DE102012211458B3

DE102012211458B3 - Deckel mit Ölspeicherfunktionalität für ein Gehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebes eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102012211458B3
Application number: DE102012211458A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kremer; Michael Haas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: EP2870329A1; EP2870329B1; US20150184559A1; WO2014005999A1; CN104411926A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Deckel (01) mit integrierter Ölspeicherfunktionalität für ein Gehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebes für mindestens ein Einlassventil eines Verbrennungsmotors. Erfindungsgemäß ist eine Ölspeicherkavität (02) je Zylinder des Verbrennungsmotors unmittelbar auf dem Deckel (01) angefügt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Deckel für ein Gehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebes eines Verbrennungsmotors mit integrierter Ölspeicherfunktionalität gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Elektrohydraulische Ventiltriebe sind bereits seit längerer Zeit bekannt und beispielsweise in EP 0 446 065 A2 , DE 3 834 882 A1 und EP 0 317 364 A1 beschrieben.
Ein weiterer elektrohydraulischer Ventiltrieb ist das von FIAT entwickelte UniAir Prinzip, wie es beispielsweise aus der EP 0 803 642 A1 bekannt ist.
MultiAir ist eine Weiterentwicklung des UniAir-Systems. Es übernimmt die Ventilsteuerung auf der Einlass-Seite und macht so die entsprechende Nockenwelle überflüssig. Jeder Zylinder verfügt dabei über ein eigenes Hydrauliksystem mit einer separaten Hydraulikkammer. Eine zusätzliche Nocke an der Auslassnockenwelle übermittelt das Ventilspiel auf mechanischem Wege an das Muti-Air-System. Ist das elektronisch gesteuerte Magnetventil an der Hydraulikkammer geschlossen, ist kein Ölfluss möglich und die Hydraulikkammer verhält sich wie ein starres Bauteil. In diesem Fall verläuft das Ventilspiel vergleichbar einem konventionellen System. Ist hingegen das Magnetventil an der Hydraulikkammer geöffnet, sind Nocken und Ventile mechanisch voneinander getrennt. Die Einlassventile folgen nun nicht mehr dem Rhythmus der Nocken sondern schließen durch Federkraft. In diesem Fall steuert eine ausgefeilte Mechatronik über Magnetventile die Einlassventile abgestimmt auf die spezifische Fahrsituation. Damit wird die Luftzufuhr in die Zylinder optimal an die tatsächlichen Anforderungen angepasst, was insbesondere im Teillastbereich die Effizienz des Verbrennungsmotors nachhaltig steigert. Ein Steuergerät managt dabei die komplexe Mechatronik, wobei durch das Zusammenspiel von Mechanik und Elektronik in Sekundenbruchteilen die Ventilstellung angepasst wird.
Allen diesen elektrohydraulischen Systemen ist gemein, dass möglichst keine Luft in den Hochdruckraum des Hydrauliksystems gelangen darf. Weiterhin ist ein Ölreservoir erforderlich, um vorgegebene Stillstandszeiten und Startprozeduren erfüllen zu können.
Beim MultiAir-System ist das Ölreservoir als einteilige Haube mit tiefgezogenen Ölspeicherkavitäten gestaltet, die auf den Deckel des Motorgehäuses aufgeschraubt ist und mit einer Sickendichtung gegenüber dem Deckel abgedichtet ist. Der Deckel ist gegenüber dem MultiAir-Gehäuse mit einer Siebdruckdichtung abgedichtet und mit dem Gehäuse verschraubt.
Aufgrund von Fertigungsvorgaben und begrenzter Umformgrade ist die volumenmäßig großzügige Gestaltung des Ölreservoirs auf der Haube bei einer einteiligen Haube nicht oder kaum möglich. Der Fertigungs- und Montageaufwand ist relativ hoch.
Die Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, das Ölreservoir eines elektrohydraulischen Ventiltriebes in seiner Herstellung zu vereinfachen und die volumenmäßige Gestaltung zu optimieren.
Die Aufgabe wird durch einen Deckel für ein Gehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ebenso wird als Problemlösung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Deckels in Anspruch 10 angegeben.
