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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, umfassend ein Bremskolbengehäuse, das in ein umliegendes Gehäuse eingeschraubt ist und ein stirnseitig zum Bremskolbengehäuse liegendes Ventilelement axial in eine Ausnehmung des Gehäuses drückt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Ventilelement für einen vorgenannten Ventiltrieb.
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Aus der
DE 10 2009 043 649 A1 geht ein hydraulischer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine hervor, bei dem zur Einstellung von Aufsetzgeschwindigkeiten schließender Gaswechselventile eine hydraulische Ventilbremse vorgesehen ist. Die hydraulische Ventilbremse umfasst ein Bremskolbengehäuse, in dem ein Kolben axial verschiebbar ist und das in ein umliegendes Gehäuse eingeschraubt ist. Stirnseitig des Bremskolbengehäuses liegt ein Ventilelement, das ein Rückschlagventil aufnimmt und über das Bremskolbengehäuse in eine Ausnehmung des umliegenden Gehäuses gedrückt wird, indem das Bremskolbengehäuse an einer Stirnseite mit einem umlaufenden Bund eines Ventilgehäuses des Ventilelements in Kontakt steht. Bei der Montage wird das Ventilelement beim Einschrauben des Bremskolbengehäuses über dieses in die Ausnehmung gepresst und dichtet dabei durch Kontakt mit einer Schulter des Gehäuses einen eingeschlossenen Raum ab.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem im Zuge einer Montage eine Spanbildung zwischen einem Bremskolbengehäuse und einem Ventilelement zuverlässig ausgeschlossen werden kann.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Ventilelement für einen hydraulischen Ventiltrieb ist Gegenstand der Ansprüche 5 bis 9.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein hydraulischer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine ein Bremskolbengehäuse, das in ein umliegendes Gehäuse eingeschraubt ist und ein stirnseitig zum Bremskolbengehäuse liegendes Ventilelement axial in eine Ausnehmung des Gehäuses drückt. Innerhalb des hydraulischen Ventiltriebes wird das Bremskolbengehäuse mit einem darin befindlichen Kolben dann in einem Rücklauf eines Nehmerzylinders des hydraulischen Ventiltriebes vorgesehen, über den bei Druckbeaufschlagung ein oder auch mehrere zugeordnete Gaswechselventile der Brennkraftmaschine geöffnet werden. Das Bremskolbengehäuse und der hierin befindliche Kolben fungieren dabei im Zusammenspiel mit dem stirnseitig liegenden Ventilelement als Ventilbremse, indem ein Entweichen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Nehmerzylinder nicht ungehindert erfolgen kann, sondern eine hubabhängige Drosselung vorgenommen wird. In der Folge werden Aufsetzgeschwindigkeiten der Gaswechselventile eingestellt, so dass diese beim Schließen nicht ungebremst in ihre Ventilsitze laufen.
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Das den Kolben aufnehmende Bremskolbengehäuse ist mit einem Außengewinde ausgestattet, über das es in eine Stufenbohrung des umliegenden Gehäuses eingeschraubt wird. Zu diesem Zweck ist das umliegende Gehäuse mit einem Innengewinde versehen. Ein Bodenbereich der Stufenbohrung definiert die Ausnehmung für die Aufnahme des Ventilelements, das stirnseitig zum Bremskolbengehäuse angeordnet ist und über das Bremskolbengehäuse im eingeschraubten Zustand in die Ausnehmung gedrückt wird.
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Erfindungsgemäß umfasst das Ventilelement bevorzugt ein Ventilgehäuse, das an einer Stirnseite eine Anlagefläche für den Kontakt mit dem Bremskolbengehäuse bildet. Besonders bevorzugt ist das Ventilgehäuse insgesamt hutähnlich gestaltet, wobei die Anlagefläche an einem umlaufenden Bund des Ventilgehäuses definiert ist. Das Ventilgehäuse kann ein- oder auch mehrteilig gestaltet sein. Ferner bildet das Ventilgehäuse an einer dem Bremskolbengehäuse abgewandt liegenden Seite eine Dichtfläche aus, mit der es beim Eindrücken in die Ausnehmung des Gehäuses mit einer Schulter des Gehäuses in Kontakt gelangt und einen gemeinsam mit der Ausnehmung eingeschlossenen Raum abdichtet.
