DE102018102404A1

DE102018102404A1 - Hydraulischer ventilspielausgleich

Info

Publication number: DE102018102404A1
Application number: DE102018102404.5A
Authority: DE
Inventors: Ashwin A. Hattiangadi; Selvakumar Selvaraj
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2018-08-09
Also published as: US10082052B2; US20180223701A1; CN108397252B; CN108397252A

Abstract

Es sind ein auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) und ein Verfahren zum Montieren eines solchen offenbart. Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller (106) weist einen Körper (134), einen Kolben (136), ein Druckventil (138) und eine Feder (140) auf. Der Körper (134) ist dafür ausgelegt, in einem Unterbringungsraum (126) eines Kipphebels (104) aufgenommen und daraus freigegeben zu werden. Dabei weist der Körper (134) eine Seitenwand (150) auf, die eine Grundplatte (152) umgibt. Die Grundplatte (152) weist einen Durchgang (162) auf, der sich zwischen einem oberen Hohlraum (158) und einem unteren Hohlraum (160) des Körpers (134) erstreckt. Der Kolben (136) ist im unteren Hohlraum angeordnet. Der Kolben grenzt eine Tasche ab. Im unteren Hohlraum (160) ist ein Druckventil angeordnet, und in der Tasche (176) ist eine Feder (140) angeordnet. Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller (106) ist dafür ausgelegt, durch Verschieben aus dem Kipphebel (104) entfernbar zu sein.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein hydraulische Spieleinsteller, und insbesondere betrifft sie Hydrostößel, die in Ventiltrieben von Kraftmaschinen verwendet werden.
Hintergrund
Jeder Zylinder einer Kraftmaschine, beispielsweise eines Dieselmotors, ist mit einem oder mehreren Ventilen (z. B. Ansaug- und Auslassventil) ausgestattet, die während eines normalen Betriebs zyklisch geöffnet werden. Die Ventile können über eine Aktorbaugruppe geöffnet werden, die ein Antriebsorgan, wie etwa eine Nockenwelle, und einen Kipphebel aufweist. Die Nockenwelle weist einen oder mehrere Nocken auf, die unter bestimmten Winkeln angeordnet sind, die gewünschten Hubsteuerzeiten und Hublängen der zugeordneten Ventile entsprechen. Die Nocken sind über den Kipphebel und ein zugehöriges Gestänge mit den Schaftenden der zugeordneten Ventile verbunden. Wenn sich die Nockenwelle dreht, kommt ein Nocken mit einem ersten Ende des Kipphebels in Kontakt, wodurch der Kipphebel schwenkt und ein zweites Ende des Kipphebels (via das Gestänge) gegen das Schaftende eines Ventils gepresst wird. Diese Schwenkbewegung bewirkt ein Heben oder Öffnen des Ventils gegen eine Federvorspannung. Wenn sich der Nocken vom Kipphebel weg dreht, wird das Ventil freigegeben, sodass es in seine geschlossene Stellung zurückkehren kann.
Wenn ein Zylinder mit mehr als einem Ventil gleichen Typs ausgestattet ist (z. B. mit mehr als einem Ansaugventil und/oder mehr als einem Auslassventil), können Ventile gleichen Typs typischerweise ungefähr zur gleichen Zeit geöffnet werden. Um die Anzahl der Nockenwellen, Nocken und/oder Kipphebel, die zum Öffnen mehrerer Ventile erforderlich sind, zu verringern, kann eine Ventilbrücke oder dergleichen verwendet werden, um mehrere Ventile mit einem gemeinsamen Kipphebel zu verbinden.
Eine beispielhafte Ventilbrücke kann, zum Beispiel, im Grundsätzlichen T-förmig sein, mit Armen, die sich zwischen den Schaftenden zweier Ventile erstrecken. Das zweite Ende des Kipphebels kann mit einem Abschnitt der Ventilbrücke, zwischen den Brückenarmen, in Eingriff stehen. Bei dieser Ausgestaltung bewirkt die Kraft, die vom angelenkten Kipphebel auf die Brücke übertragen wird, ein Abheben der zugeordneten Ventile von ihren jeweiligen Ventilsitzen. Der Ventilbrücke kann ein Spieleinsteller zugeordnet sein, der verwendet wird, um Spiel, das ggf. zwischen den Ventilen und entsprechenden Sitzen (und/oder zwischen anderen Komponenten des Ventiltriebs) vorhanden ist, zu beseitigen.
In der Veröffentlichung WO 2016/086 067 („McCarthy u. a.“), veröffentlicht am 2. Juni 2016, ist eine Verbrennungskraftmaschine beschrieben, die einen Ventiltrieb mit einer Kipphebelanordnung aufweist, woran ein elektronisches Bauelement und zumindest ein Teil eines Generators montiert sind. In McCarthy u. a. ist ein hydraulischer Spieleinsteller offenbart, der eine Spieleinstellung durch Relativbewegung einer inneren Hülse und einer mittleren Hülse ermöglicht. Dies ist gewiss vorteilhaft, doch die Offenbarung thematisiert keinen auswechselbaren hydraulischen Spieleinsteller, der in einen Unterbringungsraum des Kipphebels verschiebbar eingebaut bzw. daraus entfernt werden kann, indem er in den Kipphebelraum hinein- oder aus dem Kipphebelraum herausgeschoben wird. So, wie die Ausdrücke „verschiebbar“ und „gleitfähig“ hier gebraucht werden, haben sie jeweils die Bedeutung von „durch Verschieben bewegbar“.
