DE102004033500A1

DE102004033500A1 - Einrichtung zur Filterung von Schmieröl

Info

Publication number: DE102004033500A1
Application number: DE102004033500A
Authority: DE
Inventors: Peter Sailer; Oliver Dipl.-Ing. Schnell
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-07-10
Filing date: 2004-07-10
Publication date: 2006-02-16
Also published as: WO2006005404A1; CA2572312A1; US20070272192A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Filterung von Schmieröl im Zuge eines mechanischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem zwischen Gaswechselventilen und deren periodischem Antrieb wirksamen, kraftübertragenden und schmierölversorgten Bauteil, wobei die Einrichtung ein dem Bauteil zugeordnetes Filterelement (16) umfasst, dessen Oberfläche zwecks Verhinderung von Kontamination des Bauteiles mit Partikeln öldurchlässig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Filterung von Schmieröl im Zuge eines mechanischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Hintergrund der Erfindung

Für den Betrieb von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gelten allgemein steigende Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit aller beteiligten Komponenten. Ein bestehender Problemkreis ist die Schmierölversorgung, insbesondere die des Ventiltriebes, mit schmutzpartikelfreiem Öl. Diese störenden Partikel können aus verschiedenen Gründen in den Ölkreislauf gelangen, so beispielsweise als metallische Partikel aus der Fertigbearbeitung der Brennkraftmaschinenbauteile, als Abriebpartikel aus dem laufenden Betrieb oder durch den Einsatz der Brennkraftmaschine in einem schmutzbeladenen Umfeld.

Eine aus der US 2002/0108894 A1 bekannte Einrichtung zur Filterung von Schmieröl im Zuge eines mechanischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einem zwischen Gaswechselventilen und deren periodischem Antrieb wirksamen, kraftübertragenden und schmierölversorgten Bauteil, weist als Einrichtung ein dem als Ventilstößel ausgebildetem Bauteil zugeordnetes Filterelement auf.

Dieses bekannte Filterelement ist ein mechanischer Abscheider, der als etwa topfförmiges Bauteil mit in sich geschlossener, undurchlässiger Oberfläche ausgebildet ist. Die beabsichtigte Abscheidung soll am bzw. in dem Ventilstößel insgesamt dreistufig erfolgen. Die ersten zwei Abscheider sind als Spalte definierter Breite ausgebildet, an welchen grobe Partikel abgeschieden werden sollen. Feine Partikel, die die ersten beiden Barrieren überwinden, sollen mit Hilfe des in den Ölvorratsraum eingesetzten Abscheiders mit dem Ölstrom in eine bestimmte Richtung abgelenkt werden. Hierfür ist es vorgesehen, dass der dem Ölvorratsraum zugeführte Ölstrom entlang eines zwischen dem Abscheider und der Ölvorratsraumwandung ausgebildeten Spaltes von dem Rückschlagventil weg in Richtung auf die einer Stößelstange zugewandte Kugelpfanne geführt wird.

Im Betrieb sollen dann diese feineren Partikel über eine Bohrung in der Kugelpfanne über die Stößelstange abgeführt werden, so dass diese nicht das Rückschlagventil verklemmen bzw. im weiteren Ölabfluss zum Klemmen des gesamten Stößels führen.

Die Filterung bei dieser bekannten Einrichtung erfolgt somit durch gezieltes Lenken des Ölstromes. Der Einsatz von maschenartigen Filtern wird als ungeeignet bezeichnet.

Nachteilig bei dieser bekannten Einrichtung ist es, dass das Volumen des Ölvorratsraumes durch die vergleichsweise voluminöse Ausgestaltung des Abscheiders stark eingeschränkt ist. Der Abscheider kann letztendlich das Eindringen von feinen Partikeln nicht direkt verhindern, sondern lediglich versu chen, den Ölstrom zu lenken. Bereits bei schräger oder liegender Einbaulage ist die sichere Funktion nicht mehr gegeben.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Filterung von Schmieröl anzugeben, die das Eindringen von feinen Partikeln in Bauteile im Zuge eines Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine insbesondere bei schrägen Einbaulagen weitestgehend verhindert.

Lösung der Aufgabe

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zur Filterung von Schmieröl im Zuge eines mechanischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem zwischen Gaswechselventilen und deren periodischem Antrieb wirksamen, kraftübertragenden und schmierölversorgten Bauteil, wobei die Einrichtung ein dem Bauteil zugeordnetes Filterelement umfasst, wobei die Oberfläche des Filterelementes öldurchlässig ausgebildet ist.