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„Axial” bedeutet im Rahmen der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse der das Bremskolbengehäuse und das Ventilelement aufnehmenden Bohrung des umliegenden Gehäuses, wobei auf dieser Längsmittelachse im montierten Zustand auch die Längsmittelachsen des Bremskolbengehäuses und des Ventilelements liegen.
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Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass das Bremskolbengehäuse und das Ventilelement in Umfangsrichtung formschlüssig dadurch miteinander verbunden sind, dass mindestens ein Verdrehsicherungselement am Bremskolbengehäuse oder am Ventilelement ausgestaltet ist und in eine stirnseitige Ausnehmung des Ventilelements oder des Bremskolbengehäuses einfasst.
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Mit anderen Worten ist also entweder am Bremskolbengehäuse oder am Ventilelement ein Verdrehsicherungselement vorgesehen, das an dem jeweils anderen Bauteil, also dem Ventilelement oder dem Bremskolbengehäuse in eine Ausnehmung einfasst, die stirnseitig an dem anderen Bauteil ausgestaltet ist. Durch dieses Einfassen wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bremskolbengehäuse und dem Ventilelement in Umfangsrichtung ausgestaltet; die beiden Bauteile können also nicht relativ zueinander verdreht werden.
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Eine derartige Ausgestaltung eines hydraulischen Ventiltriebes hat den Vorteil, dass es aufgrund der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Bremskolbengehäuse und dem Ventilelement und deren hierdurch in Umfangsrichtung hervorgerufener drehfester Verbindung beim Einschrauben des Bremskolbengehäuses nicht zu Relativverdrehungen zwischen beiden Bauteilen kommen kann. Dadurch wird verhindert, dass Späne entstehen, die ihre Ursache ansonsten in einem Abgleiten der Stirnseite des Bremskolbengehäuses auf dem stillstehenden oder langsamer rotierenden Ventilelement beim Einschrauben haben. Denn beim Einschrauben des Bremskolbengehäuses in das Gehäuse kann es ab einem Kontakt des Bremskolbengehäuses mit dem stirnseitig hierzu liegenden Ventilelement aufgrund scharfkantiger Übergänge an der Stirnseite des Bremskolbengehäuses zum Aufschieben von Spänen kommen, die im Folgenden in das Hydrauliksystem gelangen und dort für Probleme sorgen können. Dies ist dann der Fall, wenn sich das stirnseitig liegende Ventilelement beim Einschrauben des Bremskolbengehäuses nicht mit diesem mitbewegt, sondern in der Ausnehmung des Gehäuses stillsteht oder langsamer dreht. Durch die drehfeste Koppelung zwischen Bremskolbengehäuse und Ventilelement wird ein relatives Abgleiten der beiden Bauteile aufeinander zuverlässig unterbunden, so dass es eben nicht zu einer Spanbildung zwischen beiden Bauteilen kommen kann.
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Im Unterschied dazu besteht im Falle der
DE 10 2009 043 649 A1 keine Verbindung zwischen Bremskolbengehäuse und Ventilelement in Umfangsrichtung, so dass die beiden Bauteile beim Einschrauben des Bremskolbengehäuses relativ zueinander verdreht werden können. Insofern kann es zu dem bereits im Vorfeld beschriebenen Effekt kommen, dass das Bremskolbengehäuse beim Einschrauben auf dem in der Ausnehmung des Gehäuses liegenden Ventilelement abgleitet und es zu einer Spanbildung zwischen beiden Bauteilen kommt.