Ein Gehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebes eines Verbrennungsmotors, nachfolgend MultiAir-Gehäuse genannt, wird durch einen Deckel verschlossen, auf dem erfindungsgemäß eine Ölspeicherkavität je Zylinder des Verbrennungsmotors direkt angeschlossen ist.
Der Deckel schließt dabei den Mitteldruckraum des Gehäuses des Ventiltriebes ab und besitzt eine Blendenöffnung zum Ölspeicherreservoir, durch die während des Betriebes des Motors Luft entweichen kann. Dabei wird ständig auch Öl in das Ölspeicherreservoir transportiert, welches im Betriebszustand quasi immer mit Öl gefüllt ist. Wenn der Motor stillsteht und das Öl abkühlt und sich im Mitteldruckraum zusammenzieht, kann aus dem Ölspeicherreservoir aufgrund der Schwerkraft wieder Öl durch die Blendenöffnung in den Mitteldruckraum zurückfließen.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass zumindest eine Dichtung, die bisher zwischen dem Deckel und der einteiligen Haube erforderlich ist, entfallen kann. Weiterhin entfällt das Anschrauben und Dichten der Haube auf dem Deckel. Dies bedeutet ein deutliche Material- und Kostenersparnis sowohl bei der Herstellung, als auch bei der Montage der Ventilsteuereinrichtung.
Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass je Motortyp und Platzangebot im Motorraum auf einfache Weise das Volumen der Ölspeicherkavitäten selbst für einzelne Zylinder variiert werden kann. Die Ölspeicherkavitäten können in ihrer Form und in ihrem Volumen dem zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden und ihn maximal nutzen. Dabei bietet sich an, bei mehreren Öl-speicherkavitäten je Deckel diese als Gleichteil auszuführen, um entsprechende Stückzahlen fertigen zu können. Durch die Separierung wird der mögliche Umformgrad erhöht, was der Formgebung und der möglichen Größe (Volumen) der Ölspeicherkavitäten zugutekommt.
Vorzugsweise sind der Deckel und die Ölspeicherkavität aus Stahlblech hergestellt und miteinander verlötet. Dabei werden der Deckel und die darin benötigten Öffnungen aus einem Stahlblech gestanzt. Die Ölspeicherkavitäten werden vorzugsweise durch Tiefziehen eines Stahlbandes hergestellt, anschließend am Bund beschnitten und mittels Planschlag auf die geforderte Ebenheit gebracht. Das Fügen der Kavitäten am Deckel erfolgt beispielsweise mittels Löten im Durchlaufofen. Andere Fügetechnologien, wie beispielsweise Laserschweißen, Plasmatronschweißen oder dergleichen sind ebenfalls möglich, solange die Ebenheit des Deckels beim Fügeverfahren weitgehend erhalten bleibt bzw. nur ein minimaler Verzug des Deckels erfolgt. Die Ebenheit des Deckels ist bei bestimmten Dichtungskonzepten zum Gehäuse hin (z. B. mittels Sickendichtung) definiert und muss entsprechend eingehalten werden.
Es ist weiterhin möglich, den Deckel und/oder die Ölspeicherkavitäten aus einem den technischen Anforderungen genügenden Kunststoff oder einem anderen Werkstoff zu fertigen und entsprechend zu fügen. Der Fachmann kann dabei das geeignete Fertigungs- und Fügeverfahren (z. B. Thermoumformen, Kleben, Ultraschallschweißen oder andere) auswählen.
Der Deckel kann in an sich bekannter Weise Haltenasen z. Bsp. als Transportsicherung für Schlepphebel aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Deckel im Bereich der Ölspeicherkavität eine Vertiefung auf, an deren tiefsten Punkt die Blendenöffnung vorgesehen ist. Die Vertiefung kann beispielsweise durch Prägen des Deckels hergestellt sein und ist vorzugsweise rinnen- oder trichterförmig. Diese Ausführungsform biete den Vorteil, dass auch bei ungünstigen Systempositionen (z. B. Schrägstellung des Kraftfahrzeuges) das gesamte Volumen der Ölspeicherkavität in den Mitteldruckraum des MultiAir-Gehäuses zurück fließen kann.
