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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung
für einen
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit hydraulischer Ventilspielausgleichsvorrichtung.
Die Kraftübertragungsvorrichtung
weist einen hohlzylindrischen Ausgleichskolben auf, der einenends
einen Arbeitsraum der Ventilspielausgleichsvorrichtung begrenzt
und anderenends ein zur Versorgung des Arbeitsraums dienendes internes Hydraulikmittelreservoir
umschließt.
Dieses ist an eine Hydraulikmittelversorgung der Brennkraftmaschine
angeschlossen und mittels einer druckbeaufschlagbaren und axialbeweglichen
Ventilplatte gegen einen Rückfluss
von Hydraulikmittel in Richtung der Hydraulikmittelversorgung geschützt, indem
die Ventilplatte bei druckloser Hydraulikmittelversorgung mit einer
axialen Ringfläche
des Ausgleichskolbens dichtend zusammenwirkt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Derartige
Kraftübertragungsvorrichtungen sind
dem Fachmann auf dem Gebiet von Ventilsteuerungen mit hydraulischem
Ventilspielausgleich bekannt und ent sprechend der Architektur der
Brennkraftmaschine ausgebildet. So werden bei der so genannten „Overhead-Camshaft" oder auch als „OHC" bekannten Ventiltriebsbauart
mit einer im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle zumeist mitbewegte Tassenstößel, Kipp-
oder Schwinghebel sowie ruhende Schwenklager für Schlepphebel, jeweils mit
hydraulischem Ventilspielausgleich, eingesetzt.
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Daneben
finden derartige Kraftübertragungsvorrichtungen
auch vielfach Verwendung bei der so genannten „Overhead-Valve" oder kurz als „OHV" bekannten Ventiltriebsanordnung
bei überwiegend
großvolumigen
und als V-Motoren ausgebildeten Brennkraftmaschinen. Bei der OHV-Anordnung ist
der Ventiltrieb durch eine im Motorblock der Brennkraftmaschine
in der Nähe
der Kurbelwelle gelagerte Nockenwelle gekennzeichnet, deren Nockenerhebungen
von längsbeweglich
geführten
und zumeist mit hydraulischem Ventilspielausgleich ausgerüsteten Stößeln als
Kraftübertragungsvorrichtungen abgegriffen
und in eine Hubbewegung des jeweiligen mit dem Nocken in Verbindung
stehenden Stößels umgesetzt
werden. Die Hubbewegung des Stößels wird üblicherweise über eine
Stößelstange,
die einen im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Kipphebel
betätigt,
auf ein oder mehrere dem Stößel zugeordnete
Gaswechselventile übertragen.
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Zu
den bekannten Vorteilen einer hydraulischen und somit automatischen
Ventilspielausgleichsvorrichtung zählen insbesondere der Entfall der
Ventilspieleinstellung bei Erstmontage und Wartung der Brennkraftmaschine,
deren Laufruhe und ein günstiges
Abgasemissionsverhalten. Diese Vorteile lassen sich jedoch nur unter
der Voraussetzung vollständig
umsetzen, dass die hydraulische Ventilspielausgleichsvorrichtung
in allen Betriebszuständen
einschließlich
Stillstand und Start der Brennkraftmaschine funktionsfähig bzw.
funktionsbereit ist. Die wesentliche Grundlage hierfür besteht
selbstverständlich
in einer geeigneten Versorgung der Ventilspielausgleichsvorrichtung
mit Hydraulikmittel. Hierzu wird das Hydraulikmittel während des
Betriebs der Brennkraftmaschine von einer Hydraulikmittelpumpe über Versorgungsleitungen
zu einem Ausgleichskolben der Ventilspielausgleichsvorrichtung gefördert, wobei
der Ausgleichskolben ein zur Bewegungs- bzw. Kraftübertragung
dienendes Hydraulikpolster eines Ar beitsraums begrenzt. Der Arbeitsraum
ist volumenveränderlich,
da der Ausgleichskolben stets bestrebt ist, die Höhe des vom
Arbeitsraum eingeschlossenen Hydraulikpolsters so einzustellen,
dass mechanisches Spiel im Ventiltrieb während der hubfreien Grundkreisphase
des Nockens eliminiert wird. Der Ausgleichskolben ist üblicherweise
hohlzylindrisch ausgebildet und schließt ein Hydraulikmittelreservoir
ein, das den Arbeitsraum über
ein Rückschlagventil
bei Ventilspielausgleichsbewegungen, d. h. bei expandierendem Arbeitsraum
mit Hydraulikmittel versorgt. Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt,
dass das Volumen des Hydraulikmittelreservoirs ein Mehrfaches des
Volumens des Arbeitsraums beträgt,
um ein unerwünschtes
Ansaugen von Luft- oder Gasblasen in den Arbeitsraum unter allen Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine sicher auszuschließen.