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Im Sinne der Erfindung kann das Verdrehsicherungselement entweder auf Seiten des Bremskolbengehäuses oder auf Seiten des Ventilelements ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt ist das Verdrehsicherungselement allerdings am Ventilelement vorgesehen, wobei hierzu an einer Stirnseite eines Ventilgehäuses des Ventilelements eine Anlagefläche für den Kontakt mit dem Bremskolbengehäuse gebildet ist und an der Stirnseite das Verdrehsicherungselement ausgestaltet ist. Gegenüber dieser Anlagefläche steht das Verdrehsicherungselement dann vor und dient dem Einfassen in die stirnseitige Ausnehmung am Bremskolbengehäuse, um ab dem Einfassen eine formschlüssige Verbindung mit dem Bremskolbengehäuse auszubilden. Erfindungsgemäß können auch mehrere Verdrehsicherungselemente vorgesehen sein, die entweder auf Seiten des Bremskolbengehäuses oder auf Seiten des Ventilelements oder auch wechselseitig an beiden vorgesehen sind. Jedem der Verdrehsicherungselemente ist dann eine stirnseitige Ausnehmung zugeordnet, in die das jeweilige Element zur Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindung einfassen kann.
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Besonders bevorzugt steht das Verdrehsicherungselement am Bremskolbengehäuse oder am Ventilelement in Richtung des Ventilelements bzw. des Bremskolbengehäuses vor, es ist also in Längsrichtung vorstehend am Bremskolbengehäuse oder am Ventilelement ausgebildet. Prinzipiell könnte ein Formschluss aber auch durch ein radial vorstehendes Verdrehsicherungselement ausgestaltet werden, wobei dann die zugehörige Ausnehmung am jeweils anderen Bauteil entsprechend auszugestalten ist.
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Im Rahmen der Erfindung kann das Verdrehsicherungselement jegliche Kontur haben, die im Zusammenspiel mit der stirnseitigen Ausnehmung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bremskolbengehäuse und dem Ventilelement bildet. Es darf also nicht zu einem Ausgleiten des Verdrehsicherungselements aus der Ausnehmung in Umfangsrichtung kommen, wobei dies in Einschraubrichtung des Bremskolbengehäuses ausreichend ist, da eine Relativverdrehung zwischen Bremskolbengehäuse und Ventilelement nur beim Einschrauben des Bremskolbengehäuses in das umliegende Gehäuse sicherzustellen ist.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung steht das Verdrehsicherungselement als starres Element vor. In diesem Fall ist das Verdrehsicherungselement starr am Bremskolbengehäuse oder am Ventilelement ausgestaltet, wobei eine Montage gerichtet zu erfolgen hat. Die beiden Komponenten Bremskolbengehäuse und Ventilelement müssen also zunächst zueinander positioniert werden, bevor das Bremskolbengehäuse in das umliegende Gehäuse eingeschraubt wird. Dazu wird das Ventilelement von vornherein gemeinsam mit dem Bremskolbengehäuse eingesetzt und nicht vorab in die zugehörige Ausnehmung des Gehäuses eingelegt.
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Entsprechend einer hierzu alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit steht das Verdrehsicherungselement als federndes Element vor. Hierdurch kann eine Schnappverbindung zwischen beiden Bauteilen realisiert werden, indem das Verdrehsicherungselement ab einem Kontakt der Stirnseite des Bremskolbengehäuses mit dem Ventilelement zunächst zurückgedrückt wird, bis es entsprechend in Umfangsrichtung mit der zugehörigen Ausnehmung überdeckt und in diese einfassen kann. Insofern ist in diesem Fall keine gerichtete Montage erforderlich; das Ventilelement kann also zunächst in die Ausnehmung eingelegt werden und anschließend das Bremskolbengehäuse in das Gehäuse eingeschraubt werden. Ist das Verdrehsicherungselement dann seitens des Ventilelements ausgestaltet, so steht es als federndes Element gegenüber der Anlagefläche am Ventilgehäuse des Ventilelements vor und kann an die Anlagefläche angelegt werden. Wesentlich für die Erfindung ist dabei, dass es beim Einschrauben des Bremskolbengehäuses nicht zu einer plastischen Verformung des federnden Elements kommt, dieses also nach wie vor in die zugehörige Ausnehmung einschnappen kann.
