DE102008005768A1

DE102008005768A1 - Abstützelement für die Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008005768A1
Application number: DE102008005768A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kern
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-07-30

Abstract

Bei einem Abstützelement für einen Ventiltriebshebel, welches als hydraulisches Spielausgleichselement für die Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine ausgebildet und innerhalb des Zylinderkopfes (10) der Maschine über den Hebel auf einen Ventilschaft einwirkend angeordnet ist, mit einem zylindrischen Gehäuse (9) und einem darin axial verschiebbaren Kolben (7), die gemeinsam einen Hochdruckraum (11) für Öl als verwendetes Hydraulikmittel begrenzen, wobei der Hochdruckraum (11) mit einem Rückschlagventil (12) zu öffnen bzw. verschließbar ist, ist erfindungsgemäß der Ventilkörper (13) des Rückschlagventils (12) an einem Ventilsitz des Gehäuses (9) anlegbar, welcher infolge einer an dem Gehäuse (9) angeordneten, den Hochdruckraum (11) nach außen öffnenden Ölzulaufbohrung (15) gebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Abstützelement für einen Ventiltriebshebel, wie Kipp- oder Schlepphebel, welches als hydraulisches Spielausgleichselement für die Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine ausgebildet und innerhalb des Zylinderkopfes der Maschine über den Hebel auf einen Ventilschaft einwirkend angeordnet ist, mit einem zylindrischen Gehäuse und einem darin axial verschiebbaren Kolben, die gemeinsam einen Hochdruckraum für Öl als verwendetes Hydraulikmittel begrenzen, wobei der Hochdruckraum mit einem Rückschlagventil zu öffnen bzw. verschließbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Abstützelemente mit hydraulischer Ventilspielausgleichsfunktion sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 26 52 154 A1 und DE 195 15 434 A1 bekannt. Die Druckschrift DE 34 08 557 C2 zeigt ein Abstützelement der eingangs genannten Art, bei welchem der gegenüber dem Gehäuse axial verschiebliche Kolben hohl ausgeführt ist und einen großen Ölvorratsraum bildet. Mit dem Gehäuse ist er in einer Zylinderbohrung eines Kipphebels eingesetzt, wobei ein Ende des Kolbens axial in dem Kipphebel abgestützt ist, während sich ein Ende des Gehäuses axial an einem Ventilschaft des Motors abstützt.
Der Kolben und das Gehäuse begrenzen eine Hochdruck-Ölkammer, die durch ein Kugel-Rückschlagventil verschlossen ist. Während des Betriebes kann Hydrauliköl aus der Hochdruckkammer in den Leckspalt strömen, der von dem Kolbenmantel und der Gehäusebohrung gebildet wird, und von dort aus dem Spielausgleichselement herausgelangen. Der Leckspaltverlust wird dann in der Nachsaugphase dadurch ersetzt, dass Öl aus dem Vorratsraum durch das Rückschlagventil in die Hochdruckkammer einströmt. Der Ventilsitz für die Ventilkugel ist an einem Kolbenboden ausgebildet. Dieser weist eine Ölzulassbohrung als Verbindung zwischen dem Ölvorratsraum und der Hochdruckkammer auf.
Bei dieser Ausführung ergibt sich jedoch infolge des erforderlichen Ölvorratsraumes eine große Bauhöhe des Kolbens und damit des gesamten Abstützelementes. Die Bauhöhen bisher bekannter Abstützelemente stehen aber dem Trend einer Bauteilverkleinerung und der Bauhöhenverringerung entgegen. Gerade die Bauhöhe von Abstützelementen beeinflusst die Größe des Zylinderkopfes und somit die Gesamthöhe des Motors. Bisherige Versuche, die Bauhöhe zu reduzieren, endeten beim Abstützelement mit einteiligem Kolben. Bei diesem reicht jedoch die Ölmenge im Ölvorratsraum häufig nicht aus, um den Hochdruckraum vollständig zu befüllen. Die Folge ist dann, dass Luft in den Hochdruckraum nachgesaugt wird, was eine Beeinträchtigung der Elementfunktion bewirkt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abstützelement anzugeben, welches eine möglichst geringe Bauhöhe aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ventilkörper des Rückschlagventils an einem Ventilsitz des Gehäuses anlegbar ist, welcher infolge einer an dem Gehäuse angeordneten, den Hochdruckraum nach außen öffnenden Ölzulaufbohrung gebildet ist.