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Einen
besonders kritischen Betriebszustand stellt in diesem Zusammenhang
ein Startvorgang einer kalten Brennkraftmaschine dar, die in der
Regel mit ein oder mehreren geöffneten
Gaswechselventilen abgestellt wurde, so dass die Ausgleichskolben der
zugehörigen
Ventilspielausgleichsvorrichtungen unter Krafteinwirkung der Gaswechselventilfeder
und je nach Dauer der zwischenzeitlichen Stillstandsphase der Brennkraftmaschine
teilweise oder vollständig unter
weitgehender Verdrängung
von Hydraulikmittel aus dem Arbeitsraum abgesunken sind. Zudem liefert
auch die Hydraulikmittelpumpe während
des Startvorgangs noch keinen oder keinen ausreichenden Hydraulikmittelvolumenstrom
zu den Ausgleichskolben. Insofern ist es im wesentlichen alleinige
Aufgabe des Hydraulikmittelreservoirs, den erheblichen Hydraulikmittelbedarf
des Arbeitsraums während dessen
Expansion aus der abgesunkenen Stellung des Ausgleichskolbens in
seine Arbeitsposition vollständig
zu decken.
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Ein
ungenügend
großes
oder ein ungenügend
gefülltes
Hydraulikmittelreservoir würde zwangsläufig zu
einer Ansaugung von Luft- oder Gasblasen in den Arbeitsraum führen. Die
Konsequenzen eines Luft- oder Gasblasen enthaltenden Arbeitsraums
für die
Ventiltriebsfunktion während Start
und Betrieb der Brennkraftmaschine sind dem Fachmann bekannt und
werden akustisch als so ge nanntes Ventiltriebsklappern vor allem
infolge hoher Aufsetzgeschwindigkeiten des Gaswechselventils bei
dessen Schließvorgang
störend
wahrgenommen.
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Die
Forderung nach einem ausreichend großen Hydraulikmittelreservoir
steht zunehmend auch in Konflikt mit der Zielsetzung, den Bauraum und/oder
die Masse der Kraftübertragungsvorrichtung
weiter zu reduzieren oder bei unverändertem Bauraum die Funktionalität der Kraftübertragungsvorrichtung
zu erweitern. Zu letzterem Fall zählen insbesondere variable
Kraftübertragungsvorrichtungen,
die als umschaltbare Kraftübertragungsvorrichtung
ausgebildet sind und je nach Schaltzustand ihrer Koppelmittel Hübe von unterschiedlichen
Nocken selektiv auf das Gaswechselventil übertragen und/oder den Hub
eines Nockens vollständig
ausblenden können.
So ist es beispielsweise bei schaltbaren Stoßstangen-Ventiltrieben in OHV-Anordnung üblich, zueinander
längsverschiebbare
und miteinander koppelbare Nockenfolgerteile so ineinander zu verschachteln,
dass die Außen-
und Anschlussgeometrie des Nockenfolgers im wesentlichen unverändert bleiben
können.
Dies bedingt jedoch regelmäßig eine Bauraumreduzierung
der hydraulischen Ventilspielausgleichsvorrichtung und demzufolge
eine Volumenreduzierung des vom Ausgleichskolben umschlossenen Hydraulikmittelreservoirs
mit dem zuvor erläuterten
Risiko und den Konsequenzen einer mangelhaften Hydraulikmittelversorgung
des Arbeitsraums.
