DE19632628A1 - Pneumatic spring, in particular closing spring for a gas exchange valve of an internal combustion engine - Google Patents

Pneumatic spring, in particular closing spring for a gas exchange valve of an internal combustion engine

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DE19632628A1
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Ulrich Schulz
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische Feder der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.The invention relates to a pneumatic spring in the preamble of Claim 1 type described.

Derartige pneumatische Federn, auch als Luft- oder Gasfedern bekannt, sind je nach ihrer Verwendung zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Federkennlinie oder zur Veränderung der Federkennlinie mit einer die Mediums-Zu- und/oder Ab­ fuhr bewirkenden Vorrichtung verbunden. Eine solche Vorrichtung kann ein Luft- oder Gasspeicher sein, wobei der jeweilige Speicher bzw. Akkumulator mittels einer zusätzlichen Druckquelle aufgeladen oder über eine gesonderte Pumpe/Kompressor ständig nachgeladen ist.Such pneumatic springs, also known as air or gas springs, are each after their use to maintain a predetermined spring characteristic or to change the spring characteristic with one of the medium supply and / or output drove effecting device connected. Such a device can be an air or Be gas storage, the respective storage or accumulator using charged an additional pressure source or via a separate Pump / compressor is constantly recharged.

Beispielhafte Ausgestaltungen der vorbeschriebenen Art für pneumatische Schließ- Federn für Gaswechselventile von Brennkraftmaschinen sind aus der GB-PS 392 294, der DE 38 08 542 C2 und der EP 0 536 513 B1 bekannt. Der Bauauf­ wand und Platzbedarf jeder der bekannten Vorrichtungen zur Versorgung der je­ weiligen Schließ-Feder mit dem jeweiligen Medium ist in nachteiliger Weise nicht unerheblich. Exemplary configurations of the type described above for pneumatic locking Springs for gas exchange valves of internal combustion engines are from GB-PS 392 294, DE 38 08 542 C2 and EP 0 536 513 B1. The construction wall and space requirements of each of the known devices for the supply of each because closing spring with the respective medium is not disadvantageous irrelevant.  

Weiter ist aus der DE 29 49 413 A1 eine mit einer metallischen Druckfeder kombi­ nierte pneumatische Schließ-Feder für ein Gaswechselventil bekannt, bei der ein Teil der beim Ventilöffnungshub komprimierten Luft über eine in beiden Richtungen frei durchströmte Drosselbohrung in eine Speicherkammer zur drehzahlabhängigen Änderung der Luftfeder-Kennlinie gepumpt ist.Furthermore, DE 29 49 413 A1 is a combination with a metallic compression spring Pneumatic closing spring known for a gas exchange valve, in which a Part of the air compressed during the valve opening stroke via one in both directions free-flowing throttle bore in a storage chamber for speed-dependent Change the air spring characteristic is pumped.

Ferner ist aus der DE 12 87 454 B eine selbstpumpende hydropneumatische Feder bekannt für ein zwischen der Radaufhängung und der Karosserie eines Kraftfahr­ zeuges vorgesehenes Federbein, wobei über die Schwingbewegungen der Feder­ bein-Kolbenstange eine hydraulische Pumpeinrichtung aktiviert ist für eine Zufüh­ rung eines Hydraulikmediums in pneumatisch abgefederte Arbeitskammern der Feder.Furthermore, DE 12 87 454 B describes a self-pumping hydropneumatic spring known for a between the suspension and the body of a motor vehicle witness provided shock absorber, being about the swinging movements of the spring In the piston rod a hydraulic pump device is activated for a feed tion of a hydraulic medium in pneumatically suspended working chambers of the Feather.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße pneumatische Feder derart weiterzubilden, daß die Versorgung einer Arbeitskammer mit einem pneumatischen Medium bei geringstem Bauaufwand ohne wesentlichen zusätzli­ chen Platzbedarf sichergestellt ist.The invention has for its object a generic pneumatic To further develop the spring so that the supply of a working chamber with a pneumatic medium with minimal construction effort without significant additional Chen space requirement is ensured.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst in der Weise, daß eine aus Feder und Vorrichtung mit einer über den Federhub gesteuerten Pumpeinrichtung gestaltete Baueinheit eine selbstpumpende Feder bildet.This object is achieved with claim 1 in such a way that one out Spring and device with a pump device controlled by the spring stroke designed unit forms a self-pumping spring.

