DE10239750A1

DE10239750A1 - Nehmereinheit eines hydraulischen, vorzugsweise variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10239750A1
Application number: DE10239750A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Berger; Thomas Dipl.-Ing. Saupe
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-11

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Nehmereinheit (1) eines hydraulischen, vorzugsweise variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem in eine Aufnahme (2) eines Motorteils, wie einen Zylinderkopf (3), eingebauten Gehäuse (4), in dessen Bohrung (5) ein axial beweglicher Nehmerkolben (6) verläuft, der an seiner einen Stirnseite (7) einen Druckraum (8) für das Hydraulikmittel begrenzt und an seiner anderen Stirnseite (9) auf ein hydraulisches Spielausgleichselement (10) einwirkt, wobei eine gehäuseferne Stirnfläche (11) des Spielausgleichselements (10) mit wenigstens einem Gaswechselventil in Hubverbindung ist, wobei der Nehmerkolben (6) mit seiner anderen Stirnseite (9) stangenartig deutlich aus dem Gehäuse (4) herausragt, wobei das Spielausgleichselement (10) über seinen Druckkolben (12) mit dem herausragenden Abschnitt (13) zusammengesteckt ist und wobei axial durch den Nehmerkolben (6) wenigstens ein Pfad (14) zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Spielausgleichselement (10) führt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Nehmereinheit eines hydraulischen, vorzugsweise variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem in eine Aufnahme eines Motorteils wie einen Zylinderkopf eingebauten Gehäuse, in dessen Bohrung ein axial beweglicher Nehmerkolben verläuft, der an seiner einen Stirnseite einen Druckraum für das Hydraulikmittel begrenzt und an seiner anderen Stirnseite auf ein hydraulisches Spielausgleichselement einwirkt, wobei eine gehäuseferne Stirnfläche des Spielausgleichselements mit wenigstens einem Gaswechselventil in Hubverbindung ist.

Derartige Nehmereinheiten mit Spielausgleichselement sind der Fachwelt hinreichend bekannt und müssen an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Bei einer Substitution eines konventionellen Ventiltriebs in einem bisher aus geführten Zylinderkopf durch einen variablen, hydraulischen Ventiltrieb kann es beispielsweise wegen zusätzlichen Bauraumbedarfs, welcher Bauraum nicht oder nur sehr gering vorhanden ist, zu erheblichen konstruktiven Änderungen im Zylinderkopfbereich kommen. So werden beispielsweise bei OHC-Trieben wie Schlepphebeltrieben die Lage der Nockenwelle bzw. auch die Ausrichtung oder Länge der Ventile und anderer Bauteile geändert, da ansonsten nicht die Hydraulikeinheit, beispielsweise unter bzw. über die Nockenwelle, passen würde.

Allgemein ist eine derartige Nehmereinheit mit hydraulischem Spielausgleich beispielsweise aus der WO 89/02975 vorbekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nehmereinheit der vorgenannten Art zu schaffen, bei welcher die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Insbesondere soll die Nehmereinheit in bisher ausgeführte Zylinderköpfe weitestgehend oberhalb der Nockenwelle einbaubar sein, ohne aufwändige konstruktive Änderungen am Zylinderkopfdesign.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wonach der Nehmerkolben mit seiner anderen Stirnseite stangenartig deutlich aus dem Gehäuse herausragt, wobei das Spielausgleichselement über seinen Druckkolben mit dem herausragenden Abschnitt zusammengesteckt ist und wobei axial durch den Nehmerkolben wenigstens ein Pfad zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Spielausgleichselement führt.

Aufgrund des erfindungsgemäß ausgeführten, stangenartigen Abschnitts kann die Nehmereinheit des variablen Ventiltriebs lateral oberhalb der Nockenwelle angeordnet werden, ohne dass es zur seitlichen Kollision des Spielausgleichselements mit der Nockenwelle kommt. Der stangenartige Abschnitt führt den Nehmerkolben sozusagen an der Nockenwelle vorbei. Aufwändige Änderungen am Zylinderkopf erübrigen sich somit. Es muß beispielsweise nicht die Ausrichtung der Nockenwelle oder Ventile bzw. die Länge der Ventile geändert werden, was schlimmstenfalls eine Änderung der Brennraumgestaltung zur Folge hätte.