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Im
Stand der Technik finden sich bereits Lösungsansätze zur Entschärfung der
oben geschilderten Problematik. So werden beispielsweise in der
als gattungsbildend betrachteten
US
4,462,364 , aber auch in der
DE 197 54 016 A1 Rückhaltemittel vorgeschlagen,
die ein Leerlaufen des Hydraulikmittelreservoirs verhindern sollen.
Im drucklosen Zustand der Hydraulikmittelversorgung schließen diese
Rückhaltemittel
das im Ausgleichskolben befindliche Hydraulikmittelreservoir vollständig ein,
wodurch insbesondere bei zur Schwerkraft geneigter Einbaulage der
Kraftübertragungsvorrichtung
ein teilweiser oder vollständiger
Hydraulikmittelverlust aus dem Ausgleichskolben verhindert werden
kann. Gleichzeitig ist jedoch das dem Arbeitsraum zur Verfügung stehende
Hydraulikmittelvolumen durch die Größe dieses internen Hydraulikmittelreservoirs
beschränkt. Insofern
können
diese Rückhaltemittel
insbesondere bei umschaltbaren No ckenfolgern mit bauraumreduzierten
Ausgleichskolben ungeeignet sein, um ein vollständiges Nachbefüllen des
Arbeitsraums vor allem während
der Motorstartphase zu gewährleisten.
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Aufgabe der
Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Kraftübertragungsvorrichtung der
eingangs genannten Art so auszugestalten, dass die zitierten Nachteile
mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Demnach ist dem Arbeitsraum
der Ventilspielausgleichsvorrichtung jederzeit ein ausreichend großes und
gegen Auslaufen geschütztes
Hydraulikmittelreservoir zur Verfügung zu stellen, um insbesondere
eine von Ventiltriebsklappern freie Start- und Warmlaufphase der Brennkraftmaschine
zu gewährleisten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs
1 gelöst,
während
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprüchen zu entnehmen
sind. Demnach weist die Ventilplatte eine oder mehrere Öffnungen
auf, die bei druckloser Hydraulikmittelversorgung das interne Hydraulikmittelreservoir
mit einem externen Hydraulikmittelreservoir verbinden. Das so erweiterte
und durch die Ventilplatte gegen einen Rückfluss von Hydraulikmittel
in Richtung der Hydraulikmittelversorgung geschützte Hydraulikmittelreservoir
stellt dem Arbeitsraum insbesondere bei vollständig abgesunkenem Ausgleichskolben
ein ausreichend großes
Hydraulikmittelvolumen zur luft- oder gasblasenfreien Expansion
des Arbeitsraums bei Rückstellung
des Ausgleichskolbens in seine ventilspielfreie Arbeitsposition
zur Verfügung.
Dabei sind unter dem externen Hydraulikmittelreservoir bevorzugt,
aber nicht ausschließlich,
Kavitäten
benachbarter Ventiltriebbauteile zu verstehen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll die Ventilplatte zwischen
einem dem Ausgleichskolben zugewandten Boden eines Kolbenoberteils,
das sich an einem Endabschnitt des Ausgleichskolbens abstützt, und
der dem Boden zugewandten Ringfläche
des Ausgleichskolbens angeordnet sein. Dabei ist die Ventilplatte
an einer Außenmantelfläche dichtspaltartig
von einer Innenmantelfläche
des Ausgleichskolbens und/oder des Kolbenoberteils umfasst. Der
Ausgleichskolben kann außerdem
besonders vorteilhaft dadurch herstellbar sein, dass die Ringfläche durch
eine zylindrische Ansenkung am Endabschnitt des Ausgleichskolbens
gebildet ist.
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Die
somit axial und radial dichtende Ventilplatte kann weiterhin eine
sich in Richtung der Ringfläche
verjüngende
Außenmantelfläche aufweisen, die
gemeinsam mit der Ringfläche
einen Ringraum begrenzt. Der Ringraum ist bevorzugt über mindestens
eine stirnseitige Ausnehmung am Endabschnitt des Ausgleichskolbens
an die Hydraulikmittelversorgung angeschlossen und dient zur Verlagerung
der Ventilplatte in ihre Betriebsposition, indem die Ventilplatte
bei laufender Brennkraftmaschine in Richtung des Bodens des Kolbenoberteils
druckbeaufschlagt wird. Demgegenüber
liegt die Ventilplatte bei Stillstand der Brennkraftmaschine und
druckloser Hydraulikmittelversorgung dichtend an der Ringfläche an.