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In Weiterbildung der Erfindung, bei der das Verdrehsicherungselement seitens des Ventilelements vorgesehen ist, ist die Ausnehmung durch einen stirnseitig am Bremskolbengehäuse offenen Durchflussquerschnitt gebildet. Es wird in diesem Fall für die Ausbildung der formschlüssigen Verbindung auf eine ohnehin am Bremskolbengehäuse vorgesehene Ausnehmung in Form des Durchflussquerschnitts zurückgegriffen, so dass hier fertigungstechnisch keine gesonderte Ausnehmung auszugestalten ist. Insofern kann die formschlüssige Verbindung mit niedrigem Herstellungsaufwand realisiert werden.
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Es ist eine weitere Ausführungsform eines Ventilelements mit Verdrehsicherungselement, dass das Verdrehsicherungselement radial außenliegend an der Anlagefläche des Ventilgehäuses ausgestaltet ist. Hierdurch kann das Verdrehsicherungselement auf einfache Art und Weise durch Umformen eines Teils der Anlagefläche realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit eines Ventilelements besteht das Ventilgehäuse aus mehreren Teilen, die miteinander verbunden sind und dabei ein zwischenliegendes Rückschlagventil aufnehmen. Dabei ist ein dem Kontakt mit dem Bremskolbengehäuse dienender Teil des Ventilgehäuses an seiner Anlagefläche mit dem Verdrehsicherungselement ausgestattet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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1 eine Schnittdarstellung eines Bereichs eines hydraulischen Ventiltriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung, gezeigt im Bereich einer hydraulischen Ventilbremse;
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2 eine Draufsicht auf die Ventilbremse aus 1;
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3 eine geschnittene Teilansicht eines Bereichs eines hydraulischen Ventiltriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, gezeigt im Bereich einer hydraulischen Ventilbremse; und
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4 eine Draufsicht auf den Bereich aus 3.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Bereichs eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Ventiltriebs entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung, gezeigt im Bereich einer hydraulischen Ventilbremse, wie sie dem Fachmann von der Funktionsweise her prinzipiell bekannt ist, so zum Beispiel aus der
DE 10 2009 043 649 A1 .
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Der hydraulische Ventiltrieb umfasst ein Bremskolbengehäuse
1, in dem ein Kolben
2 axial verschiebbar aufgenommen ist, wobei der Kolben
2 mehrere Bohrungen
3 und einen axial stirnseitig offenen Durchflussquerschnitt
4 hubabhängig verdeckt und damit einen Querschnitt verändert, über den Hydraulikflüssigkeit aus dem Bremskolbengehäuse
1 entweichen kann. Insgesamt wird hierdurch die Aufsetzgeschwindigkeit eines oder mehrerer Gaswechselventile bei deren Schließen eingestellt, wie dies prinzipiell in der
DE 10 2009 043 649 A1 sowie dem hierin zitierten Stand der Technik beschrieben ist.
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Das Bremskolbengehäuse 1 ist mit einem Außengewinde 5 in eine Stufenbohrung 6 eines – nur teilweise dargestellten – Gehäuses 7 eingeschraubt und steht stirnseitig mit einem Ventilelement 8 in Kontakt, das über das Bremskolbengehäuse 1 in eine bodenseitige Ausnehmung 9 der Stufenbohrung 6 gedrückt wird und dabei einen gemeinsam mit der Ausnehmung 9 eingeschlossenen Raum 10 abdichtet.
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Wie aus 1 zudem zu erkennen ist, ist das Ventilelement 8 mit einem Rückschlagventil 11 ausgestattet, das zwischen mehreren Gehäuseteilen 12 und 13 eines Ventilgehäuses 14 des Ventilelements 8 aufgenommen ist. Die Gehäuseteile 12 und 13 weisen jeweils eine hutartige Gestalt auf, wobei der dem Bremskolbengehäuse 1 abgewandt liegende Gehäuseteil 13 eine umlaufende Anlagefläche 15 für den Kontakt mit einer Schulter 16 des Gehäuses 7 bildet, während der dem Bremskolbengehäuse 1 zugewandt liegende Gehäuseteil 12 an einem umlaufenden Bund 17 eine Anlagefläche 18 für den Kontakt mit dem Bremskolbengehäuse 1 definiert.
