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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Abstützelement eines schaltbaren Schleppehebels für einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem topfzylindrischen Gehäuse und einem darin axialbeweglich geführten hohlzylindrischen Kolben, der axial innen über eine Druckfeder an der Bodenwand des Gehäuses abgestützt ist, der axial außen mit einem halbkugelförmigen Lagerkopf zur Abstützung des Schlepphebels versehen ist, und dessen Innenraum über radiale Durchtrittsöffnungen und mindestens eine Nut in den Seitenwänden des Gehäuses sowie des Kolbens mit einer Druckleitung im Motorgehäuse des Verbrennungsmotors verbunden ist, bei dem der Innenraum über ein Rückschlagventil mit einem zwischen dem Kolben und der Bodenwand des Gehäuses eingeschlossenen Hochdruckraum verbindbar ist, und bei dem der Innenraum über eine Zentralbohrung in dem Lagerkopf mit einer Schaltdruckleitung des Schlepphebels verbunden ist.
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Der Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors hat die Funktion, den Hub der Nocken einer Nockenwelle auf die Gaswechselventile zu übertragen, also die Ein- und Auslassventile des Verbrennungsmotors entsprechend den Hubverläufen der betreffenden Nockenbahnen zu öffnen und zu schließen. Der geometrische Verlauf der Nockenbahnen kann jeweils über einen Schlepphebel abgegriffen und auf das zugeordnete Gaswechselventil übertragen werden, welcher an einem Ende über ein Abstützelement an einem Gehäuse des Verbrennungsmotors, wie Motorgehäuse oder Zylinderkopf, abgestützt ist, sowie an dem anderen Ende mit dem Schaftende des zugeordneten Gaswechselventils in Kontakt steht. Der Abgriff der Geometrie der Nockenbahnen kann jeweils in Form eines Gleitabgriffs über einen Gleitkontakt eines an dem Schlepphebel befestigten oder angeformten Gleitschuhs oder in Form eines Rollenabgriffs über einen Wälzkontakt einer drehbar an dem Schlepphebel gelagerten Rolle erfolgen. Schaltbare Schlepphebel können in Verbindung mit einer Zylinderabschaltung zur Deaktivierung von Gaswechselventilen oder im Rahmen eines variablen Ventiltriebs zur Hubumschaltung von Gaswechselventilen verwendet werden.
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Für die Zufuhr von Drucköl für eine Spielausgleichsfunktion des Abstützelementes und die Schaltfunktion des Schlepphebels wird besonders dann, wenn die Umschaltung des zugeordneten Schlepphebels schon bei niedrigen Motordrehzahlen erfolgen soll, üblicherweise ein zweiflutiges Abstützelement verwendet. Bei einem derartigen Abstützelement erfolgt die Zufuhr des Drucköls über zwei vertikal beabstandet in die Gehäusebohrung des Motorgehäuses einmündende Druckleitungen. Der Innenraum des Kolbens ist über ein Schottblech in einen unteren Vorratsdruckraum und einen oberen Vorratsdruckraum unterteilt. Der untere Vorratsdruckraum des Kolbens ist für die Spielausgleichsfunktion des Abstützelementes vorgesehen und steht über Durchtrittsöffnungen und mindestens eine Nut in den Seitenwänden des Gehäuses und des Kolbens mit der unteren Druckleitung des Motorgehäuses in Verbindung. Der obere Vorratsdruckraum des Kolbens ist für die Schaltfunktion des Schlepphebels vorgesehen und steht über Durchtrittsöffnungen und mindestens eine Nut in den Seitenwänden des Gehäuses und des Kolbens mit der oberen Druckleitung des Motorgehäuses sowie über eine Zentralbohrung in dem Lagerkopf des Kolbens mit einer Schaltdruckleitung des Schlepphebels in Verbindung. Bekannte Ausführungen eines zweiflutigen Abstützelementes sind zum Beispiel in der
DE 103 30 510 A1 und in der
DE 10 2006 045 017 A1 beschrieben.