Mit der erfindungsgemäßen Betätigung der Pumpeinrichtung über den Federhub der pneumatischen Feder kann die Pumpeinrichtung vorteilhaft kleinbauend in der Feder integriert werden ohne wesentlichen zusätzlichen Platzbedarf der aus Feder und pneumatischer Versorgungs-Vorrichtung gestalteten Baueinheit.With the actuation of the pump device according to the invention via the spring stroke the pneumatic spring, the pumping device can advantageously be small in size The spring can be integrated without any significant additional space requirement of the spring and pneumatic supply device designed unit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der pneumatischen Feder sind in den Unteransprü­ chen angegeben.Advantageous configurations of the pneumatic spring are in the subclaims Chen specified.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine kompakt bauende pneumati­ sche Feder dadurch erreicht, daß die Pumpeinrichtungen einen zwischen einem Zylinder und dem Kolbenhemd eines Kolbens gebildeten Ringraum begrenzt, der einerseits über eine fest angeordnete Dichtung begrenzt ist und andererseits über einen mit dem Kolben antriebsfest verbundenen Ringkolben, wobei der Pumpen- Ringraum über einen Kanal mit einem druckgesteuert öffnenden Ventil mit der Ar­ beitskammer der Feder mediumsführend verbunden ist.In a first embodiment of the invention is a compact pneumati cal spring achieved in that the pumping devices between one Cylinder and the piston skirt of a piston formed annulus, the is limited on the one hand by a fixed seal and on the other hand by  an annular piston connected to the piston in a drive-proof manner, the pump Annulus via a channel with a pressure-controlled opening valve with the Ar beitskammer the spring is connected to the medium.

Diese in der Wahl der Bauabmessungen in Verbindung mit der gewünschten Pumpwirkung vorteilhafte Ausgestaltung ist in besonders einfacher Weise mit einer im Oberbegriff des Anspruches 3 beschriebenen pneumatischen Feder zu kombi­ nieren. Das Besondere dieser in der EP 0 697 540 A2 offenbarten Feder ist eine zwischen dem Zylinder und dem Kolben angeordnete Dichtungsanordnung, die es erlaubt, die Feder ohne montierter Betätigungsstange bzw. ohne eingesetztem Ventil-Schaft auf ihre Funktion außerhalb ihres Einsatzortes zu prüfen. Diese Feder bietet sich durch ihren Aufbau eines gesonderten Zylinders und eines darin gleit­ beweglich angeordneten Kolbens besonders vorteilhaft für die erfindungsgemäße Ausbildung eines Pumpen-Ringraumes an.This in the choice of the construction dimensions in connection with the desired Pumping advantageous embodiment is particularly simple with a pneumatic combi described in the preamble of claim 3 kidneys. The special feature of this spring disclosed in EP 0 697 540 A2 is one between the cylinder and the piston arranged sealing arrangement that it allowed the spring without an installed operating rod or without an inserted Check the function of the valve stem outside of its location. That feather offers itself through its construction of a separate cylinder and one sliding in it movably arranged piston particularly advantageous for the invention Formation of a pump annulus.

Gemäß einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist das in der erfindungs­ gemäßen Baueinheit integrierte Ventil in einer Erweiterung des den Pumpen- Ringraum mit der Arbeitskammer der Feder verbindenden Überströmkanals ange­ ordnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht in vorteilhafter Weise die Anordnung des Überström-Kanals bzw. Abschnitte davon sowie die Erweiterung in den Begren­ zungen des Zylinders sowie seines Bodendeckels vorzusehen.According to an additional embodiment of the invention, this is in the Invention unit integrated valve in an extension of the pump Annulus with the working chamber of the spring connecting overflow channel arranges. This configuration advantageously allows the arrangement of the Overflow canal or sections thereof as well as the expansion in the areas tongues of the cylinder and its bottom cover.

Gemäß einem ersten, beanspruchten Ausführungsbeispiel sieht die Erfindung vor, den Bodendeckel des Zylinders mit einem zum Kolbenhemd des Kolbens koaxial angeordneten Kragen zu versehen, wobei der abschnittsweise die Arbeitskammer des eintauchenden Kolbens begrenzende Kragen mit dem Zylinder ein stromab des Pumpen-Ringraumes der Arbeitskammer vorgeschaltetes Speichervolumen bildet. Mit dem über eine Drosselbohrung mit der Arbeitskammer verbundenen Speichervolumen sind funktions-nachteilige Druckschwankungen in der Arbeits­ kammer vermieden.According to a first claimed embodiment, the invention provides the bottom cover of the cylinder with a coaxial to the piston skirt of the piston arranged collar to provide, the sections of the working chamber of the plunging piston limiting collar with the cylinder downstream storage volume upstream of the pump annulus of the working chamber forms. With the one connected to the working chamber via a throttle bore Storage volumes are functionally disadvantageous pressure fluctuations in the work chamber avoided.

Beim zweiten, beanspruchten Ausführungsbeispiel ist der in einem Zylinder gleit­ beweglich angeordnete Kolben im freien Endabschnitt seines Kolbenhemdes mit einem lösbar angeordneten Dicht- und Führungsring ausgerüstet. Durch den Fort­ fall eines Speichervolumens ist eine vergrößerte Arbeitskammer mit einem höheren Kompressionsenddruck erzielt.In the second, claimed embodiment, it is sliding in a cylinder movably arranged pistons in the free end portion of his piston skirt equipped with a detachable sealing and guide ring. Through the fort  case of a storage volume is an enlarged working chamber with a higher one Compression pressure achieved.