Zugleich ist es vorgesehen, das Spielausgleichselement über eine einfache Preßpassung oder ähnliches im Bereich seines Druckkolbens mit der anderen Stirnseite des Abschnitts zu verbinden und es ohne aufwändige seitliche Zuleitmaßnahmen direkt durch den Abschnitt mit Hydraulikmittel zu versorgen. Generell ist übrigens eine Vielzahl von Servomitteln denkbar und vorgesehen, so auch Bremsflüssigkeit etc.

Der stangenartige Abschnitt ist somit, wie es Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs ist, deutlich „dünner" ausgeführt, als zumindest ein Außendurchmesser des Spielausgleichselements. Gerade bei engen geometrischen Zylinderkopfverhältnissen gelingt es hierdurch hervorragend, den Hub des Nehmerkolbens mit integriertem Spielausgleichselement auf die entsprechenden Gaswechselventile zu übertragen. In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, den Druckkolben des Spielausgleichselements einteilig mit dem Nehmerkolben auszuführen.

In zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung ist es vorgesehen, den Nehmerkolben auf der Seite des Gehäuses in einem hülsenartigen Teil zu befestigen, welches dann unmittelbar in der Bohrung des Gehäuses axial geführt ist. Diese Maßnahme hat beispielsweise fertigungstechnische Vorteile.

Gegebenenfalls kann auch auf das hülsenartige Teil verzichtet werden und der Nehmerkolben wird im Bereich seiner einen Stirnseite direkt in dem Gehäuse geführt.

In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, den Nehmerkolben entweder ein- oder zweiteilig auszubilden. Bei der zweiteiligen Ausbildung besteht er aus wenigstens zwei axial hintereinander liegenden Stücken, wobei das erste Stück direkt in dem separaten Teil des Gehäuses verläuft und das zweite Stück stirnseitig an dieses angrenzend aus dem Gehäuse herausgeführt ist und den Abschnitt hat. Vorteilhaft bei der einteiligen Variante ist es, dass es zu keinem Verkippen der Stücke zueinander kommen kann. Zudem wird keine separate Führung für das zweite Stück in der Bohrung des Gehäuses benötigt. Die zweiteilige Ausführung läßt sich ggf. fertigungstechnisch einfacher bewältigen. Zudem können hier Zupaarmaßnahmen getroffen werden.

Bei der zweiteiligen Maßnahme ist es insbesondere vorgesehen, die einzelnen Stücke ohne weitere Verbindungsmaßnahmen stirnseitig aneinander grenzen zu lassen. Ggf. kann der Fachmann auch ihm geläufige Verbindungsmaßnahmen wie Schweißen, Schrauben und ähnliches applizieren.

Schließlich sind einfache Maßnahmen einer Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Pfad Gegenstand von weiteren Unteransprüchen. Bei der einteiligen Variante kann gehäuseseitig ein Radialkanal den Pfad schneiden, welcher dann mit einer Zuführung zumindest bei einer Schließstellung des Nehmerkolbens kommuniziert. Die zweiteilige Variante hingegen kann so ausgeführt sein, dass der Pfad gehäuseseitig mit einer Radialausnehmung einer Stirnfläche des ersten Teils in Fluidverbindung ist, die wiederum über die radiale Zuführung gespeist wird.