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Nachteilig an zweiflutigen Abstützelementen ist jedoch deren relativ große Bauhöhe, welche durch die vertikal gestaffelte Ölzufuhr für die Spielausgleichsfunktion und die Schaltfunktion bedingt ist, und die eine Vergrößerung der Bauhöhe des Zylinderkopfes und damit des gesamten Verbrennungsmotors zur Folge hat. Daher können bei Ventiltrieben mit schaltbaren Schlepphebeln trotz der funktionalen Vorteile zweiflutiger Abstützelemente auch einflutige Abstützelemente zur Anwendung kommen, welche für die sichere Durchführung der Schaltfunktion jedoch einen höheren Öldruck erfordern. Bei einem einflutigen Abstützelement steht der Innenraum des Kolbens über Durchtrittsöffnungen und mindestens eine Nut in den Seitenwänden des Gehäuses und des Kolbens mit einer einzigen, in die Gehäusebohrung des Motorgehäuses einmündenden Druckleitung in Verbindung, und ist einerseits über ein Rückschlagventil mit einem zwischen dem Kolben und der Bodenwand des Gehäuses eingeschlossenen Hochdruckraum verbindbar sowie andererseits über eine Zentralbohrung in dem Lagerkopf mit einer Schaltdruckleitung des Schlepphebels verbunden. Der Aufbau einflutiger Abstützelemente ist beispielsweise aus der
DE 196 14 668 A1 , der
DE 10 2004 006 903 A1 und der
DE 10 2006 017 442 A1 bekannt.
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Problematisch bei der Verwendung einflutiger Abstützelemente in Ventiltrieben mit schaltbaren Schlepphebeln ist die ausreichende Zufuhr von Drucköl für die Schaltfunktion der Schlepphebel, insbesondere auch bei niedriger Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors, also zum Beispiel unter Kaltstartbedingungen. Bei niedriger Betriebstemperatur wird die Zufuhr des dann besonders zähflüssigen Drucköls in den Innenraum des Kolbens durch die relativ enge Verbindung über die Durchtrittsöffnungen und die mindestens eine Nut in den Seitenwänden des Gehäuses und des Kolbens relativ stark gedrosselt und damit der Öldruck entsprechend abgesenkt, wodurch es zu einer unerwünschten Verzögerung bei der Umschaltung des jeweiligen Schlepphebels kommen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einflutiges hydraulisches Abstützelement eines schaltbaren Schlepphebels für einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors vorzuschlagen, bei dem die Zufuhr des Drucköls in den Innenraum des Kolbens auch bei niedriger Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors weitgehend ungedrosselt erfolgen kann.
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Diese Aufgabe ist bei einem hydraulischen Abstützelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der durch die Durchtrittsöffnungen und die mindestens eine Nut in den Seitenwänden des Gehäuses sowie des Kolbens gebildete Verbindungskanal zwischen der Druckleitung und dem Innenraum des Kolbens durch die Anordnung zusätzlicher Durchtrittsöffnungen in der Seitenwand des Gehäuses und/oder in der Seitenwand des Kolbens und/oder durch die Vergrößerung der Durchtrittsöffnungen erweitert ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Abstützelementes sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung geht demnach aus von einem hydraulisches Abstützelement eines schaltbaren Schleppehebels für einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem topfzylindrischen Gehäuse und einem darin axialbeweglich geführten hohlzylindrischen Kolben, der axial innen über eine Druckfeder an der Bodenwand des Gehäuses abgestützt ist, der axial außen mit einem halbkugelförmigen Lagerkopf zur Abstützung des Schlepphebels versehen ist, und dessen Innenraum über radiale Durchtrittsöffnungen und mindestens eine Nut in den Seitenwänden des Gehäuses sowie des Kolbens mit einer Druckleitung im Motorgehäuse des Verbrennungsmotors verbunden ist, bei dem der Innenraum über ein Rückschlagventil mit einem zwischen dem Kolben und der Bodenwand des Gehäuses eingeschlossenen Hochdruckraum verbindbar ist, und bei dem der Innenraum über eine Zentralbohrung in dem Lagerkopf mit einer Schaltdruckleitung des Schlepphebels verbunden ist.