In einem dritten, beanspruchten Ausführungsbeispiel ist die das Ventil aufneh­ mende Erweiterung des Überström-Kanals im Boden des Bodendeckels des Zylin­ ders angeordnet, wobei diese Erweiterung mit einem beispielsweise in der Begren­ zung des Zylinders durch Bohren ausgebildeten Kanal mit dem Pumpen-Ringraum in Verbindung steht. Über einen am Bodendeckel zum Kolben konzentrisch ange­ ordneten Kragen mit einer mit der Innenseite des Zylinders zusammenwirkenden Dichtungsanordnung sowie mit einer mit der Außenseite des Kolbenhemdes zu­ sammenwirkenden Dichtungsanordnung begrenzt dieser Kragen mit dem Zylinder eine Kühlkammer, die über Durchbrechungen im Zylinder beispielsweise mit dem Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine in Verbindung stehen kann. Vor­ zugsweise steht diese Kühlkammer mit einer in der P 196 03 536 für eine flüssig­ keitsgekühlte Brennkraftmaschine vorgeschlagene Kühlanordnung in Verbindung.In a third, claimed embodiment, the valve is accommodated widening of the overflow channel in the bottom of the bottom cover of the Zylin otherwise arranged, this extension with a for example in the limit tion of the cylinder by drilling trained channel with the pump annulus communicates. Concentrically attached to the piston via a bottom cover arranged collar with one cooperating with the inside of the cylinder Sealing arrangement as well as with the outside of the piston skirt cooperating seal arrangement limits this collar with the cylinder a cooling chamber, which has openings in the cylinder, for example, with the Coolant circuit of an internal combustion engine can be connected. Before preferably this cooling chamber with one in P 196 03 536 stands for a liquid Cooled internal combustion engine proposed cooling arrangement in connection.

Bei einer Ausgestaltung des in der erfindungsgemäßen Baueinheit integrierten, zwischen dem Pumpen-Ringraum und der Arbeitskammer angeordneten Ventils als Einwegventil bzw. Rückschlagventil ergibt sich ab einem bestimmten eingebrach­ ten Mediumsvolumen, daß der dort befindliche Druck dem Verdichtungsandruck im Pumpen-Ringraum entspricht, so daß kein weiteres gasförmiges Medium über das Einwegventil in die Arbeitskammer gefördert ist. Dies ergibt den überraschenden Vorteil, daß die erfindungsgemäß angeordnete Pumpeinrichtung bei Gleichheit der vorgenannten Drücke als mit der pneumatischen Feder parallel wirkende Zusatzfe­ der dient.In one configuration of the integrated in the structural unit according to the invention, valve arranged between the pump annulus and the working chamber as One-way valve or check valve results from a certain broken down ten medium volume that the pressure there is the compression pressure in Pump annulus corresponds, so that no further gaseous medium over the One-way valve is conveyed to the working chamber. This results in the surprising Advantage that the pump device arranged according to the invention with the same the aforementioned pressures acting as a parallel Fe with the pneumatic spring that serves.

Aufgrund des Fortfalls der im Stand der Technik bekannten, platz- und bauauf­ wendigen Versorgungs-Vorrichtungen für in Brennkraftmaschinen als Schließ­ federn für Gaswechselventile dienende pneumatische Federn können herkömmli­ che Brennkraftmaschinen vorteilhaft auf erfindungsgemäß gestaltete pneumatische Federn umgerüstet werden.Due to the elimination of the space and construction known in the prior art manoeuvrable supply devices for locking in internal combustion engines Pneumatic springs used for gas exchange valves can conventionally che internal combustion engines advantageously on pneumatic designed according to the invention Springs are converted.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispielen beschrieben. Es zeigt: The invention is based on the preferred embodiment shown in the drawing described examples. It shows:  

Fig. 1 Eine pneumatische Feder als Schließfeder für ein Gaswechselventil mit einer erfindungsgemäß angeordneten Pumpeinrichtung mit einem der Arbeitskammer vorgeschalteten Speichervolumen, Fig. 1 A pneumatic spring as a spring for closing a gas exchange valve with an inventively arranged pumping means with a working chamber of the upstream storage volume,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße pneumatische Feder als Schließfeder für ein Gaswechselventil mit einer vergrößerten Arbeitskammer durch einen am Kolben im freien Kolbenhemd-Ende lösbar angeordneten Dicht- und Führungsring, Fig. 2 is a pneumatic spring of the invention as a closing spring for a gas exchange valve with an enlarged working chamber by the piston in the open piston skirt end releasably disposed sealing and guiding ring,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße pneumatische Feder als Schließfeder für ein Gaswechselventil mit einer die Arbeitskammer abschnittsweise um­ gebenden Kühlkammer. Fig. 3 shows a pneumatic spring according to the invention as a closing spring for a gas exchange valve with a cooling chamber giving sections of the working chamber.