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführung einer Nehmereinheit und die
2 einen Schnitt wie vorgenannt mit alternativ ausgestaltetem Nehmerkolben.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung offenbart eine erfindungsgemäße Nehmereinheit 1. Anhand der 1 soll diese näher erläutert werden:
Die Nehmereinheit 1 ist Bestandteil eines hydraulischen, variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, so wie er prinzipiell der Fachwelt bekannt ist. Sie besteht aus einem in einer Aufnahme 2 eines Zylinderkopfes 3 eingeschraubten Gehäuse 4. In einer Bohrung 5 des Gehäuses 4 ist axial beweglich über seinen Außenmantel 15 ein hülsenartiges Teil 14a eingebaut. Innerhalb einer Bohrung 16 des Teils 14a verläuft ortsfest ein Nehmerkolben 6. Dieser durchragt bei seiner hier gezeigten Schließstellung mit seiner einen Stirnseite 7 das Gehäuse 4 in Richtung zu einem Druckraum 8.
Wie zu erkennen ist, hat der Nehmerkolben 6 einen stangenartig aus dem Gehäuse 4 herausgezogenen, dünnen Abschnitt 13. An seiner der einen Stirnseite 7 abgewandten anderen Stirnseite 9 ist, axial deutlich vom Gehäuse 4 entfernt, ein hydraulisches Spielausgleichselement 10 angeordnet. Ein Druckkolben 12 des Spielausgleichselements 10 hat eine Bohrung 20. In dieser ist der Abschnitt 13 endseitig befestigt. Zur Abdichtung dieser Verbindung im Bereich der Bohrung 20 kann ein Radial-O-Ring eingebaut werden, der ggf. auch als Verliersicherung fungiert. Ein axial bewegliches Gehäuse 21 des Spielausgleichselements 10 umschließt den Druckkolben 12 in bekannter Art und Weise. Eine Stirnfläche 11 des Gehäuses 21 wirkt auf wenigstens ein Gaswechselventil ein.
Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang, dass im wesentlichen ein Spielausgleichselement 10 eingesetzt werden kann, so wie es auch bei konventionellen, mechanischen Ventiltrieben Einsatz findet. Zumindest bei wesentlichen Bauteilen kann auf Serienteile zurückgegriffen werden, was die Kosten der gesamten Nehmereinheit 1 somit im Rahmen hält.
Wie vorgenannt, verläuft im relativ dünnwandigen Abschnitt 13 ein Pfad 14 zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Spielausgleichselement 10. Gemäß 1 kommuniziert der Pfad 14 gehäuseseitig mit einem Radialkanal 22, welcher in der hier gezeigten Stellung in Fluidverbindung mit einer radial durch das Gehäuse 4 führenden Zuführung 23 ist.
Die Ausgestaltung nach 1 zeigt, wie der Fachmann leicht erkennt, einen bis auf das Teil 14a einteilig ausgebildeten Nehmerkolben 6.
Bei der Ausgestaltung nach 2, wo gehäuseseitig auch eine leicht modifizierte Zuleitung für das Hydraulikmittel appliziert ist, ist der Nehmerkolben 6 aus einem im Teil 14a befestigten ersten Stück 17 sowie einem weiteren Stück 18 hergestellt, welches Stück 18 aus dem Gehäuse 4 axial herausgeführt ist und somit den Abschnitt 13 dünnwandiger Ausgestaltung hat. Eine Stirnfläche 25 des ersten Stücks 17 ist einfach an eine Stirnfläche 24 des zweiten Stücks 18 „gestellt". Dabei hat die Stirnfläche 25, welche permanent mit dem Pfad 14 kommuniziert, eine Radialausnehmung 26. Diese wird wiederum über die radial durch das Gehäuse 4 geführte Zuführungen 23 mit Hydraulikmittel aus dem Zylinderkopf versorgt.
Beschreibungseinleitend wurde schon näher auf die Vorteile einer „verlängerten" Variante eines Nehmerkolbens 6 mit hydraulischem Spielausgleichselement 10 eingegangen. Gerade dann, wenn bisher ausgeführte Zylinderköpfe von ihrem Grunddesign her (beispielsweise Position der Nockenwelle, Ventilrichtung und -länge etc.) nicht geändert werden sollen, kann die erfindungsgemäße Nehmereinheit 1 zum Einsatz kommen. Beispielsweise bei einem Schlepphebeltrieb, bei welchem eine gedachte Verlängerung der Gaswechsel ventile die Nockenwelle zumindest nahezu schneidet, kann das Gehäuse 4 seitlich oberhalb der Nockenwelle angeordnet werden, und der im Durchmesser über den Abschnitt 13 verringerte Nehmerkolben 6 wird seitlich an der Nockenwelle mit seinem gegenüber dem Abschnitt 13 breitbauenden Spielausgleichselement 10 vorbeigeführt.