Diese Bauweise hat den Vorteil, dass eine gezielte und an die jeweiligen Betriebsbedingungen abgestimmte Filterung der Kontamination stattfinden kann, in dem das Filterelement zwar das Öl durchlässt, jedoch die Partikel zurückhält. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik findet tatsächlich eine Filterung im engeren Sinne statt und nicht lediglich eine gezielte Lenkung des Ölstromes. Vorteilhafterweise ist hierdurch eine einbaulageunabhängige Wirksamkeit der Filterung gegeben.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.

So kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Filterelement als ein mit einem Maschengewebe versehenes Sieb ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass über die Wahl der Maschenweite für den jeweiligen Betriebsfall der maximal zulässige Durchlass für eine Kontamination einstellbar ist. Darüber hinaus sind Maschengewebe handelsüblich.

Anstelle der Maschengewebe können auch Filterelemente zum Einsatz kommen, deren Oberfläche mit Poren versehen ist. Somit lassen sich Filter verschiedenster Bauweisen, wie z.B. Fächer- oder Spiralfilter einsetzen.

Vorteilhaft können in Ölflussrichtung mindestens zwei Filterelemente in Reihe hintereinander liegend angeordnet werden, wobei auch Kombinationen aus Maschengewebe und Filtern mit Poren möglich sind. Die Reihenschaltung kann zu einer verbesserten Abscheidung insbesondere von länglich ausgebildeten Partikeln führen, ohne dabei den Durchflusswiderstand wesentlich zu erhöhen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Bauteil im Zuge des Ventiltriebes als rohrförmige Stößelstange ausgebildet ist, wobei das Filterelement in das Rohr eingesetzt ist. Vorteilhafter Weise wird dabei der ohnehin vorhanden Bauraum innerhalb der ölführenden Stößelstange zur Filterung genutzt. So dass eine vergleichsweise groß bemessene Filterfläche realisiert werden kann.

In weiterer Ausgestaltung kann das Filterelement im Bereich eines Rohrendes der Stößelstange einen einen Dichtsitz zum Rohr ermöglichenden Durchmesser aufweisen. Wenn der Ölzulauf über dieses Rohrende erfolgt, muss das gesamte Ölvolumen durch das Filterelement strömen. Zusätzlich kann der Dichtsitz als Presssitz ausgebildet sein, wodurch ein den Betriebsbeschleunigungen angemessener Halt des Filterelementes gewährleistet ist.

Bei dieser Ausgestaltung kann vorteilhaft und bevorzugt das Filterelement in Längsrichtung der Stößelstange im Anschluss an den Dichtsitz eine kleinere Fläche aufweisen. Diese dachartige Gestaltung des Filterelementes hat den Vorteil, dass in jedem Fall der gesamte Ölvolumenstrom durch das Filterelement strömen muss. Wird dabei die Längserstreckung des Filterelementes im wesentlichen gleich der Innenlänge der Stößelstange gewählt, ist eine maximale Oberfläche für die Filterung bereitgestellt.

Gemäss einer anderen vorteilhaften Variante ist das Bauteil im Zuge des Ventiltriebes als Ventilstößel mit integriertem Ventilspielausgleich ausgebildet, mit in Ölflussrichtung einem Ölzufluss, einem Ölvorratsraum, einem Hochdruckraum und einem zwischen dem Ölvorratsraum und dem Hochdruckraum wirksamen Rückschlagventil, wobei das Filterelement innerhalb des Ölvorratsraumes angeordnet ist.

Dieses hat den Vorteil, dass Kontaminierungen, die bis in das Ventilspielausgleichselement eindringen, nicht bis zum Rückschlagventil vordringen können. Somit ist der weitere Durchtritt von Partikeln in den Hochdruckraum verhindert, welcher Durchtritt über den Leckölspalt zum Klemmen und damit zum Totalausfall dieses Bauteiles führen könnte.

Hierbei kann es bevorzugt sein, dass bei einem im Ventilstößel verschiebbar gelagerten zweiteiligen Kolben, in welchem der Ölvorratsraum ausgebildet ist und mit einem einem Gaswechselventil zugeordneten Kolbenoberteil sowie einem das Rückschlagventil tragenden Kolbenunterteil, der Ölzufluss dem Kolbenoberteil zugeordnet ist.

Diese Bauweise hat den Vorteil, dass zum einen eine erste Filterung bereits in der den Ausgleichskolben beaufschlagenden und das Öl zuführenden Stößelstange erfolgen kann, und eine weitere Filterung über das entweder in das Kolbenoberteil oder Kolbenunterteil eingesetzte Filterelement stattfindet.