Eine pneumatische Feder 1 dient in einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine als Schließfeder für ein über eine Steuerwelle und einen zwischengeschalteten Stößel 2 hubbetätigtes Gaswechselventil 3. Für einen vorteilhaft einfachen Aufbau ist der Stößel 2 in einem Zylinder 4 der pneumatischen Schließfeder 1 gleitbeweg­ lich geführt. Die Schließfeder 1 umfaßt in dem Zylinder 4 einen über den Schaft 5 des Gaswechselventils 3 hubgesteuerten Kolben 6 in einer ein komprimierbares Medium enthaltenden Arbeitskammer 7, sowie eine die Arbeitskammer 7 über ein Ventil 8 druckgesteuert mit dem Medium versorgende Vorrichtung 9.In an internal combustion engine (not shown ) , a pneumatic spring 1 serves as a closing spring for a gas exchange valve 3 that is stroke-actuated via a control shaft and an intermediate plunger 2 . For an advantageously simple structure, the plunger 2 is slidably guided in a cylinder 4 of the pneumatic closing spring 1 . In the cylinder 4, the closing spring 1 comprises a piston 6 which is stroke-controlled via the shaft 5 of the gas exchange valve 3 in a working chamber 7 which contains a compressible medium, and a device 9 which supplies the medium to the working chamber 7 under pressure control via a valve 8 .

Erfindungsgemäß bildet eine aus der Feder 1 und der Vorrichtung 9 mit einer über den Federhub gesteuerten Pumpeinrichtung 10 gestaltete Baueinheit 11 eine selbstpumpende Feder 1.According to the invention, a structural unit 11 formed from the spring 1 and the device 9 with a pump device 10 controlled by the spring stroke forms a self-pumping spring 1 .

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schließfeder 1 bilden der Zylinder 4 sowie der hub­ gesteuerte Kolben 6 mit einem Kolbenhemd 12 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 13 eine äußere Begrenzung der Arbeitskammer 7, wobei zur Ausgestal­ tung einer inneren Begrenzung der Arbeitskammer 7 zur Bildung einer gesonder­ ten, gegen die Umgebung dichte Feder 1 am Bodendeckel 14 des Zylinders 4 und am Kolben 6 den Ventilschaft 5 umschließend angeordnete, unter Zwischenschal­ tung einer weiteren Dichtung 15 miteinander teleskopartig zusammenwirkende Rohrabschnitte 16 und 17 vorgesehen sind. Diese in der EP-A 0 697 540 näher beschriebene Schließfeder 1 kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Pumpeinrichtung 10 einen zwischen dem Zylinder 4 und dem Kolbenhemd 12 des Kolbens 6 gebildeten Ringraum 18 umfaßt, der einerseits über eine fest angeord­ nete Dichtung 13 der äußeren Begrenzung der Feder 1 begrenzt ist und anderer­ seits über einen mit dem Kolben 6 antriebsfest jenseits einer Zuströmöffnung 19 vorhandenen Ringkolben 20, wobei der Pumpen-Ringraum 18 über einen Kanal 21 mit einem druckgesteuert öffnenden Rückschlagventil 22 mit der Arbeitskammer 7 mediumsführend in Verbindung steht.In the illustrated in Fig. 1 the closing spring 1, the cylinder 4 and the hub-driven piston 6 form with a piston skirt 12 with the interposition of a seal 13 an outer boundary of the working chamber 7, wherein the Ausgestal tung an inner boundary of the working chamber 7 to form a gesonder th , against the environment tight spring 1 on the bottom cover 14 of the cylinder 4 and on the piston 6 surrounding the valve stem 5 , with the interposition of a further seal 15 telescopically cooperating pipe sections 16 and 17 are provided. This closing spring 1 described in more detail in EP-A 0 697 540 is characterized according to the invention in that the pumping device 10 comprises an annular space 18 formed between the cylinder 4 and the piston skirt 12 of the piston 6 , which on the one hand has a firmly arranged seal 13 of the outer one Limitation of the spring 1 is limited and, on the other hand, via an annular piston 20 which is drive-proof with the piston 6 beyond an inflow opening 19 , the pump annular space 18 being in communication with the working chamber 7 via a channel 21 with a pressure-controlled opening check valve 22 .

Wie aus der Fig. 1 weiter ersichtlich, ist das Rückschlagventil 22 im bodendeckel­ seitigen Bereich des Zylinders 4 in einer Erweiterung 23 des Kanals 21 angeord­ net, wobei die Erweiterung 23 mit der Arbeitskammer über eine Drosselbohrung 24 verbunden ist.As can also be seen from FIG. 1, the check valve 22 is arranged in the bottom cover-side region of the cylinder 4 in an extension 23 of the channel 21 , the extension 23 being connected to the working chamber via a throttle bore 24 .