Dies kann je nach Einbaulage der Kraftübertragungsvorrichtung lediglich
unter Schwerkrafteinwirkung erfolgen oder zusätzlich auch durch eine die Ventilplatte
beaufschlagende Federkraft unterstützt sein.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung soll einem
zum externen Hydraulikmittelreservoir gerichteten Hydraulikmittelfluss
bei am Boden des Kolbenoberteils anliegender Ventilplatte lediglich
ein drosselnder Hydraulikmittelpfad zur Verfügung stehen. Folglich dient
die Ventilplatte mit erweiterter Funktionalität als Steuerelement eines sich über Hydraulikmitteldruck
selbststeuernden 3/2-Wegeventils, welches in seinen beiden Stellungen
die hydraulischen Verbindungen zwischen drei Anschlüssen steuert.
Bei diesen Anschlüssen
handelt es sich um die Hydraulikmittelversorgung sowie das interne
und das externe Hydraulikmittelreservoir. So wird in einer dem Stillstand
der Brennkraftmaschine entsprechenden ersten Stellung der Ventilplatte ein
Rückfluss
von Hydraulikmittel sowohl aus dem internen als auch aus dem externen
Hydraulikmittelreservoir verhindert, während die Hydraulikmittelreservoire
im we sentlichen drosselfrei miteinander kommunizieren und dem Arbeitsraum
zur Verfügung
stehen. Demgegenüber
befindet sich die Ventilplatte in ihrer zweiten Stellung in der
zuvor genannten Betriebsposition, in der sie am Boden des Kolbenoberteils
anliegt. In dieser zweiten Stellung kann einerseits Hydraulikmittel
aus der Hydraulikmittelversorgung in das vom Ausgleichskolben umschlossene
interne Hydraulikmittelreservoir zur permanenten Versorgung des
Arbeitsraums gelangen. Andererseits wird ein zum externen Hydraulikmittelreservoir
gerichteter Hydraulikmittelfluss gedrosselt. Eine solche Drosselung
ist dann zweckmäßig, wenn
dieser Hydraulikmittelfluss nicht nur zum Nachfüllen des externen Hydraulikmittelreservoirs
sondern auch zur Schmierung benachbarter Ventiltriebbauteile dient, ohne
einen nennenswerten Druckabfall in der Hydraulikmittelversorgung
zu erzeugen.
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Der
drosselnde Hydraulikmittelpfad umfasst einen oder mehrere im Boden
und/oder in einer dem Boden zugewandten Stirnseite der Ventilplatte
verlaufende Radialkanäle,
die einen im Boden und/oder in der bodenseitigen Stirnseite der
Ventilplatte verlaufenden Ringkanal, in den die Öffnungen der Ventilplatte münden, mit
einer Axialöffnung
des Kolbenoberteils verbinden. Demnach kann eine Drosselung des
Hydraulikmittelflusses vorzugsweise durch spanloses Einformen der
Radialkanäle
oder des Ringkanals in die Verteilerscheibe oder den Boden einfach und
kostengünstig
dargestellt werden, während
die weitgehend drosselfreien Öffnungen
der Ventilplatte durch Bohren oder Stanzen ebenfalls wirtschaftlich herstellbar
sind.
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Die
Kraftübertragungsvorrichtung
kann ferner als in der Brennkraftmaschine längsbeweglich gelagerter Stößel ausgebildet
sein, welcher den Hub eines Nockens auf eine im Kolbenoberteil gelenkig gelagerte
Stößelstange überträgt. Die
Stößelstange ist
dabei zweckmäßigerweise
hohlzylindrisch ausgebildet, um das externe Hydraulikmittelreservoir
zu umschließen,
welches über
die Axialöffnung
im Kolbenoberteil mit dem internen Hydraulikmittelreservoir verbunden
ist.
