DE19902446A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei einem Stößel (1), der ein hydraulisches Spielausgleichselement (7) aufweist, ist eine Zwangsöffnung dessen Rückschlagventils (15) während eines Grundkreisbereichs (alpha) eines beaufschlagenden Nockens (5) hergestellt. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß ein Schließkörper (16) des Rückschlagventils (15) von einem ersten Ende (21b) eines Stellglieds (21) beaufschlagt ist. Dieses Stellglied (21) durchragt mit seinem zweiten Ende (21a) einen Boden (3) des Stößels (1) und wirkt mit einer Nut (22) am Außenmantel (23) des Nockens (5) zusammen. Diese Nut (22) erstreckt sich über den gesamten Grundkreisbereich (alpha) des Nockens (5) sowie erfindungsgemäß lediglich in weiteren Umfangsbereichen (beta, gamma, delta), die während ihres Kontakts und ihrer relativen Auswanderung auf dem Boden (3) des Stößels (1) unmittelbar dem zweiten Ende (21a) des Stellglieds (21) axial gegenüberliegen.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Nocken einer Nockenwelle und einem Stößel, mit folgenden Merkmalen:

• - der Stößel ist an einer Oberseite seines Bodens von dem Nocken beauf­ schlagt, wobei gegen eine Unterseite des Bodens ein hydraulisches Spielaus­ gleichselement über eine Hülse festgelegt ist,
• - die Hülse ist an einer ihrer Mantelflächen von einem relativ zur Hülse axial ver­ schieblichen Druckkolben beaufschlagt, welcher Druckkolben über seinen Bo­ den wenigstens einem Gaswechselventil zugewandt ist,
• - axial zwischen dem Boden des Druckkolbens und einem Ringabsatz der Hülse ist ein Hochdruckraum und axial zwischen dem Ringabsatz und dem Boden des Stößels ist ein Vorratsraum für Hydraulikmittel angeordnet,
• - der Ringabsatz weist einen Durchlaß auf, welcher Durchlaß auf der Seite des Hochdruckraumes durch ein sich in Richtung zum Hochdruckraum öffnendes Rückschlagventil begrenzt ist, dessen Schließkörper in Richtung zum Vorrats­ raum über ein Federmittel beaufschlagt ist,
• - der Schließkörper ist durch ein erstes Ende eines Stellglieds in Richtung zum Boden des Druckkolbens verlagerbar, welches Stellglied mit seinem zweiten Ende den Boden des Stößels durchragt und mit einer am Außen­ mantel des Nockens teilweise umlaufenden Nut zusammenwirkt, welche Nut im Grundkreisbereich nicht ausgespart ist und
• - die Nut besitzt eine derartige Tiefe, daß das in ihr verlaufende zweite Ende des Stellglieds den Schließkörper soweit freigibt, daß der Schließkörper durch die Kraft seines Federmittels den Durchlaß verschließt.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Stößel geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 196 53 ­ 459 A1 hervor. Nachteilig ist es bei diesem, daß sich dessen Nut im Nocken über einen gesamten Hubbereich erstreckt. Durch die somit verringerte Auf­ standsbreite während der Hubphase des Nockens auf dem Boden des Stößels erhöht sich nachteilig die Hertzsche Pressung. Gleichzeitig wirkt sich die um­ laufende Nut nachteilig auf die Schmierverhältnisse im Kontaktbereich aus. Zudem ist festzuhalten, daß aufgrund einer relativen Auswanderung eines Kontaktbereichs des Nockens auf dem Boden des Stößels diese Nut nicht im­ mer axial dem zugewandten zweiten Ende des Stellglieds gegenüberliegt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ventiltrieb der vorgenannten Gat­ tung zu schaffen, bei welchem die aufgeführten Nachteile beseitigt sind. Insbe­ sondere soll ein Ventiltrieb geschaffen werden, welcher gegenüber dem vorbe­ kannten Stand der Technik deutlich günstigere Reibungs- und Schmierverhält­ nisse im Kontaktbereich zwischen dem Nocken und Stößel besitzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeich­ nungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Demnach

• - ist die Nut außerhalb des Grundkreisbereichs lediglich in Umfangsberei­ chen ausgebildet, welche Umfangsbereiche während ihres Kontakts und ihrer relativen Auswanderung auf dem Boden des Stößels unmittelbar dem zweiten Ende des Stellglieds axial gegenüberliegen.

Mit anderen Worten gesagt verläuft die Nut somit nur in den unmittelbaren Kontaktbereichen zum zweiten Ende des Stellglieds. Außerhalb dieser Kon­ taktbereiche ist die Nut nicht ausgespart ausgeführt. Somit verringert sich auf­ grund der breiteren Aufstandsfläche gegenüber dem Stand der Technik die Hertzsche Pressung. Gleichfalls sind die Schmierbedingungen im Kontaktbe­ reich optimiert.

Dadurch, daß keine umlaufende Nut mehr (außerhalb des Grundkreisbereichs) gefertigt werden muß, ist der Fertigungsaufwand für die partiell umlaufenden Nuten verringert. Es muß kein Ein- und Auslauf mehr für die Nut geschliffen werden.

Wichtig für einen optimalen Gasaustausch am beaufschlagten Gaswechsel­ ventil ist es, daß die Nut auf jeden Fall zu Beginn einer Öffnungsrampe nach dem Grundkreisende und unmittelbar im Bereich einer Schließrampe vor einem Grundkreisbeginn (in Drehrichtung des Nockens gesehen) ausgeführt ist. In diesen Bereichen muß der Schließkörper auf jeden Fall von seiner zwangswei­ sen Öffnung befreit sein. Anderenfalls könnte es zu Hubverlusten bzw. zu ei­ nem vorzeitigen und unerwünscht schnellen Aufsetzen des Gaswechselventils in seinen Sitz und ähnlichem kommen.