Weiter zeigt die Fig. 1, daß das Kolbenhemd 12 des hubgesteuerten Kolbens 6 in einen am Bodendeckel 14 des Zylinders 4 angeordneten, konzentrischen Kragen 25 eintaucht, der pumpenringraumseitig die fest angeordnete Dichtung 13 der äußeren Begrenzung der Feder 1 trägt. Ferner begrenzt der dünnwandig gestaltete Kragen 25 mit einem bodendeckelseitigen Abschnitt des Zylinders 4 ein ringförmi­ ges Speichervolumen 26 zwischen Pumpen-Ringraum 18 und Arbeitskammer 7, wobei das mit dem Ringraum 18 druckgesteuert verbundene Speichervolumen 26 über die Drosselbohrung 24 mit der Arbeitskammer 7 in Verbindung steht.Next, FIG. 1 in that the piston skirt arranged 12 of the stroke-controlled piston 6 in a to the bottom cover 14 of the cylinder 4, concentric collar dips 25, the pump-ring chamber side 13 carrying the fixedly arranged sealing the perimeter of the spring 1. Furthermore, the thin-walled collar 25 with a bottom cover-side portion of the cylinder 4 defines an annular storage volume 26 between the pump annular space 18 and the working chamber 7 , the storage volume 26 connected to the annular space 18 under pressure control being connected to the working chamber 7 via the throttle bore 24 .

Mit der Erfindung ist die in Fig. 1 als eine Funktionseinheit in einer gegen die Um­ gebung dicht abgeschlossenen Ein-Kammer-Bauart dargestellte Schließfeder 1 auf baulich einfache Art zu einer selbstpumpenden Feder 1 weitergebildet, ohne daß bei einer vom Einsatzort der Schließfeder 1 gesonderten Überprüfung auf Funktion und Dichtheit eine Beschränkung hinzunehmen ist.With the invention, the closing spring 1 shown in FIG. 1 as a functional unit in a tightly sealed against the one-chamber design is further developed in a structurally simple manner to a self-pumping spring 1 , without a separate check from the location of the closing spring 1 a restriction on function and tightness must be accepted.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der Schließfeder 1 unterscheidet sich von der in Fig. 1 durch das Fehlen eines Speichervolumens 26 zur Erzielung einer im Volumen größeren Arbeitskammer 7. Hierfür weist der Kolben 6 im freien Endabschnitt seines Kolbenhemdes 12 jenseits der fest angeordneten Dichtung 13 einen lösbar angeordneten Dicht- und Führungsring 27 zur gleitbeweglichen Ver­ bindung mit dem Zylinder 4 auf, wobei der Zylinder 4 zwischen der Dichtung 13 und dem Dicht- und Führungsring 27 angeordnet eine Belüftungsöffnung 28 auf­ weist. Auch diese Schließfeder 1 ist in Kombination mit der Federhub-gesteuerten Pumpeinrichtung 10 einer die Arbeitskammer 7 mit Medium versorgenden Vorrich­ tung 9 zu einer selbstpumpenden Feder 1 weitergebildet, deren vom Einsatzort gesonderte Überprüfung auf Funktion und Dichtheit ohne einer Beschränkung ge­ währleistet ist.The embodiment of the closing spring 1 shown in FIG. 2 differs from that in FIG. 1 by the lack of a storage volume 26 in order to achieve a larger working chamber 7 . For this purpose, the piston 6 in the free end portion of its piston skirt 12 beyond the fixed seal 13 has a releasably arranged sealing and guide ring 27 for sliding connection with the cylinder 4 , the cylinder 4 between the seal 13 and the sealing and guide ring 27 arranged a ventilation opening 28 has. This closing spring 1 is in combination with the spring stroke-controlled pump device 10 of the working chamber 7 with medium supplying Vorrich device 9 further developed to a self-pumping spring 1 , the operation of which is checked separately for function and tightness without restriction.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schließfeder 1 ist in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung vorgesehen, daß ein im bodendeckelseitigen Wandbereich des Zy­ linders 4 angeordneter Kanal 21 den Pumpen-Ringraum 18 mit einer im Boden 29 des Bodendeckels 14 angeordneten, der Aufnahme des Rückschlagventils 22 die­ nenden Erweiterung 23 in Verbindung steht. Die Ausgestaltung kennzeichnet sich weiter dadurch, daß ein am Bodendeckel 14 zum Kolbenhemd 12 des Kolbens 6 konzentrisch angeordneter Kragen 25 im freien Endbereich eine den Pumpen- Ringraum 18 begrenzende Dichtungsanordnung 30 aufweist, die in einer Außen­ umfangsnut eine mit dem Innenumfang des Zylinders 4 zusammenwirkende Dich­ tung 31 sowie in einer Innenumfangsnut die mit dem Außenumfang des Kolben­ hemdes 12 zusammenwirkende Dichtung 13 umfaßt.In the closing spring 1 shown in Fig. 3 is provided in a further inventive embodiment that a arranged in the bottom cover wall area of the cylinder 4 Zy 21 channel 21 the pump annulus 18 with a arranged in the bottom 29 of the bottom cover 14 , the inclusion of the check valve 22 which ends Extension 23 is connected. The configuration is further characterized in that a collar 25 arranged concentrically on the bottom cover 14 with the piston skirt 12 of the piston 6 has a sealing arrangement 30 delimiting the pump annular space 18 in the free end region, which sealing groove 30 cooperates in an outer groove with the inner circumference of the cylinder 4 device 31 and in an inner circumferential groove with the outer circumference of the piston shirt 12 cooperating seal 13 comprises.

Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung erlaubt es zum einen, den Überström­ kanal 21 als eine Bohrung in einem radial nach innen verdickten Wandabschnitt des Zylinders 4 auszubilden und ferner den Ringraum zwischen dem Kragen 25 und dem Zylinder 4 als eine Kühlkammer 32 zu nutzen, die über Durchbrechungen 33 im Zylinder 4 beispielsweise mit einer Kühleinrichtung der nicht dargestellten Brennkraftmaschine in Wirkverbindung steht, wie dies in der P 196 03 536 näher beschrieben ist.This embodiment of the invention allows, on the one hand, the overflow channel 21 to be formed as a bore in a radially inwardly thickened wall section of the cylinder 4 and also to use the annular space between the collar 25 and the cylinder 4 as a cooling chamber 32 , which has openings 33 in the Cylinder 4 is operatively connected, for example, to a cooling device of the internal combustion engine, not shown, as is described in more detail in P 196 03 536.

Claims (10)

1. Pneumatische Feder, insbesondere Schließfeder für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine,
  • - die einen hubgesteuerten Kolben (6) in einer ein komprimierbares Medium enthaltenden Arbeitskammer (7) umfaßt, sowie
  • - eine die Arbeitskammer (7) über ein Ventil (8, 22) druckgesteuert mit dem Medium versorgende Vorrichtung (9),
    dadurch gekennzeichnet,
  • - daß eine aus Feder (1) und Vorrichtung (9) mit einer über den Fe­ derhub gesteuerten Pumpeinrichtung (10) gestaltete Baueinheit (11) eine selbstpumpende Feder (1) bildet (Fig. 1 bis 3).
1. Pneumatic spring, in particular closing spring for a gas exchange valve of an internal combustion engine,
  • - Which comprises a stroke-controlled piston ( 6 ) in a working chamber ( 7 ) containing a compressible medium, and
  • a device ( 9 ) which supplies the medium with pressure control to the working chamber ( 7 ) via a valve ( 8 , 22 ),
    characterized,
  • - That a spring ( 1 ) and device ( 9 ) with a Fe derhub controlled pump device ( 10 ) designed unit ( 11 ) forms a self-pumping spring ( 1 ) ( Fig. 1 to 3).
2. Feder nach Anspruch 1,
  • - bei der ein Zylinder (4) und ein über eine Betätigungsstange (Ventil- Schaft 5) hubgesteuerter Kolben (6) mit einem Kolbenhemd (12) unter Zwischenschaltung einer Dichtung (13) eine äußere Begren­ zung der Arbeitskammer (7) bilden, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Pumpeinrichtung (10) einen zwischen dem Zylinder (4) und dem Kolbenhemd (12) des Kolbens (6) gebildeten Ringraum (18) umfaßt, der
  • - einerseits über eine fest angeordnete Dichtung (13) der äußeren Begrenzung der Feder (1) begrenzt ist und
  • - andererseits über einen mit dem Kolben (6) antriebsfest jenseits einer Zuströmöffnung (19) verbundenen Ringkolben (20), wobei
  • - der Pumpen-Ringraum (18) über einen Kanal (21) mit einem druck­ gesteuert öffnenden Ventil (8 bzw. Rückschlagventil 22) mit der Ar­ beitskammer (7) mediumsführend in Verbindung steht.
2. Spring according to claim 1,
  • - In which a cylinder ( 4 ) and an actuating rod (valve stem 5 ) stroke-controlled piston ( 6 ) with a piston skirt ( 12 ) with the interposition of a seal ( 13 ) form an outer limita tion of the working chamber ( 7 ), characterized ,
  • - That the pumping device ( 10 ) comprises an annular space ( 18 ) formed between the cylinder ( 4 ) and the piston skirt ( 12 ) of the piston ( 6 )
  • - On the one hand, the outer limit of the spring ( 1 ) is limited by a fixed seal ( 13 ) and
  • - on the other hand via a drive fixed to the piston (6) connected beyond an inflow opening (19), annular piston (20), wherein
  • - The pump annulus ( 18 ) via a channel ( 21 ) with a pressure controlled opening valve ( 8 or check valve 22 ) with the Ar beitskammer ( 7 ) is in contact with the medium.
3. Feder nach Anspruch 1,
  • - bei der ein Zylinder (4) und ein über eine Betätigungsstange (Ventil- Schaft 5) hubgesteuerter Kolben (6) mit einem Kolbenhemd (12) unter Zwischenschaltung einer Dichtung (13) eine äußere Begren­ zung der Arbeitskammer (7) bilden, wobei
