DE102007010361A1

DE102007010361A1 - Vorrichtung zum hydraulischen Spielausgleich

Info

Publication number: DE102007010361A1
Application number: DE102007010361A
Authority: DE
Inventors: Richard Garden City Best; Florin Canton Bugescu; Debora Royal Oak Manther
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-03-03
Publication date: 2007-09-27
Also published as: US20070215087A1; US7284519B1

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Vorrichtung (1) zum hydraulischen Spielausgleich für mehrere gleichwirkende Gaswechselventile je Zylinder eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, welcher Vorrichtung (1) ein gemeinsames Gehäuse (2) mit unmittelbar nebeneinander liegenden Druckkolben (3) in der Zahl der gleichwirkenden Gaswechselventile immanent ist, wobei jeder Druckkolben (3) in einer separaten Führung (4) des Gehäuses (2) relativ axial beweglich zu diesem verläuft sowie an einer gehäusefernen Stirn (5) eine Anlage (6) für einen zumindest mittelbaren Kontakt des entsprechenden Gaswechselventils und im Bereich eines gehäuseseitigen Bodens (7) ein Rückschlagventil (8) besitzt, wobei jedem Druckkolben (3) ein separater Hochdruckraum (9) zugeordnet ist, in den sich das Rückschlagventil (8) öffnet, welcher Hochdruckraum (9) axial zwischen dem gehäuseseitigen Boden (7) des Druckkolbens (3) und einem Grund (10) des Gehäuses (2) verläuft und wobei den Druckkolben (3) je Gehäuse (2) ein gemeinsamer Vorratsraum (11) zu eigen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydraulischen Spielausgleich für mehrere gleichwirkende Gaswechselventile je Zylinder eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, wobei jedes Gaswechselventil zumindest mittelbar mit einem längs in einer Führung verschieblichen Druckkolben kommuniziert und wobei jedem Druckkolben ein separater Hochdruckraum zugeordnet ist, in den sich ein am Druckkolben angeordnetes Rückschlagventil öffnet.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Vorrichtungen zum gleichzeitigen Beaufschlagen mehrerer gleichwirkender Gaswechselventile sind der Fachwelt hinreichend bekannt und müssen an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Teilweise werden diese Vorrichtungen auch zur Ab- oder Umschaltung von Ventilhüben verwendet.

Bei den vorgenannten Vorrichtungen ist jedem Druckkolben ein separater Vorrats- und Hochdruckraum zugeordnet. Das Streben nach immer weiterer Absenkung der oszillierenden Ventiltriebsmassen, aber auch Bauraumprobleme etc., führt zu einer immer weiter voranschreitenden Miniaturisierung derartiger Vorrichtungen. Somit nimmt zwangsläufig die im Vorratsraum des Druckkolbens akkumulierbare Menge an Hydraulikmittel ab. Anders gesagt verungünstigt sich ein Verhältnis von Vorratsraum- zu Hochdruckraumvolumen.

Wird die Brennkraftmaschine mit dem gattungsgemäßen Ventiltrieb abgestellt, so können die Vorratsräume leer laufen. Gerade die Druckkolben, die auf Ventilhub abgestellt werden, sind hierbei am gefährdetsten. Bei Wiederbefeuerung der Brennkraftmaschine und noch nicht ausreichend vorhandenem Druck an Hydraulikmittel kann es dazu kommen, dass zu wenig Hydraulikmittel für einen ordnungsgemäßen Spielausgleich zur Verfügung steht (beispielsweise um das Element aus der Blockstellung wegzubewegen) und somit Klappergeräusche auftreten.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die neuen Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach werden die nebeneinander liegenden Druckkolben in einem gemeinsamen Gehäuse nur durch einen Längssteg voneinander getrennt angeordnet, wobei die Druckkolben zwar mit separaten Hochdruckräu men kommunizieren, jedoch ihr Hydraulikmittel aus einem gemeinsamen Vorratsraum beziehen.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn der gemeinsame Vorratsraum durch ein „Zusammenlegen" der den Druckkolben eigenen Vorratsräume erfolgt, wobei eine hydraulische Verbindung dieser Teilvorratsräume durch einen axial relativ tief liegenden Querkanal im Längssteg realisiert ist.

Somit erfolgt stets ein Ausgleich des Niveaus an Hydraulikmittel von dem Druckkolben mit dem Teilvorratsraum mit dem höheren in den Druckkolben mit dem Teilvorratsraum mit dem entsprechend niedrigeren Niveau. Klar ist an dieser Stelle, dass ein derartiger Ausgleich an Hydraulikmittel nur bis zu einer Unterkante des Querkanals realisiert werden kann.

Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, bei der in einem gemeinsamen Gehäuse zwei Druckkolben unmittelbar nebeneinander liegen. Denkbar ist jedoch auch eine Zahl von Druckkolben ≥ 3. Bei den heute zum Stand der Technik zählenden drei gleichwirkenden Gaswechselventilen je Zylinder kann es auch vorgesehen sein, eine 2-1-Gruppierung vorzunehmen.

Je tiefer der Querkanal angeordnet wird, umso besser ist dessen Potential zum Niveauausgleich. Jedoch soll, so wie anspruchsgemäß weiter ausgeführt, axial zwischen diesem und dem gehäuseseitigen Boden des Druckkolbens sowie radial zwischen der Führung und einem Außenmantel des Druckkolbens ein Leckspalt für das Hydraulikmittel aus dem jeweiligen Hochdruckraum gebildet sein. Dabei ist eine gewisse Minimalhöhe dieses Leckspalts für ein ordnungsgemäßes Auspressen des Hydraulikmittels aus dem Hochdruckraum mittelbar zurück in die Teilvorratsräume während einer Hochdruckphase (Nockenhub) notwendig.

Gemäß einer zweckmäßigen Konkretisierung der Erfindung soll auf Höhe des Querkanals jeder Druckkolben mit einer entsprechenden Ringnut versehen sein, die wenigstens einen Durchlass in den entsprechenden Teilvorratsraum besitzt. Somit liegt ein einfacher Vorschlag für einen Hydraulikmittelübertritt vor, ohne dass die Druckkolben verdrehgesichert werden müssen. Ggf. kann auch die entsprechende Führung im Bereich des Querkanals mit einer Ringnut versehen und der Druckkolben hingegen glattflächig ausgestaltet werden.

Eine einfache Möglichkeit einer Zuleitung des Hydraulikmittels zur Vorrichtung ist in einem weiteren Unteranspruch beschrieben. Dabei kann die Zuleitung axial oberhalb des Querkanals im Quersteg verlaufen. Das Hydraulikmittel kann somit über laterale Austritte im Quersteg, Ringnuten im Bereich von Durchmesserverringerungen der Druckkolben und entsprechende Radialkanäle im stirnseitigen Bereich der Druckkolben zu den Teilvorratsräumen erfolgen. Denkbar ist es jedoch auch, jeden Druckkolben separat mit Hydraulikmittel zu versorgen.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgesehen, den Radialkanal in der jeweiligen Anlage an der einen Stirn des Druckkolbens zu applizieren, welche Anlage vorzugsweise separat ausgebildet sein soll.

Für einen ungehinderten Hydraulikmittelübertritt kann es besonders vorteilhaft sein, wenn mehrere sich sternförmig erstreckende Radialkanäle in der Anlage vorgesehen sind. Ggf. sind auch kronenartige Durchbrüche im Bereich der Stirn des Druckkolbens denkbar.

Als Wegbegrenzung und/oder Verliersicherung für die Druckkolben in den Aufnahmen des Gehäuses hat das Gehäuse gemäß einer weiteren Konkretisierung der Erfindung axial oberhalb der Stirnen der Druckkolben entsprechende Höhenanschlagmittel. Diese können beispielsweise als an sich bekannter Sicherungsringe, Drahtringe, Stifte, Vorsprünge etc. ausgebildet sein.