Kurzdarstellung der Offenbarung
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller für eine Aktorbaugruppe für ein Kraftmaschinenventil offenbart. Die Aktorbaugruppe weist einen Kipphebel auf, der mit einem Ventilschaft des Kraftmaschinenventils wirkverbunden ist. Der Kipphebel grenzt einen Unterbringungsraum ab. Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller umfasst einen Körper, einen Kolben, ein Druckventil und eine Feder. Der Körper ist dafür ausgelegt, im Unterbringungsraum des Kipphebels verschiebbar aufgenommen und daraus freigegeben zu werden. Der Körper weist ein oberes Ende und ein unteres Ende auf. Das obere Ende des Körpers ist dafür ausgelegt, im Innern des Kipphebels angeordnet zu werden. Das untere Ende des Körpers kann dafür ausgelegt sein, außerhalb des Kipphebels angeordnet zu werden. Der Körper weist eine Seitenwand auf, die eine Grundplatte umgibt. Die Grundplatte ist unterhalb des oberen Endes des Körpers angeordnet. Die Seitenwand und die Grundplatte grenzen einen oberen Hohlraum und einen unteren Hohlraum ab. Die Grundplatte weist einen Durchgang auf, der sich zwischen dem oberen Hohlraum und dem unteren Hohlraum erstreckt. Der untere Hohlraum ist dafür ausgelegt, den Kolben aufzunehmen. Die Grundplatte kann dafür ausgelegt sein, ein Auge aufzunehmen, das sich durch den Kipphebel in den oberen Hohlraum erstreckt. Der Unterbringungsraum und der obere Hohlraum bilden eine obere Kammer, wenn der Körper im Unterbringungsraum positioniert ist. Der Kolben weist einen Stempel, einen Hals und einen Grundkörper auf. Der Hals ist zwischen dem Grundkörper und dem Stempel angeordnet. Der Grundkörper ist im unteren Hohlraum des Körpers angeordnet. Der Grundkörper grenzt eine Tasche ab. Der Stempel ist unterhalb und außerhalb des unteren Endes des Körpers angeordnet und kann dafür ausgelegt sein, von einem Halteelement aufgenommen zu werden. Das Druckventil kann im unteren Hohlraum und neben dem Durchgang und dem Grundkörper des Kolbens angeordnet sein. Die Feder kann in der Tasche angeordnet sein. Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller ist dafür ausgelegt, durch Verschieben aus dem Unterbringungsraum des Kipphebels entfernbar zu sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Montieren eines auswechselbaren hydraulischen Spieleinstellers für eine Aktorbaugruppe für ein Kraftmaschinenventil offenbart. Die Aktorbaugruppe weist einen Kipphebel auf, der mit einem Ventilschaft des Kraftmaschinenventils wirkverbunden ist. Der Kipphebel grenzt einen Unterbringungsraum ab. Das Verfahren kann Folgendes umfassen: Bereitstellen eines Körpers, wobei der Körper dafür ausgelegt ist, im Unterbringungsraum des Kipphebels verschiebbar aufgenommen und daraus freigegeben zu werden, der Körper ein oberes Ende und ein unteres Ende aufweist, das obere Ende des Körpers dafür ausgelegt ist, im Innern des Unterbringungsraums angeordnet zu werden, das untere Ende des Körpers dafür ausgelegt ist, außerhalb des Kipphebels angeordnet zu werden, der Körper eine Seitenwand aufweist, die eine Grundplatte umgibt, die Grundplatte unterhalb des oberen Endes des Körpers angeordnet ist, die Seitenwand und die Grundplatte einen oberen Hohlraum und einen unteren Hohlraum abgrenzen, die Grundplatte einen Durchgang aufweist, der sich zwischen dem oberen Hohlraum und dem unteren Hohlraum erstreckt, der untere Hohlraum dafür ausgelegt ist, einen Kolben aufzunehmen, die Grundplatte dafür ausgelegt ist, ein Auge aufzunehmen, das sich durch den Kipphebel in den oberen Hohlraum erstreckt, wobei der obere Hohlraum dafür ausgelegt ist, mit dem Unterbringungsraum eine obere Kammer zu bilden, wenn der Körper im Unterbringungsraum positioniert ist; Einbringen eines Druckventils in den unteren Hohlraum des Körpers und neben den Durchgang; Bereitstellen eines Kolbens, wobei der Kolben einen Stempel, einen Hals und einen Grundkörper aufweist, der Hals zwischen dem Grundkörper und dem Stempel angeordnet ist und der Grundkörper eine Tasche abgrenzt; und Anordnen einer Feder im Kolben und Einbringen des Kolbens in den Körper. Der hydraulische Spieleinsteller wird zwischen dem Kipphebel und dem Kraftmaschinenventil angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird eine Aktorbaugruppe für ein Kraftmaschinenventil offenbart. Das Kraftmaschinenventil weist einen Ventilschaft auf. Die Aktorbaugruppe kann einen Kipphebel, einen auswechselbaren hydraulischen Spieleinsteller, ein Auge und ein Halteelement umfassen. Der Kipphebel weist ein erstes Hebelarmende und ein zweites Hebelarmende auf. Das erste Hebelarmende ist mit einem Nocken oder dergleichen wirkverbunden. Das zweite Hebelarmende grenzt einen Unterbringungsraum ab, der dafür ausgelegt ist, den hydraulischen Spieleinsteller aufzunehmen. Das zweite Hebelarmende grenzt eine Bohrung ab, die sich von einer Außenfläche des Kipphebels zum Unterbringungsraum erstreckt. Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller ist zwischen dem Kipphebel und dem Ventilschaft angeordnet. Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller weist einen Körper, einen Kolben, ein Druckventil und eine Feder auf. Der Körper ist dafür ausgelegt, im Unterbringungsraum des Kipphebels verschiebbar aufgenommen und daraus freigegeben zu werden. Der Körper weist ein oberes Ende und ein unteres Ende auf. Das obere Ende des Körpers ist dafür ausgelegt, im Innern des Kipphebels angeordnet zu werden. Das untere Ende des Körpers ist dafür ausgelegt, außerhalb des Kipphebels und oberhalb eines Halteelements angeordnet zu werden. Der Körper weist eine Seitenwand auf, die eine Grundplatte umgibt. Die Grundplatte ist unterhalb des oberen Endes des Körpers angeordnet. Die Seitenwand und die Grundplatte grenzen einen oberen Hohlraum und einen unteren Hohlraum ab. Die Grundplatte weist einen Durchgang auf, der sich zwischen dem oberen Hohlraum und dem unteren Hohlraum erstreckt. Der untere Hohlraum ist dafür ausgelegt, den Kolben aufzunehmen. Die Grundplatte ist dafür ausgelegt, das Auge aufzunehmen, das sich durch den Kipphebel in den oberen Hohlraum erstreckt. Der Unterbringungsraum und der obere Hohlraum bilden eine obere Kammer. Der Kolben weist einen Stempel, einen Hals und einen Grundkörper auf. Der Hals ist zwischen dem Grundkörper und dem Stempel angeordnet. Der Grundkörper ist im unteren Hohlraum des Körpers angeordnet. Der Grundkörper grenzt eine Tasche ab. Der Stempel ist unterhalb und außerhalb des unteren Endes des Körpers angeordnet und kann in einer vertieften Oberfläche des Halteelements angeordnet sein. Das Druckventil ist im unteren Hohlraum und neben dem Durchgang und dem Grundkörper des Kolbens angeordnet. Die Feder ist in der Tasche angeordnet. Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller ist durch Verschieben aus dem Unterbringungsraum des Kipphebels entfernbar. Das Auge weist ein Eingriffsende und ein Mutternende auf. Das Auge erstreckt sich durch die Bohrung des Kipphebels in den oberen Hohlraum. Das Eingriffsende des Auges ist dafür ausgelegt, die Grundplatte aufzunehmen und die Lage des auswechselbaren hydraulischen Spieleinstellers im Unterbringungsraum in einer Richtung parallel zur Seitenwand einzustellen. Das Halteelement ist zwischen dem Ventilschaft und dem tiefsten Teil des Körpers angeordnet. Das Halteelement weist eine vertiefte Oberfläche auf, die dafür ausgelegt ist, den Stempel des Kolbens aufzunehmen.
Figurenliste

1 ist ein schematischer Querschnitt eines Abschnitts einer beispielhaften Aktorbaugruppe für ein Kraftmaschinenventil, wenn das Ventil in einer ersten Stellung ist, wobei die beispielhafte Aktorbaugruppe einen hydraulischen Spieleinsteller aufweist;
2 ist ein schematischer Querschnitt eines Abschnitts der beispielhaften Aktorbaugruppe für das Kraftmaschinenventil in einer zweiten Stellung;
3 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des hydraulischen Spieleinstellers und Halteelements von 1;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Körpers des hydraulischen Spieleinstellers von 4;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Kolbens des hydraulischen Spieleinstellers von 4; und
6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Montieren des hydraulischen Spieleinstellers.

Ausführliche Beschreibung
1 bis 2 veranschaulichen ein Beispiel für eine Aktorbaugruppe 100 (für ein Kraftmaschinenventil 102), das die Merkmale der vorliegenden Offenbarung verkörpert. Die Aktorbaugruppe 100 umfasst einen Kipphebel 104, einen auswechselbaren hydraulischen Spieleinsteller (HLA: Hydraulic Lash Adjuster (engl.)) 106 und ein Auge 108. Des Weiteren kann die Aktorbaugruppe 100 ein Halteelement 112 umfassen, das zwischen dem Kipphebel 104 und einem oder mehreren Ventil(en) 102 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die Aktorbaugruppe 100 ferner eine Brücke 110 umfassen. Bei anderen Ausführungsformen kann die Brücke 110 weggelassen sein oder kann durch ein oder mehrere andere Verbindungselemente ersetzt sein, die zwischen dem Kipphebel 104 und einem oder mehreren Ventil(en) 102 angeordnet sind. Außerdem kann die Aktorbaugruppe 100 eine Mutter 114 umfassen. Außerdem kann die Aktorbaugruppe 100 einen Sicherungsring (O-Ring) 116 umfassen.
Der Kipphebel 104 weist ein erstes Hebelarmende 118 und ein zweites Hebelarmende 120 auf. Das erste Hebelarmende 118 ist mit einem Antriebsorgan 122, wie etwa einer Nockenwelle 124, die einen oder mehrere Nocken 130 aufweist, wirkverbunden (ein Kipphebel 104, der mittels des Nockens 130 einer Nockenwelle 124 betätigt wird, kann als nockenbetätigter Kipphebel bezeichnet werden). Genauer gesagt, das erste Hebelarmende 118 kann mit einem Nocken 130 einer Nockenwelle 124 wirkverbunden sein. Das Antriebsorgan 122 ist dafür ausgelegt, den Kipphebel 104 zu betätigen. Der Kipphebel 104 grenzt einen Unterbringungsraum 126 und eine Bohrung 128 ab, die beide nahe bei dem zweiten Hebelarmende 120 angeordnet sind. Der Unterbringungsraum 126 ist dafür ausgelegt, den auswechselbaren hydraulischen Spieleinsteller 106 aufzunehmen. Die Bohrung 128 erstreckt sich von einer Außenfläche 132 des Kipphebels 104 zum Unterbringungsraum 126. In einer Ausführungsform kann der Unterbringungsraum 126 zylinderförmig sein.
Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 ist zwischen dem Kipphebel 104 und einem oder mehreren Ventilschäften 204 eines Kraftmaschinenventils 102 angeordnet. Bei dem hier erörterten Ausführungsbeispiel ist der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 zwischen dem Kipphebel 104 und der Brücke 110 angeordnet, andere Ausführungsformen dürfen jedoch die Brücke 110 nicht umfassen oder können, alternativ, ein anderes Verbindungsgestänge zwischen dem Kipphebel 104 und dem einen oder den mehreren Ventilschäften 204 umfassen. Wie am besten in 3 dargestellt ist, weist der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 einen Körper 134, einen Kolben 136, ein Druckventil 138 und eine Feder 140 auf. Ferner kann der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 einen Stellring (O-Ring) 142 aufweisen, der um den Körper 134 herum angeordnet ist. Ferner kann der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 einen Sicherungsring 144 aufweisen. Der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 ist dafür ausgelegt, durch Verschieben aus dem Unterbringungsraum 126 des Kipphebels 104 entfernbar zu sein (dafür ausgelegt, herausgeschoben zu werden) und in den Unterbringungsraum 126 des Kipphebels 104 einbringbar zu sein (dafür ausgelegt, hineingeschoben zu werden).
Der Körper 134 ist dafür ausgelegt, verschiebbar im Unterbringungsraum 126 des Kipphebels 104 aufgenommen und daraus freigegeben zu werden. Der Körper 134 ist nicht dafür ausgelegt oder dimensioniert, in den Unterbringungsraum 126 eingepresst zu werden. In einer Ausführungsform, wie etwa der in 4 gezeigten, kann der Körper 134 zylinderförmig sein. Der Körper 134 weist ein oberes Ende 146 und ein unteres Ende 148 auf. Das obere Ende 146 des Körpers 134 ist dafür ausgelegt, im Innern des Kipphebels 104 angeordnet zu werden (3). Das untere Ende 148 des Körpers 134 ist dafür ausgelegt, oberhalb des Halteelements 112 angeordnet zu werden. Das untere Ende 148 kann außerhalb des Kipphebels 104 angeordnet sein. Der Körper 134 weist eine Seitenwand 150 auf, die eine Grundplatte 152 umgibt. Die Seitenwand 150 und der Unterbringungsraum 126 des Kipphebels grenzen einen Zwischenraum 154 ab, der sich längs der Seitenwand 150 und in einer Richtung parallel zur Seitenwand 150 und lotrecht zum Boden 152 erstreckt. Außerdem kann sich der Zwischenraum 154 um den Außenumfang 156 der Seitenwand 150 erstrecken.
Die Grundplatte 152 kann unterhalb des oberen Endes 146 des Körpers 134 angeordnet sein. Die Grundplatte 152 kann im Grundsätzlichen lotrecht zur Seitenwand 150 angeordnet sein. Was die Orientierung der Grundplatte 152 in Bezug auf die Seitenwand 150 anbelangt, so bedeutet „im Grundsätzlichen lotrecht“ hier plus oder minus fünfzehn (15) Grad. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Positionierung der Grundplatte 152 zwischen dem oberen Ende 146 und dem unteren Ende 148 des Körpers 134 ein Wölben der Seitenwand 150, das mitunter infolge von Spannungen an der Seitenwand 150 auftreten könnte, verhindert oder unterbindet.
Die Seitenwand 150 und die Grundplatte 152 grenzen einen oberen Hohlraum 158 und einen unteren Hohlraum 160 ab. In einer Ausführungsform ist der obere Hohlraum 158 (der durch den Abstand zwischen dem oberen Ende 146 des Körpers 134 zum Boden 152 definiert ist) länger als der untere Hohlraum 160 (der durch den Abstand zwischen dem unteren Ende 148 und der Grundplatte 152 definiert ist). Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, die relative Länge des oberen Hohlraums 158 in Bezug auf den unteren Hohlraum 160 trägt ebenfalls zur Unterbindung von Verformungen der Seitenwand 150 infolge von Spannungen bei.
Die Grundplatte 152 weist einen Durchgang 162 auf, der sich zwischen dem oberen Hohlraum 158 und dem unteren Hohlraum 160 erstreckt. Die Grundplatte 152 ist dafür ausgelegt, dass sie mit dem Auge 108 einen oder mehrere Fluidwege 164 zum Druckventil 138 bildet.
Der untere Hohlraum 160 ist dafür ausgelegt, den Kolben 136 aufzunehmen. Die Grundplatte 152 ist dafür ausgelegt, das Auge 108 aufzunehmen, das sich durch den Kipphebel 104 in den oberen Hohlraum 158 erstreckt. Der Unterbringungsraum 126 und der obere Hohlraum 158 bilden eine obere Kammer 166, wenn der Körper 134 im Unterbringungsraum 126 positioniert ist. Wenn der Kolben 136 im Körper 134 positioniert ist, bilden der untere Hohlraum 160 und der Kolben 136 eine untere Kammer 168.
Wie am besten in 5 dargestellt ist, weist der Kolben 136 einen Stempel 170, einen Hals 172 und einen Grundkörper 174 auf. Der Hals 172 ist zwischen dem Grundkörper 174 und dem Stempel 170 angeordnet. Der Grundkörper 174 ist im unteren Hohlraum 160 (3) des Körpers 134 angeordnet und grenzt eine Tasche 176 ab. Die Tasche 176 kann sich in einer Richtung erstrecken, die parallel zur Seitenwand 150 ist. Die Tasche 176 kann eine Lippe 178 aufweisen. Der Grundkörper 174 ist im unteren Hohlraum 160 des Körpers 134 angeordnet. Der Grundkörper 174 kann teilweise außerhalb des Unterbringungsraums 126 angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Grundkörper 174 vollständig innerhalb des unteren Hohlraums 160 des Körpers 134 und teilweise außerhalb des Unterbringungsraums 126 angeordnet sein. Der Stempel 170 ist unterhalb und außerhalb des unteren Endes 148 des Körpers 134 angeordnet. Der Stempel 170 weist ein Kontaktende 180 auf, das dafür ausgelegt ist, in einer vertieften Oberfläche 182 des Halteelements 112 aufgenommen zu werden. Die Gestalt des Kontaktendes 180 ist jener der vertieften Oberfläche 182 des Halteelements 112 im Wesentlichen entsprechend. Der Kolben 136 ist verschiebbar (in einer Richtung parallel zur Seitenwand 150) im unteren Hohlraum 160 zwischen einer primären Stellung 218 (1) und einer sekundären Stellung 220 (2).
