against each other,

- The valve ( 5 ) represents a single outward leading connection from the pressure chamber ( 4 ) and is closed exclusively above a predetermined value for an overpressure in the pressure chamber ( 4 ) relative to the reservoir, while in all other pressure differential conditions at least a small leakage-like Flow through this valve ( 5 ) is possible.

2. clearance compensation element according to claim 1, characterized in that the two parts ( 1 , 2 ) are loaded by a force in the direction of an increase in volume of the pressure chamber ( 4 ).

3. clearance compensation element according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the storage space ( 6 ) is completed inside out within the clearance compensation element and by means of at least in one of the two parts ( 1 , 2 ) movable and tightly mounted partition ( 7 ) changeable is.

4. clearance compensation element according to claim 3, characterized by the features

- The partition ( 7 ) is formed in the manner of a longitudinally displaceable piston

- For the tight storage of the partition wall ( 7 ) in one of the two parts ( 1 , 2 ) a sliding ring seal ( 8 ) or membrane is provided.

5. clearance compensation element according to claim 3 or 4, characterized in that the adjusting wall ( 7 ) in the direction of a reduction of the storage space ( 6 ) is subjected to force.

6. clearance compensation element according to claim 5, characterized in that the force is applied by a within that part, within which the adjusting wall ( 7 ) is mounted, supporting spring ( 9 ).

7. clearance compensation element according to claim 6, characterized in that the spring ( 9 ) is a helical spring.

8. clearance compensation element according to one of claims 5 to 7, characterized in that the application of force to the partition wall ( 7 ) is exclusive or supplementary hydraulic type.

9. clearance compensation element according to claim 8 for the Control of the charge exchange valves for internal combustion engines, characterized, that the hydraulic pressurization of the under Operating pressure lubricating oil of the internal combustion engine is abandoned.

10. clearance compensation element according to one of the preceding claims, characterized in that seals ( 3 ) and ( 8 ) between the two parts ( 1 , 2 ) on the one hand and / or the adjusting wall ( 7 ) and the part thereof ( 1 , 2 ) on the other Ring seals are.

11. clearance compensation element according to one of the preceding claims, characterized in that the valve ( 5 ) has a movable closure body, which is held at least completely missing pressure difference on the valve ( 5 ) by spring forces in a valve ( 5 ) not completely closing position ,