  • - an Zylinder (4, Bodendeckel 14) und Kolben (6) die Betätigungs­ stange (Ventil-Schaft 5) umschließend angeordnete, unter Zwi­ schenschaltung einer weiteren Dichtung (15) miteinander teles­ kopartig zusammenwirkende Rohrabschnitte (16, 17) eine innere Begrenzung der Arbeitskammer (7) einer gesonderten, gegen die Umgebung dichten Feder (1) bilden, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Pumpeinrichtung (10) einen zwischen dem Zylinder (4) und dem Kolbenhemd (12) des Kolbens (6) gebildeten Ringraum (18) umfaßt, der
  • - einerseits über eine fest angeordnete Dichtung (13) der äußeren Begrenzung der Feder (1) begrenzt ist und
  • - andererseits über einen mit dem Kolben (6) antriebsfest jenseits einer Zuströmöffnung (19) verbundenen Ringkolben (20), wobei
  • - der Pumpen-Ringraum (18) über einen Kanal (21) mit einem druck­ gesteuert öffnenden Ventil (8, Rückschlagventil 22) mit der Arbeits­ kammer (7) mediumsführend in Verbindung steht (Fig. 1 bis 3).
3. Spring according to claim 1,
  • - In which a cylinder ( 4 ) and an actuating rod (valve stem 5 ) stroke-controlled piston ( 6 ) with a piston skirt ( 12 ) with the interposition of a seal ( 13 ) form an outer limitation of the working chamber ( 7 ), wherein
  • - On the cylinder ( 4 , bottom cover 14 ) and piston ( 6 ) the actuating rod (valve stem 5 ) arranged surrounding, with interposition of a further seal ( 15 ) telescopically interacting pipe sections ( 16 , 17 ) an inner boundary of the working chamber ( 7 ) form a separate spring ( 1 ) which is sealed against the environment, characterized in that
  • - That the pumping device ( 10 ) comprises an annular space ( 18 ) formed between the cylinder ( 4 ) and the piston skirt ( 12 ) of the piston ( 6 )
  • - On the one hand, the outer limit of the spring ( 1 ) is limited by a fixed seal ( 13 ) and
  • - on the other hand via a drive fixed to the piston (6) connected beyond an inflow opening (19), annular piston (20), wherein
  • - The pump annulus ( 18 ) via a channel ( 21 ) with a pressure controlled opening valve ( 8 , check valve 22 ) with the working chamber ( 7 ) is in contact with the medium ( Fig. 1 to 3).
4. Feder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Ventil (8) bzw. das Rückschlagventil (22) im bodendeckel­ seitigen Bereich des Zylinders (4) in einer Erweiterung (23) des Ka­ nals (21) angeordnet ist, wobei
  • - die Erweiterung (23) mit der Arbeitskammer (7) über eine Drossel­ bohrung (24) in Verbindung steht (Fig. 1 bis 3).
4. Spring according to claim 2 or 3, characterized in
  • - That the valve ( 8 ) or the check valve ( 22 ) in the bottom cover side region of the cylinder ( 4 ) in an extension ( 23 ) of the Ka channel ( 21 ) is arranged, wherein
  • - The extension ( 23 ) with the working chamber ( 7 ) via a throttle bore ( 24 ) is connected ( Fig. 1 to 3).
5. Feder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet
  • - daß das Kolbenhemd (12) des hubgesteuerten Kolbens (6) in einen am Bodendeckel (14) des Zylinders (4) angeordneten Kragen (25) eintaucht, der
  • - pumpenringraumseitig die fest angeordnete Dichtung (13) der äuße­ ren Begrenzung der Feder (1) trägt, und ferner
  • - der dünnwandig gestaltete Kragen (25) mit einem bodendeckelseiti­ gen Abschnitt des Zylinders (4) ein ringförmiges Speichervolumen (26) zwischen Pumpen-Ringraum (18) und Arbeitskammer (7) be­ grenzt, mit der
  • - das mit dem Ringraum (18) druckgesteuert verbundene Speichervo­ lumen (26) über die Drosselbohrung (24) in Verbindung steht (Fig. 1).
5. Spring according to one of claims 2 to 4, characterized
  • - That the piston skirt ( 12 ) of the stroke-controlled piston ( 6 ) in a on the bottom cover ( 14 ) of the cylinder ( 4 ) arranged collar ( 25 ) dips
  • - Pump annulus side the fixed seal ( 13 ) of the outer limit of the spring ( 1 ) carries, and further
  • - The thin-walled collar ( 25 ) with a bottom-side section of the cylinder ( 4 ) defines an annular storage volume ( 26 ) between the pump annulus ( 18 ) and the working chamber ( 7 ) with which
