DE102011002680A1

DE102011002680A1 - Hydraulikeinheit für eine Brennkraftmaschine mit elektrohydraulischer Ventilsteuerung

Info

Publication number: DE102011002680A1
Application number: DE102011002680A
Authority: DE
Inventors: Calin Petru Itoafa
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-07-19

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Hydraulikeinheit (1) für eine Brennkraftmaschine mit elektrohydraulischer Ventilsteuerung, umfassend • ein Hydraulikgehäuse (2) aus Leichtmetall, • eine antriebseitige Gebereinheit (4), die in einer ersten Öffnung (6) des Hydraulikgehäuses gelagert ist, • einen Druckspeicher (16), der in einer zweiten Öffnung (15) des Hydraulikgehäuses gelagert ist, • ein elektrisch ansteuerbares Hydraulikventil (5), das in einer dritten Öffnung (24) des Hydraulikgehäuses gelagert ist, • und eine abtriebseitige Nehmereinheit (28), die in einer vierten Öffnung (29) des Hydraulikgehäuses gelagert ist. Dabei soll zumindest eine der Öffnungen mit einem unlösbar mit dem Hydraulikgehäuse verbundenen Gehäuseeinsatz (11, 21, 25, 34) aus einem Werkstoff ausgekleidet sein, der eine gegenüber dem Leichtmetall höhere Oberflächenhärte aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit für eine Brennkraftmaschine mit elektrohydraulischer Ventilsteuerung. Die Hydraulikeinheit umfasst:

• ein Hydraulikgehäuse aus Leichtmetall,
• zumindest eine antriebseitige Gebereinheit, die in einer ersten Öffnung des Hydraulikgehäuses gelagert ist,
• zumindest einen Druckspeicher, der in einer zweiten Öffnung des Hydraulikgehäuses gelagert ist,
• zumindest ein elektrisch ansteuerbares Hydraulikventil, das in einer dritten Öffnung des Hydraulikgehäuses gelagert ist,
• und zumindest eine abtriebseitige Nehmereinheit, die in einer vierten Öffnung des Hydraulikgehäuses gelagert ist.