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Um eine weitgehend ungedrosselte Zufuhr von Drucköl aus der Druckleitung des Motorgehäuses in den Innenraum des Kolbens zu gewährleisten und somit auch bei niedriger Betriebstemperatur ein schnelles Umschalten des zugeordneten Schlepphebels zu ermöglichen ist vorgesehen, dass der durch die Durchtrittsöffnungen und die mindestens eine Nut in den Seitenwänden des Gehäuses sowie des Kolbens gebildete Verbindungskanal zwischen der Druckleitung und dem Innenraum des Kolbens durch die Anordnung zusätzlicher Durchtrittsöffnungen in der Seitenwand des Gehäuses und/oder in der Seitenwand des Kolbens und/oder durch die Vergrößerung der Durchtrittsöffnungen erweitert ist.
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Die zusätzlichen Durchtrittsöffnungen können in der Seitenwand des Gehäuses und/oder in der Seitenwand des Kolbens bezüglich der vorhandenen Durchtrittsöffnungen axial auf gleicher Höhe und umfangsseitig versetzt zu diesen angeordnet sein. Vorzugsweise sind die vorhandenen und die zusätzlichen Durchtrittsöffnungen gleichmäßig über den Umfang verteilt in der Seitenwand des Gehäuses beziehungsweise des Kolbens angeordnet.
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Alternativ dazu oder zusätzlich können auch zusätzliche Durchtrittsöffnungen in der Seitenwand des Kolbens vorgesehen sein, die bezüglich der vorhandenen Durchtrittsöffnungen axial weiter innen und umfangsseitig identisch oder versetzt zu diesen, zum Beispiel mittig zwischen diesen, angeordnet sind. Diese zusätzlichen Durchtrittsöffnungen sind bevorzugt axial derart in der Seitenwand des Kolbens angeordnet, dass sie bei vollständig aus dem Gehäuse ausgefahrenem Kolben weitgehend den Durchtrittsöffnungen in der Seitenwand des Gehäuses radial gegenüberliegen.
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Die Vergrößerung der Durchtrittsöffnungen kann bei kreisrunder Ausführung der Durchtrittsöffnungen durch die Vergrößerung der Öffnungsdurchmesser oder durch eine Ausführung der Durchtrittsöffnungen als umfangsseitig oder axial ausgerichtete Langlöcher realisiert sein.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
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1 eine Ausführungsform eines hydraulischen Abstützelementes mit vollständig ausgefahrenem Kolben in einem Längsmittelschnitt,
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2 das hydraulische Abstützelement gemäß 1 mit vollständig eingefahrenem Kolben in einem Längsmittelschnitt,
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3 eine bekannte Ausführungsform eines hydraulischen Abstützelementes mit vollständig ausgefahrenem Kolben in einem Längsmittelschnitt, und
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4 das bekannte hydraulische Abstützelement gemäß 3 mit vollständig eingefahrenem Kolben in einem Längsmittelschnitt.
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In den 3 und 4 ist eine bekannte Ausführungsform eines einflutigen hydraulischen Abstützelementes 1' jeweils in einem Längsmittelschnitt dargestellt. Das Abstützelement 1' weist ein topfzylindrisches Gehäuse 2 und einen darin axialbeweglich geführten hohlzylindrischen Kolben 3. In 3 befindet sich der Kolben 3 in der maximal aus dem Gehäuse 2 ausgefahrenen äußeren Extremposition 4a, und in4 befindet sich der Kolben 3 in der maximal in das Gehäuse 2 eingefahrenen inneren Extremposition 4b. Der Stellweg des Kolbens 3 zwischen den beiden Extrempositionen 4a, 4b ist der sogenannte Maximalhub, innerhalb dessen ein temperatur- und verschleissbedingt variables Ventilspiel des zugeordneten Gaswechselventils durch das Abstützelement 1' ausgeglichen werden kann.