Eine einfache Möglichkeit einer Einbringung des Querkanals ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach wird der Querkanal vor einer endgültigen Montage der Vorrichtung seitlich durch das Gehäuse gebohrt. Die dem Querkanal an der Führung somit diametral gegenüber liegende äußere Bohrung ist zweckmäßigerweise mit einem Verschlussmittel wie einem Stopfen, einer Schraube o. dgl. verschlossen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum hydraulischen Spielausgleich für mehrere gleichwirkende Gaswechselventile je Zylinder kann bei den verschiedensten Ventiltriebsarten wie OHV, OHC oder DOHC eingesetzt werden. So kann die Vorrichtung direkt als Rollen- oder Flachstößel (Stößelstangenkontakt) ausgebildet und im Falle der Ausbildung als Rollenstößel unterhalb des Grundes des Gehäuses mit wenigstens einer Rolle für einen Nockenkontakt versehen sein. Denkbar ist jedoch auch ein Einsatz als tassenartiger Stößel zur direkten Beaufschlagung mehrerer gleichwirkender Gaswechselventile. Aber auch ein Einsatz als Abstützvorrichtung für eine Gruppe von Schlepp- oder Kipphebeln ist vorgesehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt die einzige Figur in einem Längsschnitt eine Vorrichtung zum hydraulischen Spielausgleich.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figur offenbart eine Vorrichtung 1 zum hydraulischen Spielausgleich für mehrere gleichwirkende Gaswechselventile je Zylinder eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung 1 ist gemäß Zeichnung zur Beaufschlagung von genau zwei gleichwirkenden Gaswechselventile ausgebildet. Sie besteht aus einem topfartigen Gehäuse 2, mit zwei unmittelbar nebeneinander liegenden Führungen 4 (Bohrungen). In jeder Führung 4 sitzt axial beweglich mit seinem Außenmantel 19 ein Druckkolben 3 an sich bekannter Bauart. Jeder Druckkolben 3 hat im Bereich seiner einen Stirn 5 eine separate Anlage 6 zum mittelbaren Beaufschlagen eines Gaswechselventils. Die Anlagen 6 dienen bei der zeichnerisch offenbarten Ausgestaltung als Anlagen für Stößelstangen, die anderenends auf Kipphebel einwirken, welche letztlich mit den Gaswechselventilen in an sich bekannter Art und Weise kommunizieren.
Im Bereich seines gehäuseseitigen Bodens 7 hat jeder Druckkolben 3 ein Rückschlagventil 8. Dieses öffnet sich in Richtung zu einem darunter liegenden Hochdruckraum 9. Der Hochdruckraum 9 verläuft somit axial zwischen dem jeweiligen Boden 7 des Druckkolbens 3 und einem Grund 10 des Gehäuses 2. Dabei sind die Hochdruckräume 9 hydraulisch nicht miteinander verbunden.
Axial oberhalb des entsprechenden Bodens 7 schließt jeder Druckkolben 3 in Richtung zu seiner Stirn 5 einen Teilvorratsraum 11a, 11b für Hydraulikmittel ein. Diese werden über eine hier geodätisch hoch liegende Zuleitung 21 in einem Längssteg 16 zwischen den Führungen 4 versorgt. Dabei schneidet die Zuleitung 21 jede Führung 4 mit einem Austritt 22. Der jeweilige Druckkolben 3 hat auf einer Höhe der Zuleitung 21 eine entsprechende Durchmesserverringerung 23, so dass zwischen der Aufnahme 4 und dem Außenmantel 19 des entsprechenden Druckkolbens 4 ein Ringraum 24 gebildet ist.
Das Hydraulikmittel kann somit von der Zuleitung 21 über den Ringraum 24 und wenigstens einen im Bereich der Stirn 5 gebildeten Radialkanal 26 in den entsprechenden Teilvorratsraum 11a, 11b geleitet werden. Gemäß der zeichnerisch offenbarten Ausgestaltung hat jede Anlage 6 im Bereich ihrer der Stirn 5 zugewandten Auflage 26 wenigstens einen Radialkanal 25.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, dass die Teilvorratsräume 11a, 11b auf einem geodätisch relativ tiefliegenden Niveau hydraulisch miteinander verbunden sind und somit letztlich ein gemeinsamer Vorratsraum 11 gebildet ist. Zur Darstellung der Verbindung wird auf den Querkanal 15 im Längssteg 16 verwiesen. Die entsprechenden Druckkolben 3 haben auf einer Höhe des Querkanals 15 je eine Ringnut 17, in der wenigstens ein Durchlass 18 in den entsprechenden Teilvorratsraum 11a vorhanden ist. Ggf. kann auch die ent sprechende Führung 4 mit einer solchen Ringnut versehen sein, so dass dann die Druckkolben 3 in diesem Bereich glattflächig dargestellt werden können.
Der Querkanal 15 kann beispielsweise durch Bohren hergestellt sein. Dabei wird der Bohrer oder ein anderes geeignetes Werkzeug an dem dem Querkanal 15 an der Führung 4 diametral gegenüber liegenden Abschnitt am Außenmantel 12 des Gehäuses 2 angesetzt. Die funktionslose Bohrung 28 kann durch ein Verschlussmittel 29 wie einen Stopfen o. dgl. anschließend verschlossen werden.
Kommt es nun dazu, dass die Hydraulikmittelspiegel in den Teilvorratsräumen 11a, 11b unterschiedlich hoch sind, so erfolgt über den Übertritt 15 ein Niveauausgleich. Die Seite mit der geringeren Menge an Hydraulikmittel wird somit „aufgefüllt", so dass beide Seiten eine ausreichend große Menge für einen ordnungsgemäßen, klapperfreien Spielausgleich haben. Eine Unterkante der Querbohrung 15 begrenzt diesen Ausgleichsvorgang.