Erfolgt der Ölzufluss bei einer anderen Einbausituation seitlich in den Ventilstößel, mit einem im Ventilstößel verschiebbar gelagerten Kolben, in welchem der Ölvorratsraum ausgebildet ist und wobei der Kolben zweiteilig ausgebildet ist, mit einem einem Gaswechselventil zugeordneten Kolbenoberteil und einem das Rückschlagventil tragenden Kolbenunterteil, so wird das Filterelement bevorzugt im Kolbenunterteil angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der gesamte Ölzuflussstrom nach dem Eintritt über die seitliche Öffnung durch das Filterelement strömen muss.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Filterelement mit einem Maschengewebe versehen, wobei dieses dachförmig ausgebildet in einen Haltekörper eingesetzt ist, welcher mit einer Außenfläche klemmend in das Bauteil eingesetzt ist.

Dieses hat den Vorteil, dass im Gegensatz um bekannten Stand der Technik eine klare Funktionstrennung und Funktionsbauteiltrennung bezüglich Filterung und klemmender Anordnung erfolgt. Der Haltekörper kann auf seiner Außenfläche für das Einsetzen in das jeweilige Bauteil (Stößelstange, Ventilstößel oder andere ölführende Bauteile des Ventiltriebes) optimiert sein, während das Maschengewebe ausschließlich für eine optimale Filterung ausgelegt ist.

Die Erfindung findet vorteilhaft Anwendung in allen im Zuge des Ventiltriebes angeordneten ölführenden Bauteilen, so in Ventilstößeln, in Stößelstangen, in Kipp- oder Schwinghebeln und/oder deren Achsen sowie in Ölleitungen im Zylinderkopf bzw. Zylinderblock.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 eine erfindungsgemäße Einrichtung in einer Stößelstange eines Ventiltriebes,
2 eine erfindungsgemäße Einrichtung in einem Ventilstößel eines Ventiltriebes,
3 eine Ausführungsform eines Filterelementes, und
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß 3.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Ein an sich bekannter und daher nicht näher gezeigter Ventiltrieb einer in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Brennkraftmaschine weist unter anderem eine als Rohr 2 ausgebildete Stößelstange 4 auf, welche mit einem ihrer Endbereiche 6 oder 8 unter Zwischenschaltung eines Kugelelementes 10 in eine korrespondierende Pfanne 12 eines Ventilstößels 14 eingreift.
Der in 2 nur teilweise dargestellte Ventilstößel 14 trägt an seinem dort nicht dargestellten unteren Ende eine Rolle, welche periodisch von Nocken einer rotierenden Nockenwelle angetrieben wird. Das in 1 gezeigte, in die Pfanne 12 eingreifende Kugelelement 10 überträgt die Bewegungen mittels eines Kipphebels auf Gaswechselventile.
In das Rohr 2 ist ein mit einer öldurchlässigen Oberfläche versehenes Filterelement 16 eingesetzt. Dieses ist dachförmig derart ausgebildet, dass es an dem einen Endbereich 6 einen einen Dichtsitz ermöglichenden Durchmesser aufweist, während es im weiteren Verlauf der Längserstreckung der Stößelstange 2 eine kleinere Fläche aufweist.
Entlang des Endbereiches 6 trägt das Filterelement 16 für eine stabile und beanspruchungsgerechte Fixierung einen Passabschnitt 18, welcher mittels Presspassung öldicht in das Rohr 2 eingepresst ist.
Der Ventilstößel 14 gemäß 2 ist grundsätzlich von an sich bekanntem Aufbau mit integriertem Ventilspielausgleich. In eine nicht gezeigte Bohrung eines Zylinderkopfes oder eines Kurbelgehäuses ist ein Gehäuse 20 eingesetzt, in dessen innerer Bohrung 22 begrenzt gleitverschieblich ein zweiteiliger Ausgleichskolben 24 eingesetzt ist.
In einem Kolbenoberteil 26 ist die Pfanne 12 mit einer Ölzuflussbohrung 28 ausgebildet, welche das Schmieröl in einen Ölvorratsraum 30 strömen lässt. Ein angrenzendes Kolbenunterteil 32 trägt am abströmseitigen Ende ein Rückschlagventil 34, welches einen Verbindungskanal 36 in einen Hochdruckraum 38 beherrscht.
Innerhalb des Ölvorratsraumes 30 ist ein weiteres Filterelement 16 angeordnet, welches in 2 nur schematisch durch eine punktierte Linie 40 dargestellt ist.
Da der Ölzufluss dem Kolbenoberteil 26 zugeordnet ist, muss der gesamte Ölvolumenstrom zunächst über die Ölzuflussbohrung 28 durch ein Maschengewebe 42 des Filterelementes 16, wodurch eine mögliche Kontamination des Ventilstößels verhindert wird (3, 4).
Sollte bei einem seitlich gespeisten Ventilsstößel der Ölzufluss durch ein Hemd 44 des Ausgleichskolbens 24 erfolgen, so ist das Filterelement alternativ in das Kolbenunterteil 32 eingesetzt, wie in 2 schematisch durch eine strichpunktierte Linie 46 dargestellt.
Das in den Ölvorratsraum 30 eingesetzte Filterelement 16 weist gemäß 3 und 4 ein dachförmig ausgebildetes und an einen Haltekörper 48 befestigtes Maschengewebe 42 auf. Der Haltekörper 48 besteht aus einem zylindrischen Kreisring 50, dessen Außenfläche 52 klemmend in die Innenwandung 54 des Ölvorratsraumes 30 eingepresst ist. Für eine formstabile Lagesicherung des Maschengewebes 42 trägt der Kreisring 50 einen Haltebügel 56.

