DE102012208238A1

DE102012208238A1 - Ventiltriebsbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012208238A1
Application number: DE102012208238A
Authority: DE
Inventors: Peter Sailer; Wolfgang Christgen; Jürgen Kretschmer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2013-11-21
Also published as: CN103422924A; CN103422924B; US20130306009A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebsbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem hebelartigen Nockenfolger und einem hydraulischen Abstützelement zur Abstützung des Nockenfolgers, wobei das hydraulische Abstützelement zumindest einen in einem Gehäuse (1) geführten Kolben mit zumindest einem Vorratsraum (3) für Druckmittel zum hydraulischen Ventilspielausgleich aufweist und der Kolben an einem aus dem Gehäuse (1) herausragenden Abstützkopf (2) mit einem Abstützbereich (4) des Nockenfolgers zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckmittelversorgung des Vorratsraums (3) ein Druckmittelzulauf am Abstützkopf (2) und am Abstützbereich (4) ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebsbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Hydraulische Abstützelemente für Nockenfolger in Ventiltrieben werden gewöhnlich von der Motorölpumpe der Brennkraftmaschine über eine Galerie mit Drucköl versorgt. Ein hydraulisches Abstützelement für einen schaltbaren Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine ist in DE 10 2008 038 792 A1 dargestellt. Dort ist ein Druckkolben in einer Bohrung eines topfartigen Gehäuses geführt, an dem an einem aus dem Gehäuse herausragenden Kopf der Schlepphebel an einem Endbereich abgestützt ist. Im Innern des Druckkolbens sind zwei Vorratsräume für Druckmittel zum hydraulischen Ventilspielausgleich ausgebildet. Die Druckmittelversorgung der Vorratsräume im Kolben erfolgt über die Ölpumpe der Brennkraftmaschine. Hierzu sind Ölversorgungskanäle bzw. -öffnungen im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine und am Gehäuse des Abstützelements erforderlich, die nur aufwändig herstellbar sind. Außerdem entsteht ein zusätzlicher Energiebedarf für die Ölpumpe. Bei einer zur Horizontalen schrägen Einbaulage des Abstützelements besteht zudem die Gefahr eines Auslaufens von Druckmittel aus den Druckmittelversorgungsöffnungen des Gehäuses. Ferner ist eine Druckentlastungsöffnung am Gehäuse erforderlich, um im Betrieb ein Aufpumpen des Abstützelements mit Hydraulikmittel zu vermeiden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Ventiltriebsbetätigungseinrichtung der vorgenannten Art die Druckmittelversorgung des hydraulischen Abstützelements zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Pantentanspruchs 1 gelöst.
Es wird vorgeschlagen, zur Druckmittelversorgung des Vorratsraums im Kolben des Abstützelements einen Druckmittelzulauf am Abstützkopf des Kolbens und am Abstützbereich des Nockenfolgers auszubilden. Dadurch werden aufwändige konstruktive Maßnahmen zur Druckmittelversorgung am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine und am Gehäuse des Abstützelements vermieden. Über den Druckmittelzulauf am Abstützkopf kann das Druckmittel durch Schwerkraftwirkung auf einfache Weise in den Vorratsraum des Kolbens gelangen, so dass eine Pumpe zur Druckmittelversorgung nicht erforderlich ist. Da weiterhin am Gehäuse des Abstützelements keine Durchgangsöffnungen zur Druckmittelversorgung notwendig sind, kann in Einbaulage schräg zur Horizontalen ein Auslaufen von Druckmittel aus dem Abstützelement verhindert werden.
Eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, den Druckmittelzulauf durch zwei miteinander korrespondierende Durchgangsbohrungen einerseits am Abstützbereich des Nockenfolgers und andererseits am Abstützkopf des Kolbens auszubilden.
Es ist von Vorteil, wenn der Durchmesser der Durchgangsbohrung am Abstützbereich des Nockenfolgers größer ist als der Durchmesser der Durchgangsbohrung am Abstützkopf des Kolbens. Hierdurch wird auf einfache Weise während der Schwenkbewegungen des Nockenfolgers eine zumindest zeitweise Überdeckung der Durchgangsbohrungen am Abstützbereich des Nockenfolgers und am Abstützkopf des Kolbens gewährleistet.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn an der vom Abstützkopf abgewandten Außenseite des Abstützbereichs des Nockenfolgers im Bereich der Durchgangsbohrung des Druckmittelzulaufs Mittel zum Auffangen von Druckmittel und zum Leiten des Druckmittels in die Durchgangsbohrung vorgesehen sind. Auf diese Weise kann das betriebsbedingt, insbesondere als Sprühnebel vorhandene Öl im Zylinderkopfbereich aus dem Motor- oder Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine zur Druckmittelversorgung genutzt werden.