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Ein
gegen Rückfluss
von Hydraulikmittel in Richtung der Hydraulikmittelversorgung geschütztes und
gleichzeitig erweitertes Hydraulikmittelreservoir eignet sich besonders
für solche
Stößel, die
mittels eines Verriegelungsmechanismus schaltbar ausgebildet sind.
In diesem Fall wird eine zumindest teilweise Unterbrechung der Bewegungsübertragung
eines nockenbetätigten
Gehäuses
auf ein Innenteil des Stößels ermöglicht,
indem das Gehäuse
bei entriegeltem Verriegelungsmechanismus zum Innenteil entgegen
der Kraft einer Lost-Motion-Feder
teleskopierbar ist. Dabei betätigt
das Innenteil die Stößelstange.
Bei dem so ausgebildeten Stößel steht
dem Ausgleichskolben üblicherweise
nur ein eingeschränkter
Bauraum aufgrund des zusätzlichen
Stößelteils
zur Verfügung,
so dass erst das im Sinne der Erfindung erweiterte Hydraulikmittelreservoir
dem Arbeitsraum ein ausreichend großes Hydraulikmittelvolumen
zur Verfügung
stellen kann.
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Darüber hinaus
ist die Erfindung bei Stößeln, die
in OHV-Bauweise der Brennkraftmaschine angeordnet sind, auch deswegen
vorteilhaft einsetzbar, da der Ausgleichskolben aufgrund der erheblichen
und sich aufsummierenden Bauteiltoleranzkette der OHV-Bauweise einen
vergleichsweise großen
Weg zwischen der abgesunkenen Position und seiner Arbeitsposition
bei entsprechend großem
Nachfüllbedarf
des Arbeitsraums mit Hydraulikmittel zurücklegen muss. Die Erfindung
lässt sich
dennoch überall dort
einsetzen, wo dem Arbeitsraum der Ventilspielausgleichsvorrichtung
jederzeit ein gegen Auslaufen geschütztes und ausreichend großes Hydraulikmittelreservoir
zur Verfügung
gestellt werden soll. Insofern ist die Erfindung auch dann besonders
wirkungsvoll, wenn eine Längsachse
der in der Brennkraftmaschine gelagerten Kraftübertragungsvorrichtung gegen
die Schwerkraftrichtung geneigt ist. Auch in diesem Fall kann das
Hydraulikmittelreservoir selbst bei extremen Neigungen der Kraftübertragungsvorrichtung
gegen Auslaufen geschützt
und gleichzeitig ausreichend erweitert werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und aus den Zeichnungen, in denen die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung
beispielhaft anhand eines Stößel-Ventiltriebs
in OHV- Bauweise
dargestellt ist. Es zeigen:
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1 einen
Ausschnitt des in der Brennkraftmaschine gelagerten Stößel-Ventiltriebs
im Längsschnitt,
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2 ein
hydraulisches Ersatzschaltbild der Ventilplatte,
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3 eine
vergrößerte Darstellung
der Ventilplatte in ihrer ersten Stellung und
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4 eine
vergrößerte Darstellung
der Ventilplatte in ihrer zweiten Stellung.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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1 offenbart
einen Ausschnitt eines Ventiltriebs 1 einer Brennkraftmaschine 2.
Dargestellt ist eine als Stößel 3 ausgebildete
Kraftübertragungsvorrichtung 4,
die in einer hohlzylindrischen Führung 5 der
Brennkraftmaschine 2 längsbeweglich
gelagert ist. Der Stößel 3 ist
mittels einer hydraulischen Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 zwischen
einem Nocken 7 der Brennkraftmaschine 2 und einer
Stößelstange 8 in
Längs-
oder Hubrichtung eingespannt, so wie es der Fachwelt an sich bekannt
ist. Der hier dargestellte Stößel 3 bietet
ferner die Möglichkeit,
ein vom Ventiltrieb 1 betätigtes, jedoch nicht dargestelltes
Gaswechselventil dadurch stillzulegen, dass die Bewegungsübertragung
des vom Nocken 7 ausgehenden Hubs auf die Stößelstange 8 durch
den Stößel 3 unterbrochen
wird. Zu diesem Zweck ist ein Gehäuse 9 des Stößels 3 zu
einem Innenteil 10 gegen die Kraft einer Lost-Motion-Feder 11 teleskopierbar. Zur Übertragung
der Erhebung des Nockens 7 auf die Stößelstange 8 ist das
Gehäuse 9 mit
dem Innenteil 10 in ausgefahrener Stellung des Stößels 3 mittels
eines Verriegelungsmechanismus 12 gemäß der Darstellung formschlüssig gekoppelt.