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Das topfförmige Gehäuse 2 weist eine Bodenwand 5 und eine zylindrische Seitenwand 6 auf. Der Kolben 3 ist vorliegend zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem topfzylindrischen Kolbeninnenteil 8 und einem weitgehend topfzylindrischen Kolbenaußenteil 9, die einen Innenraum 10 einschließen. Das Kolbeninnenteil 8 ist über eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 11 an der Bodenwand 6 des Gehäuses 2 abgestützt. Das Kolbenaußenteil 9 überragt den Außenrand 7 des Gehäuses 2 und weist eine zylindrische Seitenwand 12 und einen halbkugelförmigen Lagerkopf 13 auf, an dem im montierten Zustand ein vorliegend nicht abgebildeter Schlepphebel abgestützt ist. Der Innenraum 10 des Kolbens 3 ist über eine in das Kolbenaußenteil 9 eingesetzte Schotthülse 14 in einen inneren Vorratsdruckraum 16 und einen äußeren Vorratsdruckraum 15 unterteilt. Die Schotthülse 14 dient zur Umlenkung und Entlüftung des geförderten Drucköls, so dass weitgehend entschäumtes Drucköl in den inneren Vorratsdruckraum 16 gelangt. Zur Entlüftung des Innenraums 10 weist das Kolbenaußenteil 9 in der Seitenwand 12 mindestens zwei diagonal gegenüberliegende Entlüftungsbohrungen 17 auf, die relativ weit außen beziehungsweise axial oben angeordnet sind, aber auch in der äußeren Extremposition 4a des Kolbens 3 innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet sind. Der innere Vorratsdruckraum 16 ist über ein Rückschlagventil 18 mit einem zwischen dem Kolbeninnenteil 8 und der Bodenwand 5 des Gehäuses 2 eingeschlossenen Hochdruckraum 19 verbindbar. Der äußere Vorratsdruckraum 15 steht über eine in dem Lagerkopf 13 angeordnete Zentralbohrung 20 mit einer Schaltdruckleitung des Schlepphebels in Verbindung.
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Zur Verliersicherung und Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit des Kolbens 3 nach außen sind die Seitenwände 6, 12 des Gehäuses 2 und des Kolbenaußenteils 9 jeweils mit einer Sicherungsnut 21', 22' versehen, in die ein Sicherungsring 23 eingelegt ist. Die als Innennut ausgeführte Sicherungsnut 21' des Gehäuses 2 und die als Außennut ausgeführte Sicherungsnut 22' des Kolbens 3 weisen eine derartige axiale Höhe auf und sind axial derart angeordnet, dass die axiale Verschiebbarkeit des Kolbens 3 nach axial außen durch das Anliegen des Sicherungsrings 23 am axial äußeren Rand der Sicherungsnut 21' des Gehäuses 2 und am axial inneren Rand der Sicherungsnut 22' des Kolbens 3 auf die in 3 abgebildete äußere Extremposition 4a begrenzt ist. Durch eine ausreichende axiale Höhe der beiden Sicherungsnuten 21', 22' wird zudem sichergestellt, dass die axiale Beweglichkeit des Kolbens 3 nach axial innen bis zum Erreichen der in 4 abgebildeten inneren Extremposition 4b nicht behindert wird.
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Im montierten Zustand ist das Abstützelement 1' in eine weitgehend vertikal ausgerichtete Sacklochbohrung eines Motorgehäuses beziehungsweise eines Zylinderkopfes eingesetzt, in die eine Drucköl führende Druckleitung im Bereich einer Außennut 24 in der Seitenwand 6 des Gehäuses 2 einmündet. Die Zufuhr des Drucköls von der Druckleitung in den Innenraum 10 des Kolbens 3 erfolgt über mindestens eine Durchtrittsöffnung 25', welche im Bereich der Außennut 24 in der Seitenwand 6 des Gehäuses 2 angeordnet ist, und dann über die beiden Sicherungsnuten 21', 22' und mindestens eine kolbenseitige Durchtrittsöffnung 26', welche im Bereich der Sicherungsnut 22' in der Seitenwand 12 des Kolbenaußenteils 9 ausgebildet ist.