Zum Auffangen von Druckmittel und Abführen desselben in die Durchgangsbohrung am Abstützbereich des Nockenfolgers kann zumindest ein mit diesem verbundenes Leitblech vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist das Leitblech trichterförmig oder mit einem V-förmigen Querschnittsprofil ausgebildet.
Zur einfachen Befestigung kann das Leitblech als eine den Abstützbereich des Nockenfolgers zumindest teilweise umfassende Blechklammer ausgebildet sein.
Dabei ist es möglich, das Leitblech einteilig mit einem Halteelement zur Befestigung des Abstützkopfes des Kolbens am Abstützbereich des Nockenfolger auszuführen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Kolben zwei im Gehäuse koaxial hintereinander angeordnete Kolbenteile auf. Hierbei ragt der Kolben an einem Kolbenoberteil aus dem Gehäuse am Abstützkopf heraus. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine interne Druckmittelrückführung im Abstützelement zwischen Vorratsraum und Hochdruckraum am Kolbenunterteil, wodurch sehr kurze Absinkzeiten des Kolbens in der Nockenhubphase erreicht werden.
Im Vorratsraum des Kolbenoberteils kann ausgehend von dessen vom Abstützkopf abgewandten Ende eine Hülse koaxial angeordnet sein, die sich im Vorratsraum bis in den Abstützkopf hinein erstreckt. In einer Einbaulage des Abstützelements schräg zur Horizontalen verhindert die Hülse ein Auslaufen des Druckmittels im Kolbenoberteil.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1 in einem Schnitt eine erfindungsgemäße Ventiltriebsbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 in einem Schnitt eine erfindungsgemäße Ventiltriebsbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 in einem Schnitt eine erfindungsgemäße Ventiltriebsbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem dritten Ausführungsbeispiel,
4 in einem Schnitt eine erfindungsgemäße Ventiltriebsbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem vierten Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Ventiltriebsbetätigungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in 1 zeigt einen hebelartigen Nockenfolger eines nicht weiter dargestellten Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine und ein hydraulisches Abstützelement zur Abstützung des Nockenfolgers. Das hydraulische Abstützelement weist ein topfartiges Gehäuse 1 auf, in dem ein zylindrischer Kolben geführt wird. Der Kolben ragt an einem Abstützkopf 2 aus dem Gehäuse 1 heraus, an dem der hebelartige Nockenfolger an einem Endbereich schwenkbeweglich abgestützt ist. Im Innern des Kolbens ist ein Vorratsraum 3 für Druckmittel zum hydraulischen Ventilspielausgleich ausgebildet.
Der Kolben ist zweiteilig mit einem Kolbenoberteil und einem Kolbenunterteil ausgeführt, wobei das Kolbenoberteil den Abstützkopf 2 aufweist. Kolbenoberteil und Kolbenunterteil sind koaxial hintereinander im Gehäuse 1 angeordnet. Dabei liegt das Kolbenoberteil an seinem vom Abstützkopf 2 abgewandten Ende auf dem Kolbenunterteil auf, das seinerseits über eine Rückstellfeder am geschlossenen Boden des Gehäuses 1 abgestützt ist. Der Vorratsraum 3 ist im Innern des Kolbenober- und Kolbenunterteils ausgebildet. Am Kolbenunterteil ist ein Rückschlagventil vorgesehen, das den Vorratsraum 3 mit einem im Gehäuse 1 gelegenen und vom Kolbenunterteil stirnseitig begrenzten Hochdruckraum für Druckmittel zum hydraulischen Ventilspielausgleich miteinander verbindet.
Der Nockenfolger ist als Schlepphebel ausgeführt und an einem Endabschnitt an einem kalottenförmigen Abstützbereich 4 am Abstützkopf 2 des Kolbens schwenkbeweglich abgestützt. Dabei ist das Abstützelement mit seinem Gehäuse 1 in einer Bohrung am nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine fixiert angeordnet. An seinem vom Abstützbereich 4 abgewandten Endabschnitt wirkt der Schlepphebel mit einem Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zusammen.