In an sich bekannter Weise besitzt die Ölspeicherkavität an ihrer Oberseite ein Entlüftungsloch. Dieses kann vor oder nach der Formgebung der Kavität in das Material eingebracht werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, bei der Deckel und Ölspeicherkavität aus Stahl bestehen, lässt sich durch folgende Verfahrensschritte herstellen:

– Stanzen des Deckels aus einem Stahlblech;
– Prägen von Durchsetzungen auf dem Stahlblech;
– Herstellen mindestens einer Blendenöffnung je Ölspeicherkavität im Deckel;
– Tiefziehen von einzelnen Ölspeicherkavitäten aus einem Stahlband;
– Herstellen eines Entlüftungsloches in den Ölspeicherkavitäten;
– Vereinzeln der Ölspeicherkavitäten;
– Benetzen der Ölspeicherkavitäten mit einer Lötpaste an deren Rand;
– Aufsetzen des Randes der Ölspeicherkavitäten auf Halteabschnitte des Deckels;
– Fügen der Ölspeicherkavitäten auf dem Deckel durch Löten in einem Durchlaufofen.

Die Reihenfolge der Verfahrensschritte kann dabei selbstverständlich an die technologischen Erfordernisse angepasst werden. Gegebenenfalls können auch Zwischenschritte eingefügt werden, wenn dies erforderlich ist. Selbstverständlich kann der Fachmann das Verfahren an die zu verwendenden Materialien für den Deckel und die Ölspeicherkavitäten anpassen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Deckels für ein Gehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebes eines 4-Zylinder-Motors in einer räumlichen Darstellung;
2 den in 1 gezeigten Deckel in einer Draufsicht;
3 den in 1 gezeigten Deckel in einer Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie A-A in 2;
4 den in 1 gezeigten Deckel in einer Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie B-B in 2;
5 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Deckels mit einer Vertiefung in einer Längsschnittdarstellung.
1 zeigt eine räumliche Darstellung eines Deckels 01 für einen elektrohydraulischen Ventiltrieb eines 4-Zylinder-Motors. 2 ist eine Draufsicht auf den Deckel gemäß 1. Anhand dieser beiden Figuren wird nachfolgend eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Vier einzelne Ölspeicherkavitäten 02 sind auf dem Deckel 01 befestigt. Dabei ist jedem Zylinder des Motors eine der Ölspeicherkavitäten 02 zugeordnet und auf dem Deckel 01 so angeordnet, dass sie sich oberhalb eines Mitteldruckraumes einer Magnetventileinrichtung des Ventiltriebes befindet, wenn der Deckel 01 das nicht dargestellte MultiAir-Gehäuse verschließt. Dabei wird vorzugsweise zwischen MultiAir-Gehäuse und Deckel 01 eine Dichtung vorgesehen, die beispielsweise eine Siebdruckdichtung, Sickendichtung oder andere geeignete Dichtung sein kann.
Rechts in 1 ist eine einzelne Ölspeicherkavität vor der Verbindung mit dem Deckel 01 gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass auf dem Deckel 01 Durchsetzungen 03 eingeprägt sind, die dazu dienen, die Ölspeicherkavität 02 vor dem endgültigen Fügen mit dem Deckel 01 richtig zu positionieren und zu fixieren.
Zwei Blendenöffnungen 04 sind in den Deckel 01 im Bereich der Ölspeicherkavität 02 eingebracht. Die Blendenöffnungen 04 dienen beim Betrieb des Motors der Entlüftung des Mitteldruckraumes des nicht dargestellten MuliAir-Gehäuses und beim Stillstand des Motors erlauben sie einen Rückfluss des Öls aus der Ölspeicherkavität 02 in das MultiAir-Gehäuse. Die Anzahl der Blendenöffnungen kann variieren.
Der Deckel 01 besitzt in an sich bekannter Weise Haltenasen 06, welche als Transportsicherungen für Schlepphebel zur Betätigung einer Pumpe des elektrohydraulischen Ventiltriebes durch den Nocken, dienen.
Die Ölspeicherkavitäten 02 weisen auf ihrer Oberseite jeweils eine Entlüftungsöffnung 07 auf.
