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Sich selbsttätig hydraulisch einstellendes Spielausgleichselementfür
die Ventilsteuerung von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein sich selbsttätig
hydraulisch einstellendes Spielausgleichselement für die Ventilsteuerung von Brennkraftmaschinen,
bestehend aus zwei längsverschiebbar ineinander geführten Teilen, die zwischen sich
einen Druckraum einschließen, der über ein Rückschlagventil mit einem in dem einen
der beiden Teile des Ausgleichselementes untergebrachten Vorraum verbunden ist,
der seinerseits mit Drucköl beaufschlagt ist, wobei zwischen beiden Teilen des Ausgleichselementes
eine aus dem Druckraum führende gedrosselte Leckage vorgesehen ist.
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Die Wirkung derartiger Ausgleichselemente besteht darin, daß die das
Ausgleichselement bildenden, ineinander geführten Teile an einer beliebigen Stelle
des Ventilsteuergestänges gegeneinander längsverschiebbar eingeschaltet sind. Die
selbsttätige hydraulische Einstellung derartiger Ausgleichselemente in der Art,
daß jegliches Ventilspiel ausgeglichen wird, wird dadurch herbeigeführt, daß zwischen
die beiden das Ausgleichselement bildenden Teile Öl aus dem Schmiermittelkreislauf
der Maschine eingeführt wird. Das unter Schmieröldruck stehende Öl gelangt über
ein Rückschlagventil aus dem Vorraum in den Druckraum und drückt die beiden Stößelteile
so weit auseinander, bis jegliches Spiel in dem Steuerungsgestänge ausgeglichen
ist. Wenn der von diesen beiden Teilen eingeschlossene Druckraum vollständig mit
Öl gefüllt ist, ergibt sich praktisch ein Ausgleichselement, das eine starre Kupplung
bildet, aber jederzeit in der Lage ist, ein im Ventilgestänge entstehendes Spiel
auszugleichen.
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Derartige Ausgleichselemente, die beispielsweise zwischen dem Steuernocken
und der Stößelstange oder zwischen Kipphebel einerseits und Stößelstange oder Ventilstange
andererseits angeordnet sein können, sind schon seit längerer Zeit bekannt. Diese
bekannten Ausgleichselemente genügen nicht in allen Fällen den hohen Anforderungen
im Kraftfahrzeugbau hinsichtlich Lebensdauer und Funktionstüchtigkeit.
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Eine der wesentlichen Voraussetzungen für das störungsfreie Arbeiten
eines derartigen Ausgleichselementes bildet die einwandfreie Funktion der Lekkage.
Einerseits soll die Leckage so klein wie möglich gehalten werden, um nicht zu viel
Öl aus dem Druckraum entweichen zu lassen. Dieses Öl müßte dann aus dem Vorraum
ersetzt werden, und es entstünde ein öldurchfluß durch das Ausgleichselement. Wegen
der Verschmutzung des Schmieröls würden zahlreiche Partikeln ins Innere des Ausgleichselementes
gelangen und sich dort ansammeln. Andererseits soll die Leckage groß genug sein,
um einen Spielausgleich auch dann zu ermöglichen, wenn das Spiel im Ventilsteuergestänge
infolge von Temperaturänderungen kleiner wird. Die richtige Größe der Leckage muß
daher sehr genau eingehalten werden und darf sich auch während einer möglichst langen
Betriebsdauer durch Verschleiß nicht ändern. Ebenso soll die gewünschte Leckage
auch dann erhalten bleiben, wenn das Öl infolge Erwärmung dünnflüssiger wird.
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Es sind Ausgleichselemente bekannt, bei denen das innere Teil gleichzeitig
als Element zur Drosselung der Leckage ausgebildet ist oder bei denen das innere
Teil durch ein besonderes Drosselelement umgeben und fest mit diesem verbunden ist.