Der Abstützkopf 2 des Kolbens weist ausgehend von seinem stirnseitigen Ende eine zentrale axiale Durchgangsbohrung 5 auf, die einerseits mit einer Durchgangsbohrung 6 am Abstützbereich 4 korrespondiert und andererseits mit dem Vorratsraum 3 im Innern des Kolbens kommuniziert. Die Durchgangsbohrungen 5, 6 bilden einen Druckmittelzulauf zur Druckmittelversorgung des Vorratsraums 3 im Kolben des Abstützelements. Dabei kann sich das im Zylinderkopfbereich betriebsbedingt als Sprühnebel vorhandene oder von benachbarten Bauteilen abtropfende Öl aus dem Motor- bzw. Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine an der vom Abstützkopf 2 abgewandten Außenseite des Abstützbereichs 4 niederschlagen und durch Schwerkraftwirkung über die Durchgangsöffnung 6 und die korrespondierende Durchgangsöffnung 5 in den Vorratsraum 3 im Kolben gelangen. Auf diese Weise wird das im Zylinderkopfbereich der Brennkraftmaschine befindliche Öl zur Druckmittelversorgung des Abstützelements genutzt, so dass eine Druckmittelversorgung durch die Ölpumpe der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist. Denkbar ist allerdings auch, dass der Druckmittelzulauf an die Druckölversorgung der Brennkraftmaschine, beispielsweise über Schläuche, angeschlossen ist.
Durch die Ausgestaltung der Druckmittelversorgung am Abstützkopf 2 des Kolbens werden am Gehäuse 1 des Abstützelements Durchgangsöffnungen zur Druckmittelversorgung vermieden. Daher ist das Abstützelement in einer Einbaulage mit einem Einbauwinkel größer als etwa 30° bezogen auf die Horizontale gegen ein Auslaufen von Druckmittel durch das Gehäuse 1 geschützt.
Der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 6 am Abstützbereich 4 ist etwa doppelt so groß ausgeführt wie der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 5 am Abstützkopf 2 des Kolbens. Dadurch wird gewährleistet, dass während eines Verschwenkens des Schlepphebels im Betrieb die Durchgangsbohrungen 5, 6 sich ständig zumindest abschnittsweise in Überdeckung befinden und so ein Zulauf an Druckmittel in den Vorratsraum 3 gewährleistet ist. Alternativ können die Durchgangsbohrungen 5, 6 auch so ausgestaltet werden, dass diese während des Betriebs nur zeitweise in Überdeckung gelangen.
Die interne Druckmittelrückführung zwischen Hochdruckraum und Vorratsraum erfolgt über einen Leckagespalt 7 zwischen Außenmantel des Kolbenunterteils und Innenmantel des Gehäuses 1 und über mehrere sich radial erstreckende sickenförmige Vertiefungen 8 an der dem Kolbenoberteil zugewandten oberen Stirnseite des Kolbenunterteils. Die Vertiefungen 8 verbinden den Leckagespalt 7 mit dem Vorratsraum 3 im Kolbenunterteil. Dabei ist der Rand der oberen Stirnseite des Kolbenunterteils mit einer ringförmig umlaufenden Phase versehen, an der sich das im Leckagespalt strömende Druckmittel sammeln kann. Eine weitere Druckmittelrückführung wird durch eine ringförmig am Außenmantel des Kolbenoberteils ausgebildete Rücklaufnut 9 ermöglicht, die über eine Durchgangsbohrung 10 mit dem Vorratsraum 3 im Kolbenoberteil kommuniziert. Es ist auch denkbar, mehrere solcher mit einer oder mehrerer Durchgangsbohrungen versehene Rücklaufnuten am Kolbenoberteil vorzusehen.
2 zeigt ein hydraulisches Abstützelement für einen Schlepphebel in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dieser Ausgestaltung ist der Kolben einteilig ausgeführt. Dadurch wird eine Reduzierung der axialen Baulänge des Abstützelements erreicht. Die interne Druckmittelrückführung zwischen Vorratsraum 3 und Hochdruckraum erfolgt hierbei über einen Leckagespalt zwischen Außenmantel des Kolbens und Innenmantel des Gehäuses 1 und der Rücklaufnut 9 bzw. der Durchgangsbohrung 10 am Kolben.
In 3 ist in einem dritten Ausführungsbeispiel ein in Einbaulage schräg zur Horizontalen angeordnetes hydraulisches Abstützelement mit zweiteiligem Kolben dargestellt, dass zum Einsatz in einem V-Motor vorgesehen ist. Im Kolbenoberteil ist im Vorratsraum 3 ausgehend von dessen vom Abstützkopf 2 abgewandten Ende eine Hülse 11 eingesetzt, die im Vorratsraum 3 bis in den Bereich des Abstützkopfes 2 hineinreicht. Die Hülse 11 verhindert so in schräger Einbaulage ein Auslaufen des Druckmittels an der Durchgangsbohrung 10 im Kolbenoberteil.