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Bei vollständig in das Gehäuse 2 eingefahrenem Kolben 3 gemäß 4 stehen sich die Durchtrittsöffnungen 25', 26' des Gehäuses 2 und des Kolbens 3 weitgehend radial gegenüber, so dass das Drucköl relativ ungedrosselt aus der Druckleitung in den Innenraum 10 des Kolbens 3 strömen kann. Dagegen liegen die Durchtrittsöffnungen 25', 26' des Gehäuses 2 und des Kolbens 3 bei vollständig aus dem Gehäuse 2 ausgefahrenem Kolben 3 gemäß 3 axial beabstandet zueinander, so dass das Drucköl über einen relativ engen Verbindungskanal, der aus der mindestens einen Durchtrittsöffnung 25' des Gehäuses 2, Abschnitten der beiden Sicherungsnuten 21, 22 und der mindestens einen Durchtrittsöffnung 26' des Kolbens 3 gebildet ist, und somit gedrosselt aus der Druckleitung in den Innenraum 10 des Kolbens 3 strömt. Dies kann besonders bei niedriger Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors und entsprechend zähflüssigem Drucköl zu einer deutlichen Absenkung des Öldrucks und demzufolge zu einer Verzögerung bei der Umschaltung des zugeordneten Schlepphebels führen.
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In den 1 und 2 ist jeweils eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines einflutigen hydraulischen Abstützelementes 1 jeweils in einem Längsmittelschnitt dargestellt, bei dem der vorgenannte Nachteil durch geeignete Maßnahmen vermieden ist. In 1 befindet sich der Kolben 3 in der maximal aus dem Gehäuse 2 ausgefahrenen äußeren Extremposition 4a und in 2 befindet sich der Kolben 3 in der maximal in das Gehäuse 2 eingefahrenen inneren Extremposition 4b.
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Zur Erweiterung des Verbindungskanals zwischen der Druckleitung des Motorgehäuses und dem Innenraum 10 des Kolbens 3 sind einerseits zusätzliche Durchtrittsöffnungen 27, 28, 29 in der Seitenwand 6 des Gehäuses 2 und in der Seitenwand 12 des Kolbenaußenteils 9 ausgebildet, und andererseits sind die vorhandenen und die zusätzlichen Durchtrittsöffnungen 25, 26, 27, 28 vergrößert ausgeführt. In der Seitenwand 6 des Gehäuses 2 sind zusätzliche Durchtrittsöffnungen 27 bezüglich der mindestens einen vorhandenen Durchtrittsöffnung 25 axial auf gleicher Höhe und umfangsseitig versetzt zu dieser angeordnet. Ebenso sind in der Seitenwand 12 des Kolbenaußenteils 9 zusätzliche Durchtrittsöffnungen 28 bezüglich der mindestens einen vorhandenen Durchtrittsöffnung 26 axial auf gleicher Höhe und umfangsseitig versetzt zu dieser angeordnet. Die vorhandenen Durchtrittsöffnungen 25, 26 und die zusätzlichen Durchtrittsöffnungen 27, 28 sind vorliegend jeweils über den Umfang gleichverteilt in der jeweiligen Seitenwand 6, 12 angeordnet und weisen gegenüber den Durchtrittsöffnungen 25', 26' des bekannten Abstützelementes 1' gemäß den 3 und 4 einen vergrößerten Öffnungsdurchmesser auf. Zudem ist das Kolbenaußenteil 9 mit weiteren zusätzlichen Durchtrittsöffnungen 29 versehen, die in der Seitenwand 12 bezüglich der vorhandenen Durchtrittsöffnungen 26 axial weiter innen und gegenüber den anderen Durchtrittsöffnungen 26, 28 vorliegend beispielhaft umfangsseitig identisch angeordnet sind.