  • - The pressure controlled lumen ( 26 ) connected to the annular space ( 18 ) via the throttle bore ( 24 ) is connected ( Fig. 1).
6. Feder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Kolben (6) im freien Endabschnitt seines Kolbenhemdes (12) jenseits der fest angeordneten Dichtung (13) einen lösbar an­ geordneten Dicht- und Führungsring (27) zur gleitbeweglichen Ver­ bindung mit dem Zylinder (4) aufweist, wobei
  • - der Zylinder (4) zwischen der Dichtung (13) und dem dicht- und Füh­ rungsring (27) angeordnet eine Belüftungsöffnung (28) aufweist (Fig. 2).
6. Spring according to one of claims 2 to 4, characterized in
  • - That the piston ( 6 ) in the free end portion of its piston skirt ( 12 ) beyond the fixed seal ( 13 ) has a releasably on ordered sealing and guide ring ( 27 ) for slidable connection with the cylinder ( 4 ), wherein
  • - The cylinder ( 4 ) between the seal ( 13 ) and the sealing and Füh approximately ring ( 27 ) arranged a ventilation opening ( 28 ) ( Fig. 2).
7. Feder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein im bodendeckelseitigen Wandbereich des Zylinders (4) an­ geordneter Kanal (21) den Pumpen-Ringraum (18) mit einer im Bo­ den (29) des Bodendeckels (14) angeordneten, der Aufnahme des Ventils (8) bzw. des Rückschlagventils (22) dienenden Erweiterung (23) in Verbindung steht und
  • - daß ein am Bodendeckel (14) zum Kolbenhemd (12) des Kolbens (6) konzentrisch angeordneter Kragen (25) im freien Endbereich eine den Pumpen-Ringraum (18) begrenzende Dichtungsanordnung (30) aufweist, die
  • - in einer Außenumfangsnut eine mit dem Innenumfang des Zylinders (4) zusammenwirkende Dichtung (31) sowie in einer Innenumfangs­ nut die mit dem Außenumfang des Kolbenhemdes (12) zusammen­ wirkende Dichtung (13) umfaßt (Fig. 3).
7. Spring according to one of claims 2 to 4, characterized in that
  • - That one in the bottom cover side wall area of the cylinder ( 4 ) on the ordered channel ( 21 ) the pump annulus ( 18 ) with a Bo in ( 29 ) of the bottom cover ( 14 ) arranged, the inclusion of the valve ( 8 ) or the check valve ( 22 ) serving extension ( 23 ) and
  • - That a on the bottom cover ( 14 ) to the piston skirt ( 12 ) of the piston ( 6 ) concentrically arranged collar ( 25 ) in the free end region has a pump annular space ( 18 ) delimiting seal arrangement ( 30 )
  • - In an outer circumferential groove with the inner circumference of the cylinder ( 4 ) cooperating seal ( 31 ) and in an inner circumferential groove with the outer circumference of the piston skirt ( 12 ) cooperating seal ( 13 ) ( Fig. 3).
8. Feder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung als Schließfeder (1) eines Gaswechselventils (3) einer Brennkraftmaschine (Fig. 1 bis 3).8. Spring according to one or more of claims 1 to 7, characterized by the use as a closing spring ( 1 ) of a gas exchange valve ( 3 ) of an internal combustion engine ( Fig. 1 to 3). 9. Feder nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Kragen (25) mit dem Zylinder (4) eine Kühlkammer (32) be­ grenzt, die
  • - über Durchbrechungen (33) im Zylinder (4) mit einem Kühlmedium versorgt ist (Fig. 3).
9. Spring according to claim 7 and 8, characterized in
  • - That the collar ( 25 ) with the cylinder ( 4 ) limits a cooling chamber ( 32 ) be the
  • - Is supplied with a cooling medium via openings ( 33 ) in the cylinder ( 4 ) ( Fig. 3).
10. Schließ-Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (4) in seinem freien Endabschnitt der Führung eines auf den Schaft (5) des Gaswechselventils (3) hubgesteuert einwirkenden Stößels (2) dient (Fig. 1 bis 3).10. Closing spring according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cylinder ( 4 ) in its free end portion of the guide of a stem ( 5 ) of the gas exchange valve ( 3 ) acting stroke-controlled plunger ( 2 ) is used ( Fig. 1 to 3).
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