Auf diese Weise wird beim Betrieb des Abstützelementes Öl in der Nachsaugphase nicht mehr aus einem Ölvorratsraum des Kolbens, sondern aus der in den Hochdruckraum führenden Ölzulaufbohrung nachgesaugt, die in dem Gehäuse angeordnet ist. Das Rückschlagventil ist also nicht mehr dem einteiligen Kolben bzw. bei zweiteiligem Kolben dem Kolbenunterteil zugeordnet, sondern dem Gehäuse. Dieses weist vorzugsweise einen stirnseitigen Boden auf, in dessen Mitte die Ölzulaufbohrung mit dem Rückschlagventil angeordnet ist. Auch eine seitliche Anbringung der Ölzulaufbohrung und des Rückschlagventils an dem Gehäuse ist vorstellbar.
Die Aufgabe, die bisher dem Ölvorratsraum des Kolben zufiel, wird bei der vorliegenden Erfindung von der Ölversorgung über die Ölzulaufbohrung erfüllt. Diese kann insbesondere mit einem in dem Zylinderkopf angeordneten Ölzulaufkanal strömungsmäßig verbunden sein. Er wird vornehmlich so gestaltet, dass er nicht leerlaufen kann. Daher kann ein Ölvorratsraum, wie er bei Kolben herkömmlicher Abstützelemente vorhanden ist, bei der Erfindung entfallen.
In dem Kolben kann eine Kolbenkopflochbohrung zur Versorgung einer Kalotte des Ventiltriebshebels mit Öl angeordnet sein, die der Abstützung des Hebels an dem Kolben dient. Die Kolbenkopflochbohrung kann über eine Radialbohrung des Kolbens und eine mit dieser Bohrung fluchtende Radialbohrung des Gehäuses mit dem Ölzulaufkanal des Zylinderkopfes verbunden sein.
Zwischen dem Ölzulaufkanal des Zylinderkopfes und der Ölzulaufbohrung des Gehäuses kann dann eine Verbindungsleitung angeordnet sein, die von einer in der äußeren Oberfläche des Gehäuses eingearbeiteten Ölzulaufnut gebildet sein kann. Der Ölzulauf zu der Radialbohrung des Gehäuses kann von einem besonderen, im Zylinderkopf angeordneten Ölzulaufkanal erfolgen oder über die Ölzulaufnut des Gehäuses, welche das Öl vom Zylinderkopfkanal in die Gehäusebohrung abzweigt.
Bei Abstützelementen, die keine Kolbenkopflochbohrung besitzen, kann der Kolben aus Vollmaterial bestehen oder beliebig, auch hohl, ausgeführt sein.
Mit der Erfindung erzielbare Vorteile bestehen in Folgendem: Dadurch, dass der Ölvorratsraum ausgelagert wird, kann der Kolben extrem verkürzt werden, ohne dass sich die Leckspaltlänge oder die Abstützlänge verkleinert. Durch den möglichen Wegfall von seitlichen Bohrungen und Ringnuten kann die Fertigung von Gehäusen und Kolben wesentlich vereinfacht werden und somit können Herstellkosten eingespart werden. Dadurch, dass der Kolben nicht mehr zwangsläufig hohl zu sein braucht, stehen Wege zu einer alternativen Materialwahl oder zu alternativen Fertigungstechnologien offen. Der Nachteil von einigen herkömmlichen Abstützelementen, bei denen die Gefahr besteht, dass zu wenig Öl im Vorratsraum ist, gehört mit der Erfindung der Vergangenheit an.