2: Rohr
4: Stößelstange
6: Endbereich
8: Endbereich
10: Kugelelement
12: Pfanne
14: Ventilstößel
16: Filterelement
17: Ölraum
18: Passabschnitt
20: Gehäuse
22: Bohrung
24: Ausgleichskolben
26: Kolbenoberteil
28: Ölzuflussbohrung
30: Ölvorratsraum
32: Kolbenunterteil
34: Rückschlagventil
36: Verbindungskanal
38: Hochdruckraum
40: Linie
42: Maschengewebe
44: Hemd
46: Linie
48: Haltekörper
50: Kreisring
52: Außenfläche
54: Innenwandung
56: Haltebügel
58: Sieb
H: Höhe
h: Höhe
i: Innendurchmesser

Claims

Einrichtung zur Filterung von Schmieröl im Zuge eines mechanischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem zwischen Gaswechselventilen und deren periodischem Antrieb wirksamen, kraftübertragenden und schmierölversorgten Bauteil, wobei die Einrichtung ein dem Bauteil zugeordnetes Filterelement (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Filterelementes (16) öldurchlässig ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (16) als ein mit einem Maschengewebe (42) versehenes Sieb (58) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Filterelementes (16) mit Poren versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Ölflussrichtung mindestens zwei Filterelemente (16) in Reihe hintereinander liegend angeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil im Zuge des Ventiltriebes als Stößelstange (4) mit der Geometrie eines Rohres (2) ausgebildet ist, und dass das Filterelement (16) in die Stößelstange (14) eingesetzt ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (16) in einem Endbereich (6) des Rohres (2) einen einen Dichtsitz zum Rohr (2) ermöglichenden Durchmesser aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (16) in Längsrichtung der Stößelstange (4) im Anschluss an den Dichtsitz eine kleinere Fläche aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil im Zuge des Ventiltriebes als Ventilstößel (14) mit integriertem Ventilspielausgleich ausgebildet ist, mit in Ölflussrichtung einem Ölzufluss, einem Ölvorratsraum (30), einem Hochdruckraum (38) und einem zwischen dem Ölvorratsraum (30) und dem Hochdruckraum (38) wirksamen Rückschlagventil (34), wobei das Filterelement (16) innerhalb des Ölvorratsraumes (30) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilstößel (14) ein verschiebbar gelagerter Ausgleichskolben (24) angeordnet ist, in welchem der Ölvorratsraum (30) ausgebildet ist, wobei der Ausgleichskolben (24) zweiteilig ausgebildet ist, mit einem einem Gaswechselventil zugeordneten Kolbenoberteil (26) und einem das Rückschlagventil (34) tragenden Kolbenunterteil (32), wobei der Ölzufluss dem Kolbenoberteil (26) zugeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilstößel (14) ein verschiebbar gelagerter Ausgleichskolben (24) angeordnet ist, in welchem der Ölvorratsraum (30) ausgebildet ist, wobei der Ausgleichskolben (24) zweiteilig ausgebildet ist, mit einem einem Gaswechselventil zugeordneten Kolbenoberteil (26) und einem das Rückschlagventil (34) tragenden Kolbenunterteil (32), wobei der Ölzufluss seitlich erfolgt und das Filterelement (16) im Kolbenunterteil (32) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschengewebe (42) dachförmig ausgebildet in einen Haltekörper (48) eingesetzt ist, welcher mit einer Außenfläche (52) klemmend in das Bauteil eingesetzt ist.