Das Druckventil 138 ist im unteren Hohlraum 160 angeordnet. Das Druckventil 138 ist neben dem Durchgang 162 und dem Grundkörper 174 des Kolbens 136 angeordnet. Die Feder 140 ist in der Tasche 176 angeordnet.
Der Stellring (O-Ring) 142 ist um eine Außenfläche 184 (4) der Seitenwand 150 des Körpers 134 herum angeordnet. Wenn der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 (3) in den Unterbringungsraum 126 eingebracht ist, kann der Stellring (O-Ring) 142 im Zwischenraum 154 zwischen der Seitenwand 150 des Körpers 134 und dem Unterbringungsraum 126 positioniert sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Stellring (O-Ring) 142 in einer Rille 186 (am besten in 4 zu sehen) in der Seitenwand 150 angeordnet sein. Der Stellring (O-Ring) 142 kann aus einem Kautschukmaterial oder dergleichen sein und kann dafür ausgelegt oder dimensioniert sein, gegen eine innere Wand 188 (4) des Unterbringungsraums 126 gepresst zu werden, sodass der Stellring (O-Ring) 142 der Gleitbewegung des Körpers 134 (in einer Richtung parallel zur Seitenwand 150) einen Widerstand entgegensetzt. Solch ein Widerstand ist jedoch betragsmäßig relativ klein, sodass er überwunden werden kann und der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 durch Verschieben in eine Richtung parallel zur Seitenwand 150 in den Unterbringungsraum 126 hinein bewegt wird. Beispielsweise kann der vom Stellring (O-Ring) 142 aufgebrachte Widerstand durch die Kraft überwunden werden, die vom Auge 108 auf die Grundplatte 152 übertragen wird, sodass der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 mittels des Auges 108 positioniert werden kann. Außerdem kann er so überwunden werden, dass der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 durch Verschieben in den Unterbringungsraum 126 eingebracht oder daraus entfernt werden kann.
Der Sicherungsring 144 wird unterhalb des Grundkörpers 174 des Kolbens 136 angeordnet und wird an der Innenwand 190 der Seitenwand 150 im unteren Hohlraum 160 angebracht. Bei einigen Ausführungsformen kann der Sicherungsring 144 in einer Riefe 192 angeordnet sein, die sich um die Innenwand 190 der Seitenwand 150 im unteren Hohlraum 160 erstreckt. Der Sicherungsring 144 kann lotrecht zur Seitenwand 150 angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Sicherungsring 144 ein Sprengring oder dergleichen sein.
Das Auge 108 weist ein Eingriffsende 196 und ein Mutternende 198 auf. Das Auge 108 erstreckt sich durch die Bohrung 128 des Kipphebels 104 in den oberen Hohlraum 158. Das Eingriffsende 196 des Auges 108 ist dafür ausgelegt, die Grundplatte 152 aufzunehmen und die Lage des auswechselbaren hydraulischen Spieleinstellers 106 im Unterbringungsraum 126 in einer Richtung parallel zur Seitenwand 150 einzustellen. Ferner weist das Auge 108 mehrere Kanäle 200 auf, die am Eingriffsende 196 angeordnet sind. In einer Ausführungsform erstrecken sich die Kanäle 200 vom Zentrum 202 des Auges 108 radial nach außen. Die Grundplatte 152 und das Eingriffsende 196 des Auges 108 bilden einen oder mehrere Fluidwege 164 zum Durchgang 162 oder genauer gesagt, die Grundplatte 152 und jeder Kanal 200 des Auges 108 bilden einen Fluidweg 164 zum Durchgang 162.
In dem Ausführungsbeispiel von 1 bis 2 ist die Brücke 110 mit dem Kipphebel 104 und einem oder mehreren Ventilschäften 204 eines Kraftmaschinenventils 102 wirkverbunden. Genauer gesagt, in dem Ausführungsbeispiel von 1 bis 2 ist die Brücke 110 via den auswechselbaren hydraulischen Spieleinsteller 106 und das Halteelement 112 mit dem Kipphebel 104 wirkverbunden. In dem Ausführungsbeispiel können die Ventilschäfte 204 jeweils mit am Boden der Brücke 110 ausgebildeten Brückenbohrungen 206 in Eingriff sein.
Das Halteelement 112 ist zwischen dem Kraftmaschinenventil 102 (den Ventilschäften 204) und dem tiefsten Teil des Körpers 134 angeordnet. In dem in 1 bis 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 112 oben auf der Brücke 110 angeordnet, die zwischen dem Halteelement 112 und den Ventilschäften 204 angeordnet ist. Bei anderen Ausführungsformen kann das Halteelement 112 Teil der Brücke 110 (oder eines anderen Verbindungsgestänges) sein. In dem Ausführungsbeispiel weist das Halteelement 112 eine vertiefte Oberfläche 182 auf (3), die dafür ausgelegt ist, den Stempel 170 des Kolbens 136 aufzunehmen.
Der Sicherungsring (O-Ring) 116 ist auf der vertieften Oberfläche 182 des Halteelements 112 angeordnet. Genauer gesagt, der Sicherungsring (O-Ring) 116 ist oberhalb des Stempels 170 des Kolbens 136 angeordnet, wenn der Kolben 136 in Anlage an der vertieften Oberfläche 182 des Halteelements 112 angeordnet ist.