1: Nehmereinheit
2: Aufnahme
3: Zylinderkopf
4: Gehäuse
5: Bohrung
6: Nehmerkolben
7: Stirnseite
8: Druckraum
9: andere Stirnseite
10: Spielausgleichselement
11: Stirnfläche
12: Druckkolben
13: Abschnitt
14: Pfad
14a: Teil
15: Außenmantel
16: Bohrung
17: Stück
18: Stück
19: Zylinderansatz
20: Bohrung
21: Gehäuse
22: Radialkanal
23: Zuführung
24: Stirnfläche
25: Stirnfläche
26: Radialausnehmung

Claims

Nehmereinheit (1) eines hydraulischen, vorzugsweise variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem in eine Aufnahme (2) eines Motorteils wie einen Zylinderkopf (3) eingebauten Gehäuse (4), in dessen Bohrung (5) ein axial beweglicher Nehmerkolben (6) verläuft, der an seiner einen Stirnseite (7) einen Druckraum (8) für das Hydraulikmittel begrenzt und an seiner anderen Stirnseite (9) auf ein hydraulisches Spielausgleichselement (10) einwirkt, wobei eine gehäuseferne Stirnfläche (11) des Spielausgleichselements (10) mit wenigstens einem Gaswechselventil in Hubverbindung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nehmerkolben (6) mit seiner anderen Stirnseite (9) stangenartig deutlich aus dem Gehäuse (4) herausragt, wobei das Spielausgleichselement (10) über seinen Druckkolben (12) mit dem herausragenden Abschnitt (13) zusammengesteckt ist und wobei axial durch den Nehmerkolben (6) wenigstens ein Pfad (14) zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu dem Spielausgleichselement (10) führt.
Nehmereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nehmerkolben (6) ein hülsenartiges Teil (14a) zur unmittelbaren Führung über dessen Außenmantel (15) in der Bohrung (5) des Gehäuses (4) axial vor dem stangenartigen Abschnitt (13) besitzt, wobei in einer Bohrung (16) des Teils (14a) der Nehmerkolben (6) einenends befestigt ist.
Nehmereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nehmerkolben (6) mit seinem stangenartigen Abschnitt (13), bis auf das Teil (14a), komplett einteilig hergestellt ist (1).
Nehmereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nehmerkolben (14) aus zwei axial aneinander grenzenden Stücken (17, 18) besteht, wobei das erste Stück (17) in der Bohrung (16) des Teils (14a) befestigt ist, und das stirnseitig an diesen angrenzende zweite Stück (18) über einen Zylinderansatz (19) in der Bohrung (5) des Gehäuses (4) geführt ist sowie den stangenartigen Abschnitt (13) aufweist (2).
Nehmereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitig angrenzenden Stücke (17, 18) ohne zusätzliche Verbindungsmaßnahmen aneinander gestellt sind.
Nehmereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der herausragende Abschnitt (13) des Nehmerkolbens (6) im Bereich seiner anderen Stirnseite (9) in einer Bohrung (20) des Druckkolbens (12) des Spielausgleichselements (10) befestigt ist, wobei in Ventilrichtung gesehen unterhalb des Druckkolbens (12) ein axial bewegliches Gehäuse (21) des Spielausgleichselements (10) mit der Stirnfläche (11) für den Ventilkontakt verläuft, welches Gehäuse (21) den Druckkolben (12) abschnittsweise umschließt.
Nehmereinheit nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfad (14) zur Zuleitung des Hydraulikmittels gehäuseseitig von zumindest einem Radialkanal (22) geschnitten ist, der wenigstens mittelbar und zumindest in einer Schließstellung des Nehmerkolbens (6) mit einer Zufüh rung (23) für das Hydraulikmittel radial durch das Gehäuse (4) aus dem Motorteil respektive Zylinderkopf (3) kommuniziert (1).
Nehmereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine einer Stirnfläche (24) des zweiten Stücks (18) des Nehmerkolbens (6) zugewandte Stirnfläche (25) des ersten Stücks (17) eine Radialausnehmung (26) aufweist, welche mit dem Pfad (14) aus dem zweiten Stück (18) in Fluidkontakt steht, wobei die Radialausnehmung (26) radial außen mit einer Zuführung (23) für das Hydrauliköl radial durch das Gehäuse (4) aus dem Motorteil respektive Zylinderkopf (3) kommuniziert (2).
Nehmereinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außendurchmesser des Abschnitts (13) des Nehmerkolbens (6) deutlich kleiner als ein Außendurchmesser des Spielausgleichselements (10) bzw. des Gehäuses (4) ist.