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Als Besonderheit ist der Gehäuseteil 12 radial außen an der Anlagefläche 18 mit einem in Richtung des Bremskolbengehäuses 1 vorstehenden, starren Verdrehsicherungselement 19 ausgestattet, das seitens des Bremskolbengehäuses 1 in den zur Stirnseite des Bremskolbengehäuses 1 hin offenen Durchflussquerschnitt 4 einfasst. Gemeinsam mit der Draufsicht aus 2 ist zu erkennen, dass das Verdrehsicherungselement 19 im Zusammenspiel mit dem Durchflussquerschnitt 4 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bremskolbengehäuse 1 und dem Gehäuseteil 12 des Ventilelements 8 in Umfangsrichtung ausbildet, so dass das Bremskolbengehäuse 1 und das Ventilelement 8 drehfest miteinander gekoppelt sind. Aus 2 ist zudem zu erkennen, dass das Verdrehsicherungselement 19 in Umfangsrichtung eine rechteckförmige Gestalt aufweist.
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Beide Komponenten werden derartig im Gehäuse 7 montiert, dass das Ventilelement 8 zunächst auf das Bremskolbengehäuse 1 aufgesetzt und im Anschluss daran gemeinsam mit diesem in das Gehäuse 7 eingeschraubt wird. Hierdurch kann sich beim Einschrauben des Bremskolbengehäuses 1 in das Gehäuse 7 keine Relativverdrehung zwischen dem Bremskolbengehäuse 1 und dem Ventilelement einstellen. Dies könnte ansonsten eine Spanbildung zur Folge haben, die ihre Ursache in einem Abgleiten der Stirnseite des Bremskolbengehäuses 1 auf der Anlagefläche 18 hätte.
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Aus den 3 und 4 geht eine Teilansicht eines hydraulischen Ventiltriebs entsprechend der zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, wobei diese im Wesentlichen der vorhergehenden Variante gemäß den 1 und 2 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass ein Verdrehsicherungselement 20, das an der Anlagefläche 18 des Gehäuseteils 12 axial vorsteht, nicht als starres Element gestaltet ist, sondern als federndes Bauteil vorliegt. So kann dieses Verdrehsicherungselement 20 ab Kontakt mit dem Bremskolbengehäuse 1 bei noch fehlender Überdeckung mit dem Durchflussquerschnitt 4 in Umfangsrichtung zunächst an die Anlagefläche 18 angedrückt werden, bis es zu der Überdeckung mit dem Durchflussquerschnitt 4 kommt. Ab dieser Überdeckung schnappt das Verdrehsicherungselement 20 dann in den Durchflussquerschnitt 4 ein und sorgt wiederum für die formschlüssige Kopplung des Bremskolbengehäuses 1 mit dem Ventilelement 8.
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Insofern kann eine Montage im Falle des hydraulischen Ventiltriebes gemäß den 3 und 4 so erfolgen, dass das Ventilelement 8 zunächst in die zugehörige Ausnehmung 9 des Gehäuses 7 eingelegt und dann erst das Bremskolbengehäuse 1 in das Gehäuse 7 eingeschraubt wird. Ab Einschnappen des Verdrehsicherungselements 20 kommt es dann wiederum zu der drehfesten Kopplung der beiden Bauteile, so dass das Entstehen von Spänen zwischen diesen ausgeschlossen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremskolbengehäuse
- 2
- Kolben
- 3
- Bohrung
- 4
- Durchflussquerschnitt
- 5
- Außengewinde
- 6
- Stufenbohrung
- 7
- Gehäuse
- 8
- Ventilelement
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Raum
- 11
- Rückschlagventil
- 12
- Gehäuseteil
- 13
- Gehäuseteil
- 14
- Ventilgehäuse
- 15
- Anlagefläche
- 16
- Schulter
- 17
- Bund
- 18
- Anlagefläche
- 19
- Verdrehsicherungselement
- 20
- Verdrehsicherungselement