Die Mutter 114 ist am Kipphebel 104 angeordnet und ist dafür ausgelegt, das Auge 108 am Kipphebel 104 zu sichern.
Gewerbliche Anwendbarkeit
6 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Montieren eines auswechselbaren hydraulischen Spieleinstellers 106. Das Verfahren 300 kann, im Block 310, ein Bereitstellen des hier beschriebenen Körpers 134 umfassen. Des Weiteren kann das Verfahren 300, im Block 320, ein Einbringen des Druckventils 138 in den unteren Hohlraum 160 des Körpers 134 und ein Anbringen des Druckventils 138 im unteren Hohlraum 160 und neben dem Durchgang 162 umfassen. Des Weiteren kann das Verfahren 300, im Block 330, ein Bereitstellen des Kolbens 136 umfassen. Des Weiteren kann das Verfahren 300, im Block 340, ein Anordnen einer Feder 140 im Kolben 136 und ein Einbringen des Kolbens 136 in den Körper 134, derart, dass die Feder 140 auf das Druckventil 138 aufgepresst wird, umfassen. Des Weiteren kann das Verfahren 300, im Block 350, ein Anordnen des Stellrings (O-Rings) 142 um den Körper 134 herum umfassen. Ferner kann das Verfahren 300, im Block 360, ein Anordnen des Sicherungsrings 144 im unteren Hohlraum 160 umfassen.
Wenn er erst einmal montiert ist, kann der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 (1 bis 2) in den Kipphebel 104 eingebaut werden, indem er in den Unterbringungsraum 126 geschoben wird. In einer Ausführungsform kann der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 in den Unterbringungsraum 126 gleiten, bis die Grundplatte 152 das Auge 108 berührt. Die Lage des auswechselbaren hydraulischen Spieleinstellers 106 kann durch Verschieben eingestellt werden, indem eingestellt wird, wie weit das Eingriffsende 196 des Auges 108 in den unteren Hohlraum 158 vorsteht. Um den auswechselbaren hydraulischen Spieleinsteller 106 durch Verschieben aus dem Unterbringungsraum 126 zu entfernen, kann der Abschnitt des Körpers 134, der vom Kipphebel 104 vorsteht, gegriffen werden und es kann daran gezogen werden, sodass der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 aus dem Unterbringungsraum 126 gleitet. Bei Ausführungsformen des auswechselbaren hydraulischen Spieleinstellers 106, die keinen Stellring (O-Ring) 142 aufweisen, kann der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106 ungehindert aus dem Unterbringungsraum 126 gleiten, wenn während einer Wartung oder Reparatur das zweite Hebelarmende 120 des Kipphebels 104 hochgehoben oder auf andere Weise entfernt wird, um Platz für ein Herausgleiten des auswechselbaren hydraulischen Spieleinstellers 106 zu schaffen.
Während des Betriebs der Kraftmaschine werden die Ventile 102 der Kraftmaschine (z. B. Ansaug- und Auslassventile) zyklisch geöffnet und geschlossen. Das Öffnen der Kraftmaschinenventile 102 erfolgt über die Aktorbaugruppe 100. Das Antriebsorgan 122 bewegt/schwenkt den Kipphebel 104 (um einen Zapfen 230) aus einer ersten Stellung 208 (1) in eine zweite Stellung 210 (2). In einer Ausführungsform kann der Zapfen 230 einseitig fest eingespannt sein, beispielsweise kann der Zapfen 230 an einem Zylinderkopf/- block verschraubt oder anderweitig starr angebracht sein.
Bei dem in 1 bis 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Antriebsorgan 122 eine Nockenwelle 124. Die Nockenwelle 124 weist einen oder mehrere Nocken 130 auf. Jeder Nocken 130 ist unter einem bestimmten Winkel angeordnet, der dem gewünschten Hubzeitpunkt für das eine oder die mehreren Kraftmaschinenventile 102, das/die mit der Brücke 110 wirkverbunden ist/sind, entspricht. Im Folgenden wird der Betrieb der Aktorbaugruppe 100 aus der Perspektive eines der beispielhaften Nocken 130 der Nockenwelle 124 und seines zugehörigen Kipphebels 104, in 1 bis 2 gezeigt, erläutert.
In 1 ist der Nocken 130 in einer Anfangsstellung 212 für den Zyklus dargestellt. Wenn sich der Nocken 130 der Nockenwelle 124 in der Anfangsstellung 212 befindet, ist der Kipphebel 104 in der ersten Stellung 208 und es erfolgt eine Zuführung von Fluid von einer Fluidquelle (nicht gezeigt) durch den Kipphebel 104 hindurch in die obere Kammer 166. Das Druckventil 138 ist geöffnet, und das Fluid strömt über die Fluidwege 164 zum Durchgang 162 und durch den Durchgang 162 in die untere Kammer 168. Die Feder 140, die in der Tasche 176 angeordnet ist, spannt den Kolben 136 zur Brücke 110 hin vor, übt jedoch nicht genug Kraft auf den Kolben 136 aus, um zu bewirken, dass die Brücke 110 das Kraftmaschinenventil 102 von seinem Ventilsitz weg anhebt (nicht gezeigt).