Die mit der Variabilität
des Stößels 3 erschließbaren Potentiale
hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionsverhalten der
Brennkraftmaschine 2 sind dem Fachmann auf dem Gebiet von
Brennkraftmaschinen ebenfalls be kannt.
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Zur
Gestaltung eines solchen schaltbar ausgebildeten Stößels 3 ist
jedoch anzumerken, dass einem hohlzylindrischen Ausgleichskolben 13 der
Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 üblicherweise nur noch ein erheblich
eingeschränkter
Bauraum zur Verfügung
steht. Dies liegt darin begründet,
dass der Ausgleichskolben 13 nunmehr in einer Innenmantelfläche 14 des
im Gehäuse 9 geführten Innenteils 10 anzuordnen
ist, wobei der radiale Bauraum des Ausgleichskolbens 13 um
etwa die Summe der den Ausgleichskolben 13 umgebenden Gehäusewandstärken des
Innenteils 10 reduziert ist. Insofern weist auch ein vom
Ausgleichskolben 13 unmittelbar eingeschlossenes internes
Hydraulikmittelreservoir 15 ein gegenüber nicht schaltbaren Stößeln deutlich
eingeschränktes
Volumen auf.
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Zur
Versorgung der Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 dient
eine Hydraulikmittelversorgung 16, die im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 in
Form einer die Führung 5 schneidenden Ölgalerie 17 druckbeaufschlagtes
Hydraulikmittel bereitstellt. Das Hydraulikmittel gelangt zumindest
in der dargestellten Grundkreisphase des Nockens 7 über eine
im Gehäuse 9 des
Stößels 3 angeordnete
Versorgungsöffnung 18,
einen äußeren Ringkanal 19 sowie
eine Steigbohrung 20 in einen inneren Ringkanal 21,
der an der Innenmantelfläche 14 des
Innenteils 10 ausgebildet ist. Die Innenmantelfläche 14 dient
zur längsbeweglichen
Führung
des Ausgleichskolbens 13 sowie eines Kolbenoberteils 22,
das sich an einem Endabschnitt 23 des Ausgleichskolbens 13 abstützt und
die Stößelstange 8 gelenkig
lagert. Unter Einbeziehung der vergrößert dargestellten 3 und 4 gelangt
das Hydraulikmittel anschließend über stirnseitige
Ausnehmungen 24 am Endabschnitt 23 des Ausgleichskolbens 13 in
einen Ringraum 25 und von dort je nach Stellung einer Ventilplatte 26 in
das interne Hydraulikmittelreservoir 15.
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Die
Ventilplatte 26 ist axialbeweglich zwischen einem dem Ausgleichskolben 13 zugewandten Boden 27 des
Kolbenoberteils 22 und einer dem Boden 27 zugewandten
Ringfläche 28 des
Ausgleichskolbens 13 angeordnet. Dabei ist die Ringfläche 28 durch
eine zylindrische Ansenkung 29 am Endabschnitt 23 gebildet,
während
durch den Boden 27 des Kolbenoberteils 22 eine
Axialöffnung 30 verläuft, die
in fluidischer Verbindung mit einem durch die hohlzylindrische Stößelstange 8 gebildeten
externen Hydraulikmittelreservoir 31 steht. Um einen hydraulischen
Kurzschluss zwischen den stirnseitigen Ausnehmungen 24 des
Ausgleichskolbens 13 und dem externen Hydraulikmittelreservoir 31 zu
verhindern, ist die Ventilplatte 26 an einer Außenmantelfläche 32 dichtspaltartig
von einer Innenmantelfläche 33 des Kolbenoberteils 22 umfasst.