Ein weiterer großer Vorteil besteht in der Neigungsunabhängigkeit des erfindungsgemäßen Abstützelementes. Dieses kann mit beliebiger Neigung in den Zylinderkopf eingebaut werden, auch über Kopf. Der Grund ist, dass permanent Öl am Kugelventil anliegt, im Gegensatz zu herkömmlichen Abstützelementen, bei denen bei starker Neigung das Kugelventil im Vorratsraum von Luft umgeben ist und daher auch nur Luft nachgesaugt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Vergleich mit einer vorbekannten Anordnung von Abstützelementen im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein in einer Zylinderkopfbohrung eingesetztes erfindungsgemäßes Abstützelement im Längsschnitt;
2 ein weiteres in einer Zylinderkopfbohrung eingesetztes erfindungsgemäßes Abstützelement im Längsschnitt;
3 ein drittes in einer Zylinderkopfbohrung eingesetztes erfindungsgemäßes Abstützelement im Längsschnitt;
4 das Abstützelement gemäß 3 in einer perspektivischen Ansicht;
5 einen Schnitt durch einen vorbekannten Ventiltrieb mit im Zylinderkopf angeordneten Ventilen, Schlepphebeln und Abstützelementen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Bei dem in 5 dargestellten vorbekannten Ventiltrieb sind in dem Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine 2 zwei als Schlepphebel ausgebildete Ventiltriebshebel 3 erkennbar, die von den Nocken zweier Nockenwellen 4 beaufschlagt sind. Jeder Ventiltriebshebel 3 stützt sich mit einem Ende auf einem Abstützelement 5 ab und wirkt mit dem anderen Ende auf einen Ventilschaft 6 ein. Die Abstützelemente 5 sind jeweils in Aufnahmebohrungen des Zylinderkopfes eingesetzt. Sie weisen beträchtliche axiale Längen auf.
Demgegenüber sind die erfindungsgemäßen Abstützelemente wesentlich kürzer ausgeführt. Das in 1 dargestellte Abstützelement enthält einen Kolben 7, der in einer Aufnahmebohrung 8 eines zylindrischen Gehäuses 9 axial verschieblich geführt ist. Das Gehäuse 9 ist in einer Bohrung des Zylinderkopfes 10 der Brennkraftmaschine angeordnet. Der Kolben 7 und das Gehäuse 9 begrenzen einen Hochdruckraum 11 für das als Hydraulikmittel verwendete Öl. Dieser ist mit einem Rückschlagventil 12 verschlossen, dessen Ventilkörper 13 eine Kugel ist. Das Gehäuse 9 weist einen radial sich erstreckenden Boden 14 auf, in dessen Mitte eine den Hochdruckraum 11 nach außen öffnende Ölzulaufbohrung 15 angeordnet ist. Infolge dieser Bohrung ist in dem Gehäuse 9 ein Ventilsitz gebildet, an welchem der Ventilkörper 13 dichtend anliegt und dort in bekannter Weise von einer Druckfeder gehalten wird. Unterhalb der Ölzulaufbohrung 15 befindet sich in dem Zylinderkopf 10 ein Ölzulaufkanal 16, in welchem das Hydraulikmittel für die Ölzulaufbohrung 15 und den Hochdruckraum 11 angeliefert wird.
Die in den 2 und 3 dargestellten Abstützelemente sind grundsätzlich ebenso aufgebaut, wie das Abstützelement nach 1, so dass bei ihnen für gleiche Bauteile dieselben Bezugszahlen verwendet sind. Dort ist jedoch jeweils ein Ölzulaufkanal 17 nicht unterhalb der Ölzulaufbohrung 15, sondern seitlich zum Abstützelement in dem Zylinderkopf 10 angeordnet. Das Gehäuse 18 des Abstützelementes weist jeweils eine Ölzulaufnut 19 auf, die achsparallel im Mantel und radial im Boden 20 des Gehäuses 18 verläuft und den seitlichen Ölzulaufkanal 17 des Zylinderkopfes 10 mit der unterhalb des Rückschlagventils 12 befindlichen Ölzulaufbohrung 15 des Gehäuses 18 verbindet.
Darüber hinaus weist der Kolben 21 des in 3 dargestellten Abstützelementes eine in axialer Richtung verlaufende zentrale Kolbenkopflochbohrung 22 auf, die innerhalb des Kolbens 21 in eine Radialbohrung 23 des Kolbens einmündet und über eine mit der Radialbohrung 23 fluchtende Radialbohrung 24 des Gehäuses 18 mit dem Ölzulaufkanal 17 des Zylinderkopfes 10 verbunden ist. Auf diese Weise kann Öl aus dem Ölzulaufkanal 17 durch die Radialbohrungen 24 und 23 und die Kolbenkopflochbohrung 22 zu einer angrenzenden Kalotte des Kipphebels gelangen.