Während sich die Nockenwelle 124 dreht, kommt der Nocken 130 mit dem ersten Hebelarmende 118 des Kipphebels 104 in Kontakt, und der Kipphebel 104 beginnt, um den Zapfen 230 aus der ersten Stellung 208 von 1 zur zweiten Stellung 210 von 2 zu schwenken. Wenn dies geschieht, beginnt der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller 106, eine nach unten gerichtete Kraft auf das Halteelement 112 und oben auf die Brücke 110 auszuüben. Der Widerstand der Brücke 110 hat eine nach oben gerichtete Kraft auf den Kolben 136 zur Folge, die bewirkt, dass er (im Körper 134) nach oben in der unteren Kammer 168, auf die Grundplatte 152 zu, in eine sekundäre Stellung 220 gleitet und die Feder 140, die in der Tasche 176 angeordnet ist, zusammendrückt. Durch die Bewegung des Kolbens 136 verringert sich das verfügbare Volumen im Innern der unteren Kammer 168 und folglich nimmt der Druck in der unteren Kammer 168 zu. Im Ergebnis steigt der Druck in der unteren Kammer 168 über jenen der oberen Kammer 166, und das Druckventil 138 schließt. Es strömt kein Fluid mehr von der oberen Kammer 166 via den Durchgang 162 in die untere Kammer 168.
Während der Kipphebel 104 weiter um den Zapfen 230 schwenkt, nämlich zur zweiten Stellung 210, bewirkt die Schwenkbewegung, dass jedes Kraftmaschinenventil 102, das mit der Brücke 110 wirkverbunden ist, gegen die Vorspannung, die von einer Ventilfeder 216 aufgebracht wird, die um den Ventilschaft 204 des Kraftmaschinenventils 102 herum angeordnet und damit wirkverbunden ist, angehoben oder geöffnet wird. Wenn der Nocken 130 der Nockenwelle 124 die Hochpunkt-Stellung 214 erreicht, wird der Kipphebel 104 durch die Stellung des Nockens 130 vollständig in die zweite Stellung 210 gedrängt und es tritt der maximale Hub jedes Kraftmaschinenventils 102 von seinem Ventilsitz auf.
Während sich der Nocken 130 vom Kipphebel 104 weg dreht, beginnt der Kipphebel 104, um den Zapfen 230 zu schwenken, wobei er sich nach oben und zur ersten Stellung 208 zurück bewegt. Durch die Aufwärtsbewegung des Kipphebels 104 nimmt die nach unten wirkende Kraft, die vom Kolben 136 auf die Brücke 110 ausgeübt wird, ab. Gleichzeitig nimmt die auf den Kolben 136 ausgeübte Reaktionskraft ab. Durch beides, die Kombination aus abnehmender Reaktionskraft, die auf den Kolben 136 ausgeübt wird, und die Vorspannung der Feder 140 in der Tasche 176, beginnt der Kolben 136, sich zu seiner primären Stellung 218, dem Beginn des Zyklus entsprechend, hin zu bewegen. Durch die Bewegung des Kolbens 136 zur primären Stellung 218 hin nimmt das Volumen der unteren Kammer 168 zu, und folglich sinkt der Druck in der unteren Kammer 168. Das Druckventil 138 öffnet, und das Fluid beginnt, aus der oberen Kammer 166 durch den Durchgang 162 zur unteren Kammer 168 zu strömen. Wenn der Kipphebel 104 die erste Stellung 208 erreicht, übt die Brücke 110 nicht länger eine nach unten gerichtete Kraft auf die Ventilschäfte 204 aus, und die Kraftmaschinenventile 102 kehren in ihre geschlossene Stellung zurück, in der jedes Kraftmaschinenventil 102 gegen seinen Ventilsitz (nicht gezeigt) abgedichtet ist. Außerdem ist der Kolben 136 in seine primäre Stellung 218 am Beginn des Zyklus zurückgekehrt.
Die hier offenbarten Merkmale können bei Aktorbaugruppen, die einen Kipphebel 104 und einen in den Unterbringungsraum 126 des Kipphebels 104 eingebauten hydraulischen Spieleinsteller umfassen, besonders vorteilhaft sein. Die Lehren der vorliegenden Offenbarung liefern einen auswechselbaren hydraulischen Spieleinsteller 106, der sich bei einer Wartung oder einem Auswechseln durch Verschieben in einen Unterbringungsraum 126 einbauen lässt bzw. durch Verschieben aus dem Unterbringungsraum 126 entfernen lässt. Herkömmliche hydraulische Spieleinsteller hingegen sind typisch in einen Kipphebel 104 eingepresst. Wenn der hydraulische Spieleinsteller ausgewechselt werden muss, kann er üblicherweise nicht entfernt werden, ohne den Kipphebel 104 zu beschädigen, und deshalb müssen der Kipphebel 104 und der hydraulische Spieleinsteller gemeinsam ersetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016/086067 [0005]

Claims

Auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) für eine Aktorbaugruppe (100) für ein Kraftmaschinenventil (102), wobei die Aktorbaugruppe (100) einen Kipphebel (104) aufweist, der mit einem Ventilschaft (204) des Kraftmaschinenventils (102) wirkverbunden ist, der Kipphebel (104) einen Unterbringungsraum (126) abgrenzt und der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller (106) umfasst: einen Körper (134), der dafür ausgelegt ist, verschiebbar im Unterbringungsraum (126) des Kipphebels (104) aufgenommen und daraus freigegeben zu werden, wobei der Körper (134) ein oberes Ende (146) und ein unteres Ende (148) aufweist, das obere Ende (146) des Körpers (134) dafür ausgelegt ist, im Innern des Kipphebels (104) angeordnet zu sein, das untere Ende (148) des Körpers (134) dafür ausgelegt ist, außerhalb des Kipphebels (104) angeordnet zu sein, der Körper (134) eine Seitenwand (150) aufweist, die eine Grundplatte (152) umgibt, die Grundplatte (152) unterhalb des oberen Endes (146) des Körpers (134) angeordnet ist, die Seitenwand (150) und die Grundplatte (152) einen oberen Hohlraum (158) und einen unteren Hohlraum (160) abgrenzen, die Grundplatte (152) einen Durchgang (162) aufweist, der sich zwischen dem oberen Hohlraum (158) und dem unteren Hohlraum (160) erstreckt, der untere Hohlraum (160) dafür ausgelegt ist, einen Kolben (136) aufzunehmen, die Grundplatte (152) dafür ausgelegt ist, ein Auge (108) aufzunehmen, das sich durch den Kipphebel (104) in den oberen Hohlraum (158) erstreckt, wobei der Unterbringungsraum (126) und der obere Hohlraum (158) eine obere Kammer (166) bilden, wenn der Körper (134) im Unterbringungsraum (126) positioniert ist; einen Kolben (136), der einen Stempel (170), einen Hals (172) und einen Grundkörper (174) aufweist, wobei der Hals (172) zwischen dem Grundkörper (174) und dem Stempel (170) angeordnet ist, der Grundkörper (174) im unteren Hohlraum (160) des Körpers (134) angeordnet ist, der Grundkörper (174) eine Tasche (176) abgrenzt, der Stempel (170) unterhalb und außerhalb des unteren Endes (148) des Körpers (134) angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, von einem Halteelement (112) aufgenommen zu werden; ein Druckventil (138), das im unteren Hohlraum (160) und neben dem Durchgang (162) und dem Grundkörper (174) des Kolbens (136) angeordnet ist; und eine Feder (140), die in der Tasche (176) angeordnet ist, wobei der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller (106) dafür ausgelegt ist, durch Verschieben aus dem Unterbringungsraum (126) des Kipphebels (104) entfernbar zu sein.
Auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) nach Anspruch 1, wobei die Grundplatte (152) ferner dafür ausgelegt ist, mit dem Auge (108) einen Fluidweg (164) zum Druckventil (138) zu bilden.
Auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) nach Anspruch 1, wobei der Kipphebel (104) nockenbetätigt ist.
Auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) nach Anspruch 1, wobei die Grundplatte (152) im Allgemeinen lotrecht zur Seitenwand (150) ist.
Auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) nach Anspruch 1, wobei sich die Tasche (176) in einer Richtung parallel zur Seitenwand (150) erstreckt.
Auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) nach Anspruch 5, wobei der Grundkörper (174) teilweise außerhalb des Unterbringungsraums (126) angeordnet ist.
Auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) nach Anspruch 1, ferner einen Sicherungsring (144) umfassend, der unterhalb des Grundkörpers (174) des Kolbens (136) angeordnet und an der Seitenwand (150) im unteren Hohlraum (160) angebracht ist.
Auswechselbarer hydraulischer Spieleinsteller (106) nach Anspruch 1, wobei der Stempel (170) ein Kontaktende (180) aufweist, das dafür ausgelegt ist von einer vertieften Oberfläche (182) des Halteelements (112) aufgenommen zu werden, und die Gestalt des Kontaktendes (180) der vertieften Oberfläche (182) jener des Halteelements (112) im Wesentlichen entsprechend ist.
Verfahren zum Montieren eines auswechselbaren hydraulischen Spieleinstellers (106) für eine Aktorbaugruppe (100) für ein Kraftmaschinenventil (102), wobei die Aktorbaugruppe (100) einen Kipphebel (104) aufweist, der mit einem Ventilschaft (204) des Kraftmaschinenventils (102) wirkverbunden ist, der Kipphebel (104) einen Unterbringungsraum (126) abgrenzt und das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Körpers (134), wobei der Körper (134) dafür ausgelegt ist, im Unterbringungsraum (126) des Kipphebels (104) verschiebbar aufgenommen und daraus freigegeben zu werden, der Körper (134) ein oberes Ende (146) und ein unteres Ende (148) aufweist, das obere Ende (146) des Körpers (134) dafür ausgelegt ist, im Innern des Unterbringungsraums (126) angeordnet zu werden, das untere Ende (148) des Körpers (134) dafür ausgelegt ist, außerhalb des Kipphebels (104) angeordnet zu werden, der Körper (134) eine Seitenwand (150) aufweist, die eine Grundplatte (152) umgibt, die Grundplatte (152) unterhalb des oberen Endes (146) des Körpers (134) angeordnet ist, die Seitenwand (150) und die Grundplatte (152) einen oberen Hohlraum (158) und einen unteren Hohlraum 160 abgrenzen, die Grundplatte (152) einen Durchgang (162) aufweist, der sich zwischen dem oberen Hohlraum (158) und dem unteren Hohlraum (160) erstreckt, der untere Hohlraum (160) dafür ausgelegt ist, einen Kolben (136) aufzunehmen, die Grundplatte (152) dafür ausgelegt ist, ein Auge (108) aufzunehmen, das sich durch den Kipphebel (104) in den oberen Hohlraum (158) erstreckt, wobei der obere Hohlraum (158) dafür ausgelegt ist, mit dem Unterbringungsraum (126) eine obere Kammer (166) zu bilden, wenn der Körper (134) im Unterbringungsraum (126) positioniert ist; Einbringen eines Druckventils (138) in den unteren Hohlraum (160) des Körpers (134) und neben den Durchgang (162); Bereitstellen eines Kolbens (136), wobei der Kolben (136) einen Stempel (170), einen Hals (172) und einen Grundkörper (174) aufweist, der Hals (172) zwischen dem Grundkörper (174) und dem Stempel (170) angeordnet ist und der Grundkörper (174) eine Tasche (176) abgrenzt; und Anordnen einer Feder (140) im Kolben (136) und Einbringen des Kolbens (136) in den Körper (134), wobei der auswechselbare hydraulische Spieleinsteller (106) zwischen dem Kipphebel (104) und dem Kraftmaschinenventil (102) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Positionieren des Kolbens (136) derart, dass der Grundkörper (174) im unteren Hohlraum (160) des Körpers (134) angeordnet ist und der Stempel (170) außerhalb des unteren Endes (148) des Körpers (134) angeordnet ist.