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Da
sich die Hydraulikmittelversorgung 16 während des Stillstands der Brennkraftmaschine 2 im drucklosen
Zustand befindet, nimmt die Ventilplatte 26 allein unter
Schwerkrafteinwirkung eine erste Stellung gemäß 3 ein. In
dieser ersten Stellung dichtet die Ventilplatte 26 sowohl
radial gegenüber
der Innenmantelfläche 33 des
Kolbenoberteils 22 als auch axial gegenüber der Ringfläche 28 des
Ausgleichskolbens 13 ab. Folglich ist ein Rückfluss
von Hydraulikmittel über
die stirnseitigen Ausnehmungen 24 des Ausgleichskolbens 13 in
Richtung der Hydraulikmittelversorgung 16 weder aus dem
internen Hydraulikmittelreservoir 15 noch aus dem externen
Hydraulikmittelreservoir 31 möglich. Demgegenüber sind
jedoch beide Hydraulikmittelreservoire 15, 31 über Öffnungen 34 in
der Ventilplatte 26 miteinander verbunden, so dass einem
vom Ausgleichskolben 13 begrenzten Arbeitsraum 35 der
Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 während der Startphase der Brennkraftmaschine 2 ein
erweitertes und ausreichend großes
Hydraulikmittelvolumen zur Verfügung
steht.
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In
der Startphase der Brennkraftmaschine 2 kommt es zu einem
Druckaufbau in der Hydraulikmittelversorgung 16 und folglich
auch zu einem Druckaufbau in dem Ringraum 25, der in der
ersten Stellung der Ventilplatte 26 durch deren sich verjüngende Außenmantelfläche 32 sowie
die Ringfläche 28 begrenzt
ist. Folglich führt
eine Druckerhöhung
des im Ringraum 25 befindlichen Hydraulikmittels zu einer Kraftbeaufschlagung
der Ventilplatte 26 in Richtung des Bodens 27 des
Kolbenoberteils 22 und zu einem Anlagewechsel der Ventilplatte 26 in
deren zweite Stellung, wie sie in 4 dargestellt
ist. In dieser zweiten Stellung erfolgt die Versorgung der Ventilspielausgleichsvorrichtung 6 auf
her kömmliche
Weise über
die Hydraulikmittelversorgung 16 der Brennkraftmaschine 2,
indem das Hydraulikmittel über
die stirnseitigen Ausnehmungen 24 und an der Ringfläche 28 des
Ausgleichskolbens 13 vorbei in das interne Hydraulikmittelreservoir 15 und
schließlich
in den Arbeitsraum 35 gelangt.
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Ein
zusätzliches
Funktionsmerkmal der dargestellten Ventilplatte 26 besteht
darin, dass in deren zweiter Stellung der zum externen Hydraulikmittelreservoir 31 gerichtete
Hydraulikmittelfluss gedrosselt wird. Demgegenüber erfolgt der Hydraulikmittelübertritt
vom externen Hydraulikmittelreservoir 31 zum internen Hydraulikmittelreservoir 15 in
der ersten Stellung der Ventilplatte 26 im wesentlichen
drosselfrei. Dies ist zweckmäßig, da
einerseits ein begrenzter Volumenstrom zum Nachfüllen des externen Hydraulikmittelreservoirs 31 ausreicht
und andererseits dieser Hydraulikmittelfluss auch zur Schmierung
benachbarter Ventilbauteile dienen soll, ohne einen nennenswerten
Druckabfall in der Hydraulikmittelversorgung 16 zu erzeugen.