Hintergrund der Erfindung
Brennkraftmaschinen mit elektrohydraulischer Ventilsteuerung, bei der die wesentlichen, für die hydraulische Übertragung von Nockenerhebungen auf die Gaswechselventile erforderlichen Komponenten in einer vormontierten und am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigten Hydraulikeinheit angeordnet sind, gehören zum Stand der Technik.
Eine gattungsgemäße Hydraulikeinheit für eine nockengesteuerte hydraulische Ventilsteuerung ist beispielsweise in der DE 10 2006 008 676 A1 offenbart. Das Hydraulikgehäuse ist in Monometall-Bauart ausgeführt und besteht aus geschmiedetem Aluminium, um die Druckdichtigkeit angesichts der hohen hydraulischen Drücke im Gehäuse besser gewährleisten zu können.
Eine Hydraulikeinheit für eine nockenlose hydraulische Ventilsteuerung geht aus der DE 10 2004 026 812 A1 hervor. Das Hydraulikgehäuse ist ebenfalls in Monometall-Bauart ausgeführt, besteht zugunsten der verbesserten Druckdichtigkeit dort jedoch aus stranggepresstem Aluminium.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hydraulikeinheit der eingangs genannten Art mit verbesserten mechanischen Eigenschaften anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest eine der Öffnungen mit einem unlösbar mit dem Hydraulikgehäuse verbundenen Gehäuseeinsatz aus einem Werkstoff ausgekleidet ist, der eine gegenüber dem Leichtmetall höhere Oberflächenhärte aufweist. Folglich ist das Hydraulikgehäuse – anders als im eingangs zitierten Stand der Technik – nicht in Monometall-Bauart sondern in Verbundbauweise mit lokaler Armierung ausgeführt. Dies ermöglicht es, die Werkstoffpaarung der Öffnungen einerseits und der darin fest oder beweglich gelagerten Komponenten andererseits gezielt auf die mechanische Beanspruchung dieser Kontaktpartner hin abzustimmen. Es kann also auch vorgesehen sein, dass die längsbeweglich gelagerten Komponenten der Hydraulikeinheit, also vor allem der Geberkolben, der Nehmerkolben und der Druckspeicherkolben, unmittelbar in dem erfindungsgemäß verstärkten Hydraulikgehäuse längsbeweglich geführt sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können das Hydraulikgehäuse gegossen und der Gehäuseeinsatz darin eingegossen sein. Bei dem eingegossenen Gehäuseeinsatz kann es sich zum einen um ein in die Gehäusegießform eingelegtes Bauteil handeln, das mit der Schmelze umgossen wird. Zum anderen kann es sich bei dem Gehäuseeinsatz um sogenannte Preforms, ein Verbund aus metallischen und keramischen Werkstoffen handeln, die in die Gießform eingelegt und von der Schmelze unter hohem Druck infiltriert werden.
Als bevorzugter Werkstoffverbund sollen das Hydraulikgehäuse aus einer Aluminiumlegierung und der Gehäuseeinsatz aus einer Aluminiumsiliziumlegierung oder aus Grauguss bestehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1 eine Hydraulikeinheit in perspektivischer Gesamtdarstellung;
2 einen Querschnitt durch die Hydraulikeinheit entlang einer Gebereinheit und eines Druckspeichers;
3 einen Querschnitt durch die Hydraulikeinheit entlang eines Hydraulikventils und
4 einen Querschnitt durch die Hydraulikeinheit entlang einer Nehmereinheit.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Gesamtansicht auf eine komplettierte Hydraulikeinheit 1 zur Montage in den Zylinderkopf einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit elektrohydraulisch variabler Ventilsteuerung. In einem als Aluminiumgussteil ausgeführten Hydraulikgehäuse 2, dessen Oberseite mit einem Gehäusedeckel 3 druckdicht verschraubt ist, sind antriebseitig vier Gebereinheiten 4 aufgenommen. Auf der den Gebereinheiten 4 gegenüberliegenden Seite des Hydraulikgehäuses 2 sind vier den Gebereinheiten 4 jeweils zugeordnete Hydraulikventile 5 erkennbar.
Ein Querschnitt durch eine der Gebereinheiten 4 ist in 2 dargestellt. Die in einer ersten Öffnung 6 des Hydraulikgehäuses 2 gelagerte Gebereinheit 4 umfasst einen federbelasteten Pumpen- oder Geberkolben 7, der von einem nockenbetätigten und auf einem starren Abstützelement 8 gelenkig gelagerten Schlepphebel 9 angetrieben wird, und eine den Geberkolben 7 führende Lagerbuchse 10 aus Stahl. Diese ist in einem ersten Gehäuseeinsatz 11 eingeschraubt, der die Öffnung 6 zwecks deren mechanischer Verstärkung auskleidet. Wie auch bei den nachfolgend beschriebenen weiteren Gehäuseeinsätzen handelt es sich bei dem Gehäuseeinsatz 11 um ein separat hergestelltes, buchsenförmiges Bauteil aus einer Aluminiumsiliziumlegierung, das unlösbar im Hydraulikgehäuse 2 eingegossen ist. Gegenüber unverstärkten Hydraulikgehäusen in Monometall-Bauart bewirkt der hohe Siliziumanteil des Gehäuseeinsatzes 11 eine deutlich größere Oberflächenhärte und folglich eine verbesserte Stabilität der Schraubverbindung zur Lagerbuchse 10.
Der Geberkolben 7 begrenzt einen volumenveränderlichen Druckraum 12, der bei geöffnetem Hydraulikventil 5 mit einem Druckentlastungsraum 13 verbunden ist. Der Druckentlastungsraum 13 wird von einem federkraftbeaufschlagten Kolben 14 eines in einer zweiten Öffnung 15 des Hydraulikgehäuses 2 gelagerten Druckspeichers 16 begrenzt. Der Druckspeicher 16 umfasst neben dem Kolben 14 und der Feder 17 eine Dichtung 18, die den Druckentlastungsraum 13 in der dargestellten oberen Anschlagstellung des Kolbens 14 zur Umgebung der Hydraulikeinheit 1 hin abdichtet, eine Federauflage 19 und eine die Federauflage 19 abstützende Axialscheibe 20. Die Öffnung 15 ist mit einem zweiten Gehäuseeinsatz 21 ausgekleidet, dessen relativ hohe Oberflächenhärte vor allem eine verschleißfeste Längsführung des Kolbens 14 gewährleistet und daneben die Federauflage 19 und die Axialscheibe 20 haltert.
Ein in das Hydraulikgehäuse 2 eingeschraubter Sensor 22 mit Steckverbinder 23 dient zur betrieblichen Temperaturerfassung des Hydraulikmittels.
3 zeigt einen Querschnitt durch die Hydraulikeinheit 1 entlang eines der Hydraulikventile 5, das in einer dritten Öffnung 24 des Hydraulikgehäuses 2 gelagert ist. Die auf plastischer Verformung (Clinchen) des Hydraulikgehäuses 2 basierende Befestigung des Hydraulikventils 5 wird durch einen dritten Gehäuseeinsatz 25 stabilisiert, der die Öffnung 24 auskleidet.
Abtriebseitig ist in dem Querschnitt gemäß 4 eine mit dem Geberkolben 7 über Kanäle 26 gemäß 2 und 27 in hydraulischer Wirkverbindung stehende und in Längsrichtung der Hydraulikeinheit 1 zur Gebereinheit 4 versetzt angeordnete Nehmereinheit 28 zur Betätigung eines der Gaswechselventile (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine gezeigt. Die Nehmereinheit 28 umfasst eine in einer vierten Öffnung 29 des Hydraulikgehäuses 2 eingeschraubte Lagerbuchse 30 aus Stahl, einen darin längsbeweglich gelagerten und den Druckraum 12 begrenzenden Nehmerkolben 31, ein zwischen dem Nehmerkolben 31 und dem Gaswechselventil eingespanntes hydraulisches Ventilspielausgleichselement 32 sowie eine hydraulische Ventilbremse 33. Diese gewährleistet ein definiertes Abbremsen und sanftes Schließen des während der Hubphase von der zugehörigen Nockenerhebung hydraulisch entkoppelten und durch dessen Ventilfeder in Schließrichtung beaufschlagten Gaswechselventils, während bei geöffnetem Hydraulikventil 5 ein schnelles Abströmen von Hydraulikmittel aus dem Druckraum 12 in den Druckentlastungsraum 13 (s. 2) erfolgt.
Wie die geberseitige Lagerbuchse 10 gemäß 2 ist auch die nehmerseitige Lagerbuchse 30 in einem in das Hydraulikgehäuse 2 eingegossenen vierten Gehäuseeinsatz 34 stabilisiert befestigt.
Bezugszeichenliste