In dem in 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind Auffang- und Leitmittel 12 an der vom Abstützkopf 2 abgewandten Außenseite des Abstützbereichs 4 des Nockenfolgers im Bereich der Durchgangsbohrung 6 vorgesehen. Diese dienen zum Auffangen des betriebsbedingt im Zylinderkopfbereich vorhandenen Öls und leiten dieses in die Durchgangsbohrung 6 am Abstützbereich 4 des Nockenfolgers. Der Ölstand des aufgefangenen Öls ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Auffang- und Leitmittel 12 sind hier als ein an der vom Abstützkopf 2 abgewandten Außenseite des Abstützbereichs 4 trichterförmig ausgeführtes Leitblech ausgebildet. Der Ölstand des am Leitblech aufgefangenen Öls ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Am Grund des Trichters ist eine Durchgangsöffnung 13 vorgesehen, die an der Außenseite des Abstützbereichs 4 mit der Durchgangsbohrung 6 korrespondiert.
Dabei bildet das Leitblech eine den Abstützbereich 4 am Ende des Nockenfolgers umfassende Blechklammer. Diese weist an ihrer dem Abstützkopf 2 zugewandeten Seite eine Öffnung auf, an der sie den Abstützkopf 2 des Kolbens an einer Einschnürung abschnittsweise umgreift, so dass dieser an dem kalottenförmigen Abstützbereich des Nockenfolgers gehalten wird. Auf diese Weise bildet das Leitblech zugleich einen Haltebügel für das Abstützelement, der insbesondere als Transportsicherung dient.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Abstützkopf
3: Vorratsraum
4: Abstützbereich
5: Durchgangsbohrung
6: Durchgangsbohrung
7: Leckagespalt
8: Vertiefung
9: Rücklaufnut
10: Durchgangsbohrung
11: Hülse
12: Mittel
13: Durchgangsöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008038792 A1 [0002]

Claims

Ventiltriebsbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem hebelartigen Nockenfolger und einem hydraulischen Abstützelement zur Abstützung des Nockenfolgers, wobei das hydraulische Abstützelement zumindest einen in einem Gehäuse (1) geführten Kolben mit zumindest einem Vorratsraum (3) für Druckmittel zum hydraulischen Ventilspielausgleich aufweist und der Kolben an einem aus dem Gehäuse (1) herausragenden Abstützkopf (2) mit einem Abstützbereich (4) des Nockenfolgers zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckmittelversorgung des Vorratsraums (3) ein Druckmittelzulauf am Abstützkopf (2) und am Abstützbereich (4) ausgebildet ist.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelzulauf durch zwei korrespondierende Durchgangsbohrungen (5, 6) am Abstützbereich (4) des Nockenfolgers und am Abstützkopf (2) des Kolbens gebildet wird.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Durchgangsbohrung (6) am Abstützbereich (4) des Nockenfolgers größer ist als der Durchmesser der Durchgangsbohrung (5) am Abstützkopf (2) des Kolbens.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der vom Abstützkopf (2) abgewandten Außenseite des Abstützbereichs (4) des Nockenfolgers im Bereich der Durchgangsbohrung (6) Mittel (12) zum Auffangen von Druckmittel und zum Leiten des Druckmittels in die Durchgangsbohrung (6) vorgesehen sind.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) zumindest ein mit dem Abstützbereich (4) des Nockenfolgers verbundenes Leitblech aufweisen.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech trichterförmig oder mit einem V-förmigen Querschnittsprofil ausgebildet ist.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech als eine den Abstützbereich (4) des Nockenfolgers zumindest teilweise umfassende Blechklammer ausgebildet ist.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech einteilig mit einem Halteelement zur Befestigung des Abstützkopfes (2) des Kolbens am Abstützbereich (4) des Nockenfolgers ausgebildet ist.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben zwei koaxial hintereinander im Gehäuse (1) angeordnete Kolbenteile aufweist, wobei der Kolben an einem Kolbenoberteil aus dem Gehäuse (1) am Abstützkopf (2) herausragt und der Vorratsraum (3) im Innern beider Kolbenteile angeordnet ist.
Ventiltriebsbetätigungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorratsraum (3) des Kolbenoberteils ausgehend von dessen vom Abstützkopf (2) abgewandten Ende eine Hülse (11) koaxial angeordnet ist, die sich bis in den Abstützkopf (2) hinein erstreckt.