Der Deckel 01 weist mehrere Bohrungen 08 auf, die dazu dienen, den Deckel auf dem MultiAir-Gehäuse vorzugsweise durch Schrauben zu befestigen.
Anhand der 3 und 4 wird nun ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Deckel beschrieben. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 2; 4 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B in 2.
Die Ölspeicherkavität 02 wird zunächst oberhalb des Deckels 01 so angeordnet, dass die Blendenöffnungen 04 und die Durchsetzungen 03 sich unterhalb der Grundfläche der Ölspeicherkavität 02 befinden. Dann wird die zunächst an einem Bund 11 mit Lotpaste oder dergleichen vorbehandelte Ölspeicherkavität 02 auf den Deckel 01 aufgesetzt, wie es durch den Pfeil 12 angedeutet ist. Die Ölspeicherkavität 02 wird bis zum endgültigen Fügen durch ein Lot 13 mittels der Durchsetzungen 03 in Position gehalten. Der Fügevorgang selbst kann durch Löten in einem Durchlaufofen erfolgen.
5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei der im Deckel 01 im Bereich der Ölspeicherkavität 02 eine Vertiefung 14, beispielsweise durch Prägen erzeugt wurde. Die Vertiefung 14 ist vorzugsweise trichterförmig ausgebildet.
Am tiefsten Punkt der Vertiefung 14 ist die mindestens eine Entlüftungsblende 06 angeordnet. So ist sichergestellt, dass auch in ungünstigen Lagen des Motors nahezu das gesamte Öl aus der Ölspeicherkavität 02 selbsttätig in das Gehäuse zurück laufen kann.
Bezugszeichenliste

01: Deckel
02: Ölspeicherkavität
03: Durchsetzung
04: Blendenöffnung
05
06: Haltenase
07: Entlüftungsöffnung
08: Bohrung
09
10
11: Bund
12: Pfeil Montagerichtung
13: Lot
14: Vertiefung

Claims

Deckel (01) mit integrierter Ölspeicherfunktionalität für ein Gehäuse eines elektrohydraulischen Ventiltriebes für mindestens ein Einlassventil eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Ölspeicherkavität (02) je Zylinder des Verbrennungsmotors unmittelbar auf dem Deckel (01) angefügt ist.
Deckel (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einen gestanzten Stahlblech besteht.
Deckel (01) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölspeicherkavität (02) aus tiefgezogenem Stahlblech besteht.
Deckel (01) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölspeicherkavität (02) auf den Deckel aufgelötet ist.
Deckel (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (01) und die Ölspeicherkavität (02) aus Kunststoff bestehen.
Deckel (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Blendenöffnung (04) auf dem Deckel (01) unterhalb jeder Ölspeicherkavität (02) vorgesehen ist.
Deckel (01) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er im Bereich der Ölspeicherkavität (02) eine Vertiefung (14) aufweist und die Blendenöffnung (04) an einem tiefsten Punkt der Vertiefung (14) vorgesehen ist.
Deckel (01) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (14) rinnenförmig oder trichterförmig ist.
Deckel (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölspeicherkavität (02) an ihrer Oberseite eine Entlüftungsöffnung (07) besitzt.
Verfahren zum Herstellen eines Deckels (01) mit integrierter Ölspeicherfunktionalität für ein Gehäuse einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors, folgende Schritte umfassend: – Stanzen des Deckels (01) aus einem Stahlblech; – Prägen von Durchsetzungen (03) auf dem Stahlblech; – Herstellen mindestens einer Blendenöffnung (04) je Ölspeicherkavität (02) im Deckel (01); – Tiefziehen von einzelnen Ölspeicherkavitäten (02) aus einem Stahlband; – Herstellen einer Entlüftungsöffnung (07) in den Ölspeicherkavitäten (02); – Vereinzeln der Ölspeicherkavitäten (02) vom Stahlband; – Bestreichen der Ölspeicherkavitäten (02) mit einer Lötpaste an deren Bund (11); – Aufsetzen des Randes der vereinzelten Ölspeicherkavitäten auf Halteabschnitte des Deckels; – Fügen der Ölspeicherkavitäten (02) auf dem Deckel (01) durch Löten in einem Durchlaufofen.