1: Hydraulikeinheit
2: Hydraulikgehäuse
3: Gehäusedeckel
4: Gebereinheit
5: Hydraulikventil
6: erste Öffnung
7: Geberkolben
8: Abstützelement
9: Schlepphebel
10: geberseitige Lagerbuchse
11: erster Gehäuseeinsatz
12: Druckraum
13: Druckentlastungsraum
14: Druckspeicherkolben
15: zweite Öffnung
16: Druckspeicher
17: Druckspeicherfeder
18: Dichtung
19: Federauflage
20: Axialscheibe
21: zweiter Gehäuseeinsatz
22: Temperatursensor
23: Steckverbinder
24: dritte Öffnung
25: dritter Gehäuseeinsatz
26: Kanal
27: Kanal
28: Nehmereinheit
29: vierte Öffnung
30: nehmerseitige Lagerbuchse
31: Nehmerkolben
32: Ventilspielausgleichselement
33: Ventilbremse
34: vierter Gehäuseeinsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006008676 A1 [0003]
DE 102004026812 A1 [0004]

Claims

Hydraulikeinheit (1) für eine Brennkraftmaschine mit elektrohydraulischer Ventilsteuerung, umfassend • ein Hydraulikgehäuse (2) aus Leichtmetall, • zumindest eine antriebseitige Gebereinheit (4), die in einer ersten Öffnung (6) des Hydraulikgehäuses (2) gelagert ist, • zumindest einen Druckspeicher (16), der in einer zweiten Öffnung (15) des Hydraulikgehäuses (2) gelagert ist, • zumindest ein elektrisch ansteuerbares Hydraulikventil (5), das in einer dritten Öffnung (24) des Hydraulikgehäuses (2) gelagert ist, • und zumindest eine abtriebseitige Nehmereinheit (28), die in einer vierten Öffnung (29) des Hydraulikgehäuses (2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Öffnungen (6, 15, 24, 29) mit einem unlösbar mit dem Hydraulikgehäuse (2) verbundenen Gehäuseeinsatz (11, 21, 25, 34) aus einem Werkstoff ausgekleidet ist, der eine gegenüber dem Leichtmetall höhere Oberflächenhärte aufweist.
Hydraulikeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikgehäuse (2) gegossen und der Gehäuseeinsatz (11, 21, 25, 34) darin eingegossen ist.
Hydraulikeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikgehäuse (2) aus einer Aluminiumlegierung und der Gehäuseeinsatz (11, 21, 25, 34) aus einer Aluminiumsiliziumlegierung oder aus Grauguss besteht.