1: Zylinderkopf
2: Brennkraftmaschine
3: Ventiltriebshebel
4: Nockenwelle
5: Abstützelement
6: Ventilschaft
7: Kolben
8: Aufnahmebohrung
9: Gehäuse
10: Zylinderkopf
11: Hochdruckraum
12: Rückschlagventil
13: Ventilkörper
14: Boden
15: Ölzulaufbohrung
16: Ölzulaufkanal
17: Ölzulaufkanal
18: Gehäuse
19: Ölzulaufnut
20: Boden
21: Kolben
22: Kolbenkopflochbohrung
23: Radialbohrung des Kolbens
24: Radialbohrung des Gehäuses

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2652154 A1 [0002]
- DE 19515434 A1 [0002]
- DE 3408557 C2 [0002]

Claims

Abstützelement für einen Ventiltriebshebel, wie Kipp- oder Schlepphebel, welches als hydraulisches Spielausgleichselement für die Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine ausgebildet und innerhalb des Zylinderkopfes (10) der Maschine über den Hebel auf einen Ventilschaft einwirkend angeordnet ist, mit einem zylindrischen Gehäuse (9, 18) und einem darin axial verschiebbaren Kolben (7, 21), die gemeinsam einen Hochdruckraum (11) für Öl als verwendetes Hydraulikmittel begrenzen, wobei der Hochdruckraum (11) mit einem Rückschlagventil (12) zu öffnen bzw. verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (13) des Rückschlagventils (12) an einem Ventilsitz des Gehäuses (9, 18) anlegbar ist, welcher infolge einer an dem Gehäuse (9, 18) angeordneten, den Hochdruckraum (11) nach außen öffnenden Ölzulaufbohrung (15) gebildet ist.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (13) eine Kugel ist.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9, 18) in einer im Zylinderkopf (10) angeordneten Aufnahmebohrung (8) passend eingesetzt ist.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9, 18) einen stirnseitigen Boden (14, 20) aufweist, in dessen Mitte die Ölzulaufbohrung (15) angeordnet ist.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzulaufbohrung (15) mit einem in dem Zylinderkopf (10) angeordneten Ölzulaufkanal (16, 17), strömungsmäßig verbunden ist.
Abstützelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ölzulaufkanal (17) des Zylinderkopfes (10) und der Ölzulaufbohrung (15) des Gehäuses (18) eine Verbindungsleitung angeordnet ist, die von einer in der äußeren Oberfläche des Gehäuses (18) eingearbeiteten Ölzulaufnut (19) gebildet ist.
Abstützelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolben (21) eine Kolbenkopflochbohrung (22) zur Ölversorgung einer an dem Ventiltriebshebel befindlichen und dessen Abstützung an dem Kolben (21) dienenden Kalotte angeordnet ist, wobei die Kolbenkopflochbohrung (22) über eine Radialbohrung (23) des Kolbens (21) und eine mit dieser fluchtende Radialbohrung (24) des Gehäuses (18) mit einem Ölzulaufkanal des Zylinderkopfes (10) verbunden ist.
Abstützelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbohrung (24) des Gehäuses (18) mit dem Ölzulaufkanal (17) des Zylinderkopfes (10) verbunden ist, in den die Ölzulaufnut (19) des Gehäuses (18) einmündet.