Durch die in bestimmten Grenzen notwendigen Ausgleichsbewegungen entsteht an der
Oberfläche des Drosselelementes Verschleiß, der die Leckage laufend größer werden
läßt. Dieser Verschleiß wird durch die im Schmieröl enthaltenen Schmutzpartikelchen
noch gefördert, die mit in die Leckage gelangen. Hierzu kommt noch, daß über das
Ventilsteuergestänge auf das Ausgleichselement nicht nur Kräfte in Achsrichtung
ausgeübt werden, sondern daß die Belastung meist schräg zur Längsachse des Ausgleichselementes
erfolgt. Die Kraftkomponente, die rechtwinklig zur Längsachse wirkt, bedingt ein
gewisses Verkanten des inneren Teiles. Die dadurch hervorgerufenen Führungskräfte
fördern einen raschen Verschleiß der aneinander reibenden Flächen der beiden Teile
des Ausgleichselementes. Die so herbeigeführte Vergrößerung der Leckage bedingt
einen Hubverlust, da bei jedem Anheben des Ventilgestänges vermehrt C51 aus dem
Druckraum austritt. Dieser COlverlust muß durch neues öl aus dem Schmierölkreislauf
ersetzt
werden. Damit gelangen in verstärktem Maße Luftblasen und
Schmutzpartikelchen in den Druckraum. Die Luftblasen bedingen durch ihre Kompressibilität
einen vorübergehenden Hubverlust, während die Schmutzpartikelchen den Verschleiß
der Leckage weiter vergrößern.
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Bei einem anderen bekannten Ausgleichselement ist zur genauen Dosierung
der Leckölmenge der Lekkage ein Drosselelement vorgeschaltet. Dieses Drosselelement
ist im Druckraum in einer Verlängerung des inneren Teiles des Ausgleichselementes
angeordnet. Der Grad der Drosselung ist durch die Länge des Drosselelementes festgelegt,
die daher ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten darf. Dadurch ergibt sich eine
verhältnismäßig große Baulänge des gesamten Ausgleichselementes, die wiederum eine
verhältnismäßig große Masse zur Folge hat. Dadurch treten bei sehr hohen Motordrehzahlen
große Massenkräfte auf, die sich nachteilig auf das Drehzahlverhalten der Brennkraftmaschine
auswirken.
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Es ist weiterhin ein Ausgleichselement bekannt, bei dem ein geteilter
Ring als Drosselelement dient, der mit seinem Außendurchmesser in der Bohrung des
äußeren Teiles anliegt. Der Innendurchmesser des geteilten Ringes ist größer als
der Außendurchmesser des inneren Teiles. Eine Feder drückt den geteilten Ring mit
seiner geneigten oberen Stirnfläche gegen eine entsprechende Fläche des inneren
Teiles und bewirkt dadurch eine Aufweitung des Ringes. Diese Aufweitung des geteilten
Ringes hat zur Folge, daß der Ring immer in der Bohrung des äußeren Teiles anliegt.
Die Leckage besteht zwischen den beiden längsverschiebbar ineinandergeführten Teilen
und ist dadurch gedrosselt, daß der geteilte Ring den Zutritt zur Leckage verschließt
und lediglich durch seine Teilfuge eine kleine Ölmenge in die Leckage eintreten
läßt. Dadurch wird zwar eine verschleißunabhängige Drosselung der Leckage bewirkt,
jedoch ist die Baulänge und damit auch die Masse eines derartigen Ausgleichselementes
verhältnismäßig groß, womit wieder die obengenannten Nachteile eintreten.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen
und schlägt vor, daß das Innere der beiden Teile des Ausgleichselementes zwei zu
seiner Führung dienende Bunde aufweist und in der zwischen diesen Bunden verbleibenden
umlaufenden Nut ein die Drosselung der Leckage bewirkendes Element schwimmend angeordnet
und der Spalt zwischen diesem Element und dem inneren der beiden Teile abgedichtet
ist.
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Das schwimmend angeordnete Element zur Drosselung der Leckage macht
zwar nach wie vor noch die Ausgleichsbewegungen des inneren Teiles des Ausgleichselementes
mit, jedoch trägt es zur Führung dieses Teiles nicht mehr bei. Durch die schwimmende
Anordnung des Elementes wird der Verschleiß auf ein Mindestmaß herabgesetzt, da
dieses sich selbsttätig immer so einstellen wird, daß seine Reibung mit dem äußeren
der beiden Teile möglichst gering ist. Schräg auf das innere Teil einwirkende Kräfte
werden nicht mehr über das Drosselelement weitergeleitet, sondern von den beiden
Bunden aufgenommen, die die Führung des inneren Teiles des Ausgleichselementes übernehmen.