Bei den benachbarten Ventiltriebbauteilen handelt es sich beispielsweise
um die Kontaktstellen zwischen dem Kolbenoberteil 22 und
der Stößelstange 8 oder
der Stößelstange 8 und einem
nachfolgenden, nicht dargestellten Kipphebel. Die Drosselung mittels
der Ventilplatte 26 erfolgt in der zweiten Stellung derart,
dass die Öffnungen 34 der
Ventilplatte 26 nicht unmittelbar mit der Axialöffnung 30 im
Kolbenoberteil 22 kommunizieren, sondern in einen am Boden 27 des
Kolbenoberteils 22 verlaufenden Ringkanal 36 münden, der über querschnittsarme
und drosselnde Radialkanäle 37 mit
der Axialöffnung 30 in
Verbindung steht. Gleichwirkende Ausführungen der Ventilplatte 26 hinsichtlich
deren Drosselfunktion sind auch dadurch gegeben, dass der Ringkanal 36 und
die Radialkanäle 37 alternativ, zusätzlich oder
wechselweise in einer dem Boden 27 zugewandten Stirnseite 38 der
Ventilplatte 26 verlaufen.
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Wie
in 2 anhand eines hydraulischen Ersatzschaltbildes
dargestellt, entspricht die Ventilplatte 26 in dieser erweiterten
Funktionalität
einem Steuerelement eines über
Hydraulikmitteldruck passiv gesteuerten 3/2-Wageventils 39,
das in seinen beiden Stellungen die hydraulischen Verbindungen zwischen
drei Anschlüssen
steuert. Bei den Anschlüssen
handelt es sich um die mit P be zeichnete Hydraulikmittelversorgung 16 sowie
das mit A bezeichnete interne Hydraulikmittelreservoir 15 und
das mit B bezeichnete externe Hydraulikmittelreservoir 31. So
wird in der ersten Stellung der Ventilplatte 26 ein Rückfluss
von Hydraulikmittel sowohl aus dem internen Hydraulikmittelreservoir
A als auch aus dem externen Hydraulikmittelreservoir B in Richtung
der Hydraulikmittelversorgung P verhindert, während das externe Hydraulikmittelreservoir
B im wesentlichen drosselfrei an das interne Hydraulikmittelreservoir
A angekoppelt ist und dem Arbeitsraum 35 als zusätzliches
Hydraulikmittelvolumen zur Verfügung
steht. Der Umschaltvorgang in Form des Anlagewechsels der Ventilplatte 26 von
der ersten in die zweite Stellung erfolgt passiv durch Druckbeaufschlagung
des im Ringraum 25 befindlichen Hydraulikmittels. Nach dem
Anlagewechsel ist das interne Hydraulikmittelreservoir A konventionell
an die Hydraulikmittelversorgung P angeschlossen, während ein
zum externen Hydraulikmittelreservoir B gerichteter Hydraulikmittelfluss
gedrosselt wird.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern selbstverständlich ebenfalls
bei anderen Kraftübertragungsvorrichtungen,
wie beispielsweise Tassenstößel mit
hydraulischem Ventilspielausgleichselement sowie hydraulische Abstütz- und
Einsteckelemente, jeweils mit oder ohne Variabilität, einsetzbar.
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- 1
- Ventiltrieb
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Stößel
- 4
- Kraftübertragungsvorrichtung
- 5
- Führung
- 6
- Ventilspielausgleichsvorrichtung
- 7
- Nocken
- 8
- Stößelstange
- 9
- Gehäuse
- 10
- Innenteil
- 11
- Lost-Motion-Feder
- 12
- Verriegelungsmechanismus
- 13
- Ausgleichskolben
- 14
- Innenmantelfläche
- 15
- internes
Hydraulikmittelreservoir
- 16
- Hydraulikmittelversorgung
- 17
- Ölgalerie
- 18
- Versorgungsöffnung
- 19
- Ringkanal
- 20
- Steigbohrung
- 21
- Ringkanal
- 22
- Kolbenoberteil
- 23
- Endabschnitt
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Ringraum
- 26
- Ventilplatte
- 27
- Boden
- 28
- Ringfläche
- 29
- Ansenkung
- 30
- Axialöffnung
- 31
- externes
Hydraulikmittelreservoir
- 32
- Außenmantelfläche
- 33
- Innenmantelfläche
- 34
- Öffnung
- 35
- Arbeitsraum
- 36
- Ringkanal
- 37
- Radialkanal
- 38
- Stirnseite
- 39
- 3/2-Wegeventil