1: Vorrichtung
2: Gehäuse
3: Druckkolben
4: Führung
5: Stirn
6: Anlage
7: Boden
8: Rückschlagventil
9: Hochdruckraum
10: Grund
11: Vorratsraum
11a: Teilvorratsraum
11b: Teilvorratsraum
12: Außenmantel
13: nicht vergeben
14: nicht vergeben
15: Querkanal
16: Längssteg
17: Ringnut
18: Durchlass
19: Außenmantel
20: Leckspalt
21: Zuleitung
22: Austritt
23: Durchmesserverringerung
24: Ringraum
25: Radialkanal
26: Auflage
27: Höhenanschlagmittel
28: Bohrung
29: Verschlussmittel

Claims

Vorrichtung (1) zum hydraulischen Spielausgleich für mehrere gleichwirkende Gaswechselventile je Zylinder eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, welcher Vorrichtung (1) ein gemeinsames Gehäuse (2) mit unmittelbar nebeneinander liegenden Druckkolben (3) in der Zahl der gleichwirkenden Gaswechselventile immanent ist, wobei jeder Druckkolben (3) in einer separaten Führung (4) des Gehäuses (2) relativ axial beweglich zu diesem verläuft sowie an einer gehäusefernen Stirn (5) eine Anlage (6) für einen zumindest mittelbaren Kontakt des entsprechenden Gaswechselventils und im Bereich eines gehäuseseitigen Bodens (7) ein Rückschlagventil (8) besitzt, wobei jedem Druckkolben (3) ein separater Hochdruckraum (9) zugeordnet ist, in den sich das Rückschlagventil (8) öffnet, welcher Hochdruckraum (9) axial zwischen dem gehäuseseitigem Boden (7) des Druckkolbens (3) und einem Grund (10) des Gehäuses (2) verläuft und wobei den Druckkolben (3) je Gehäuse (2) ein gemeinsamer Vorratsraum (11) zu eigen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Druckkolben (3) axial zwischen seiner Stirn (5) und seinem Boden (7) einen Teilvorratsraum (11a, 11b) für das Hydraulikmittel einschließt, welche Teilvorratsräume (11, 11b) durch zumindest einen Querkanal (15) zur Bildung des gemeinsamen Vorratsraumes (11) hydraulisch miteinander verbunden sind, welcher Querkanal (15) in einem Längssteg (16) appliziert, der zwischen zwei benachbarten Führungen (4) trennend liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Querkanal (15) axial in Bodennähe der Druckkolben (3) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jeder Druckkolben (3) im Höhenabschnitt des Querkanals (15) mit einer Ringnut (17) versehen ist, die zumindest einen Durchlass (18) in den jeweiligen Teilvorratsraum (11a, 11b) hat.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jeweils axial zwischen dem Querkanal (15) und dem gehäuseseitigen Boden (7) des Druckkolbens (3) sowie radial zwischen der Führung (4) und einem Außenmantel (19) des Druckkolbens (3) ein Leckspalt (20) für das Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum (9) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der trennende Längssteg (16) im Axialbereich der zumindest mittelbaren Anlagen (6) für die Gaswechselventile an den Druckkolben (3) mit einer Zuleitung (21) für das Hydraulikmittel versehen ist, von der laterale, die jeweilige Führung (4) schneidende Austritte (22) ausgehen, wobei die Druckkolben (4), ausgehend von ihrer gehäusefernen Stirn (5), mit einer Durchmesserverringerung (23) zur Bildung eines Ringraumes (24) für das Hydraulikmittel versehen sind, welches Hydraulikmittel von der Zuleitung (21), über den Ringraum (24) und wenigstens einen Radialkanal (25) im Bereich der Stirn (5) des jeweiligen Druckkolbens (4) in dessen Teilvorratsraum (11a, 11b) leitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die jeweilige, zumindest mittelbare Anlage (6) für das Gaswechselventil als separates Bauteil hergestellt ist und entweder an dessen druckkolbenseitiger Auflage (26) oder an der Stirn (5) des Druckkolbens (4) der wenigstens eine Radialkanal (25) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Führung (4) mit einem Höhenanschlagmittel (27) wie einem Sicherungsring für die gehäuseferne Stirn (5) des Druckkolbens (4) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Querkanal (15) als seitlich durch das Gehäuse (2) gebohrte Öffnung dargestellt ist, wobei eine durch das Bohren generierte und dem Querkanal (15) an der Führung (4) diametral gegenüber liegende Bohrung (28) mit einem Verschlussmittel (29) wie einem Stopfen versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (1) als Rollen- oder Flachstößel ausgebildet ist und im Fall der Ausbildung als Rollenstößel unterhalb des Grundes (10) des Gehäuses (2) mit genau einer Rolle für einen Nockenanlauf versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (1) als Tassenstößel oder Ventiltriebsbrücke ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (1) als Abstützeinrichtung für eine Gruppe von Schlepp- oder Kipphebeln dargestellt ist und mit einem Außenmantel (12) ihres Gehäuses (2) entweder in den Zylinderkopf einbaubar ist oder wobei das Gehäuse (2) einen Teil des Zylinderkopfes darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (1) als Einsteckbauteil für einen hebelartigen Nockenfolger ausgebildet ist.