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Zur sicheren Fixierung des Sicherungsrings 23 ist die Sicherungsnut 22 des Kolbens 3 vorliegend beispielhaft als V-Nut ausgebildet, in die der Sicherungsring 23 axial unverschiebbar eingelegt ist. Zur Ermöglichung der axialen Verschiebbarkeit des Kolbens 3 innerhalb des Maximalhubs weist die Sicherungsnut 21 des Gehäuses 2 eine entsprechend große axiale Höhe auf, die unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen mindestens das 1,2-fache des Maximalhubs beträgt.
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Bei vollständig in das Gehäuse 2 eingefahrenem Kolben 3 gemäß 2 stehen sich die Durchtrittsöffnungen 25, 27 des Gehäuses 2 und die Durchtrittsöffnungen 26, 28 des Kolbens 3 weitgehend radial gegenüber, so dass das Drucköl relativ ungedrosselt aus der Druckleitung in den Innenraum 10 des Kolbens 3 strömen kann. Bei vollständig aus dem Gehäuse 2 ausgefahrenem Kolben 3 gemäß 1 stehen sich die Durchtrittsöffnungen 25, 27 des Gehäuses 2 und die axial weiter innen angeordneten Durchtrittsöffnungen 29 des Kolbens 3 weitgehend radial gegenüber, so dass das Drucköl auch in diesem Fall relativ ungedrosselt aus der Druckleitung in den Innenraum 10 des Kolbens 3 strömen kann.
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Auch zwischen diesen Extrempositionen 4a, 4b des Kolbens 3 weist das erfindungsgemäße Abstützelement 1 einen erweiterten Verbindungskanal zur Zufuhr des Drucköls auf, der durch die Durchtrittsöffnungen 25, 27 des Gehäuses 2, die Sicherungsnuten 21, 22 und die Durchtrittsöffnungen 26, 28, 29 des Kolbens 3 gebildet ist. Das erfindungsgemäße Abstützelement 1 stellt somit im gesamten Arbeitsbereich eine weitgehend ungedrosselte Zufuhr von Drucköl aus der Druckleitung des Motorgehäuses in den Innenraum 10 des Kolbens 3 sicher und ermöglicht damit auch bei niedriger Betriebstemperatur ein schnelles Umschalten des zugeordneten Schlepphebels.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Abstützelement
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kolben
- 4a
- Äußere Extremposition
- 4b
- Innere Extremposition
- 5
- Bodenwand des Gehäuses
- 6
- Seitenwand des Gehäuses
- 7
- Außenrand des Gehäuses
- 8
- Kolbeninnenteil
- 9
- Kolbenaußenteil
- 10
- Innenraum des Kolbens
- 11
- Druckfeder, Schraubenfeder
- 12
- Seitenwand des Kolbens
- 13
- Lagerkopf des Kolbens
- 14
- Schotthülse im Kolben
- 15
- Äußerer Vorratsdruckraum
- 16
- Innerer Vorratsdruckraum
- 17
- Entlüftungsbohrung
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Hochdruckraum
- 20
- Zentralbohrung im Kolben
- 21, 21'
- Sicherungsnut, Innennut
- 22, 22'
- Sicherungsnut, Außennut
- 23
- Sicherungsring
- 24
- Außennut im Gehäuse
- 25, 25'
- Durchtrittsöffnung
- 26, 26'
- Durchtrittsöffnung
- 27
- Durchtrittsöffnung
- 28
- Durchtrittsöffnung
- 29
- Durchtrittsöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10330510 A1 [0003]
- DE 102006045017 A1 [0003]
- DE 19614668 A1 [0004]
- DE 102004006903 A1 [0004]
- DE 102006017442 A1 [0004]