Ein Verschleiß dieser Bunde jedoch beeinflußt die Leckage nicht. Außerdem weist
ein erfindungsgemäß gestaltetes Ausgleichselement eine geringe Baulänge auf, da
durch das Drosselelement kein zusätzlicher Platz beansprucht wird, der die Baulänge
des Ausgleichselementes vergrößern würde.
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Aus Fertigungsgründen ist es erforderlich, daß das innere Teil des
Ausgleichselementes aus zwei Teilen zusammengesetzt sein muß, um das Drosselelement
aufbringen zu können. Um zu verhindern, daß Lecköl auch durch den Spalt zwischen
dem Drosselelement und dem inneren Teil des Ausgleichselementes austreten kann,
ist nach der Erfindung dieser Spalt abgedichtet.
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Diese Abdichtung kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch
herbeigeführt sein, daß eine der ringförmigen Stirnflächen des die Drosselung bewirkenden
Elementes als Dichtkante ausgebildet ist, wobei eine auf die andere Stirnfläche
wirkende Feder das Drosselelement gegen die der Dichtkante gegenüberliegende
Fläche der Nut andrückt.
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Um zu verhindern, daß bei erwärmtem Motor das infolgedessen dünnflüssige
Öl in verstärktem Maße ausströmt, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
vorgeschlagen, daß das die Drosselung bewirkende Element in an sich bekannter Weise
aus einem Werkstoff mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als der des dieses
umgebenden Teiles des Ausgleichselementes besteht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt A b b. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Ausgleichselementes
und A b b. 2 eine Abdichtungsmöglichkeit des Drosselelementes gegenüber dem inneren
Teil.
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Das in A b b. 1 dargestellte Spielausgleichselement besteht aus dem
äußeren, hohlzylindrisch ausgebildeten Teil 1, in dem das zweiteilig ausgeführte
innere Teil t längsverschiebbar angeordnet ist. Das äußere Teil 1 kann beispielsweise
mit der Stößelstange 3 verbunden sein, während das Teil t mit dem Kipphebel 4 zusammenwirkt.
Durch die hohle Stößelstange 3 wird durch eine Bohrung 5 und über ein Rückschlagventil
6 Schmieröl in den Druckraum 7 zugeführt, der sich zwischen den Teilen
1 und 2 des Ausgleichselementes befindet. Eine Feder 8 drückt die
beiden Teile 1 und 2 des Ausgleichselementes so weit auseinander, daß im Ventilgestänge
kein Spiel mehr auftritt. Das innere Teil t ist an seinem Umfang mit einer umlaufenden
Nut 9 versehen, in die das Drosselelement 10 schwimmend eingelegt ist. Der Spalt
zwischen diesem Drosselelement 10 und dem Teil 2 ist durch eine Dichtung 12 abgedichtet.
Aus dem Druckrauf kann das Lecköl durch den Spalt zwischen den beiden Teilen 1 und
2 am Drosselelement 10 vorbei austreten. Es gelangt durch eine Nut 13 in
die zum Kipphebel führende Bohrung 14. Ein Anschlag 15, beispielsweise ein Sicherungsring,
der in einer umlaufenden Nut am Ende des äußeren Teiles 1 angeordnet ist, verhindert,
daß das innere Teil 2 aus dem Teil 1 herausgleiten kann.
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In A b b. 2 ist eine weitere Möglichkeit der Abdichtung des Drosselelementes
10 gegenüber dem inneren Teil 2 dargestellt. Eine Stirnfläche des Drosselelementes
10 ist als Dichtkante 18 ausgebildet. Eine auf die andere Stirnfläche 17 einwirkende
Feder 16 drückt das Drosselelement gegen die der Dichtkante 18 gegenüberliegende
Fläche der Nut 9 an.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt,
und der Erfindungsgedanke wird nicht schon durch bloße konstruktive Änderungen in
der Ausgestaltung der einzelnen Teile
umgangen. So ist es z. B.
auch möglich und im Rahmen der Erfindung liegend, das gesamte Spielausgleichselement
an anderer Stelle des Ventilsteuergestänges unterzubringen.