In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, als Federmittel für den Schließkörper eine Schraubenfeder und als Rückschlagventil ein Kugelventil zu applizieren. Denkbar sind auch weitere Federmittel, wie blattfedernartige und ähnliche bzw. alle weiteren dem Fachmann geläufigen Arten von Rück­ schlagventilen.

Schließlich ist es erfindungsgemäß vorgeschlagen, als Stellglied einen Stift bzw. ein stiftähnliches Bauteil zu verwenden. Dieses läßt sich sehr einfach herstellen und besitzt eine ausreichende Steifigkeit im Betrieb. Vorgesehen, jedoch nicht besonders erwähnt, ist es, daß das Stellglied in Nockenrichtung durch eine zusätzliche Feder beaufschlagt ist. Deren Kraft ist jedoch geringer ausgeführt, als die Kraft des den Schließkörper beaufschlagenden Federmit­ tels.

Selbstverständlich sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Zwangsöff­ nung eines Rückschlagventils nicht nur bei direkt beaufschlagten Stößeln vor­ 1 gesehen. Der Schutzbereich bezieht sich auch auf Anwendungen an weiteren hydraulischen Spielausgleichselementen, wie solche die in Kipp- oder Schwinghebel eingesetzt oder als integraler Bestandteil von Abstützelementen ausgebildet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb mit Nocken und Stößel.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die Figur offenbart einen Ventiltrieb, so wie er der Fachwelt an sich bekannt ist. Der Ventiltrieb besteht aus einem Stößel 1, dessen Funktion an dieser Stelle ebenfalls nicht näher erläutert werden muß. Dieser Stößel 1 besitzt ein hohlzylindrisches Hemd 2. Mit diesem Hemd 2 oszilliert der Stößel 1 in einer nicht dargestellten Bohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine. Das Hemd 2 ist einenends durch einen Boden 3 verschlossen. Eine Oberseite 4 des Bodens 3 wird von einem Nocken 5 im Hubsinn beaufschlagt.

Gegen eine Unterseite 6 des Bodens 3 ist zentrisch ein hydraulisches Spielausgleichselement 7 angelegt. Dieses besteht aus einer Hülse 8, die un­ mittelbar an der Unterseite 6 verläuft. Eine Mantelfläche 9 (Außenmantel) der Hülse 8 ist abschnittsweise von einem Druckkolben 10 umschlossen. Dieser besitzt einen dem Boden 3 abgewandten Boden 11. Über diesen Boden 11 ist das gesamte Spielausgleichselement 7 und somit der Stößel 1 auf einem nicht dargestellten Gaswechselventil abgestützt.

Axial zwischen einem radial nach innen weisenden Ringabsatz 12 der Hülse 8 und dem Boden 11 verläuft ein Hochdruckraum 13 für Hydraulikmittel. Ober­ halb des Ringabsatzes 12 und zwischen diesem sowie dem Boden 3 ist ein Vorratsraum 14 für Hydraulikmittel angeordnet.

Innerhalb des Hochdruckraumes 13 ist ein Rückschlagventil 15 vorgesehen. Dieses besteht aus einem als Kugel ausgebildeten Schließkörper 16 und ei­ nem Federmittel 17. Das Federmittel 17 stützt sich einenends an einer Halte­ kappe 18 ab und wirkt anderenends auf den Schließkörper 16 in Richtung zum Boden 3 ein. Der Schließkörper 16 verschließt in der dargestellten Ansicht ei­ nen Durchlaß 19 am Ringabsatz 12. Der Durchlaß 19 besitzt einen definierten Querschnitt.

Gleichzeitig erstreckt sich durch eine zentrische Öffnung 20 im Boden 3 ein als Stift ausgebildetes Stellglied 21 mit seinem zweiten Ende 21a. Dieses Stell­ glied 21 wirkt über ein erstes Ende 21b auf den Schließkörper 16 ein. Das zweite Ende 21a durchragt die Oberseite 4 des Bodens 3 in Richtung zum Nocken 5.

Der Nocken 5 besitzt eine erfindungsgemäß ausgeführte partielle Nut 22. Die­ se Nut 22 kommuniziert mit dem zweiten Ende 21a des Stellglieds 21. Die Nut 22 erstreckt sich erfindungsgemäß außerhalb eines Grundkreisbereichs α le­ diglich in Umfangsbereichen β, γ, δ, die während ihres Kontakts und ihrer rela­ tiven Auswanderung auf der Oberseite 4 des Bodens 3 des Stößels 1 unmittel­ bar dem zweiten Ende 21a des Stellglieds 21 axial gegenüberliegen und mit diesem kommunizieren. Wie die Figur offenbart, sind das bei dieser Ausge­ staltung lediglich den Grundkreis begrenzende Bereiche einer Schließrampe β und einer Öffnungsrampe γ sowie Bereiche einer Nockenspitze δ. Die vorge­ nannten Bereiche des Kontakts außerhalb des Grundkreisbereichs α sind je­ doch von Anwendungsfall zu Anwendungsfall unterschiedlich. Der Fachmann wird aufgrund der ihm bekannten Auswanderung des Kontaktbereichs des Nockens gegenüber dem jeweiligen Nockenfolger die Bereiche jedoch leicht festlegen können, in denen der Nocken unmittelbar Kontakt mit dem genannten zweiten Ende 21a des Stellglieds 21 hat.

Aufgrund dieser partiellen Ausgestaltung der Nut 5 außerhalb des Grundkreis­ bereichs α in den Abschnitten β, γ, δ, liegt ein deutlich hinsichtlich seiner tri­ bologischen Bedingungen verbesserter Ventiltrieb vor (siehe auch Vorteilsan­ gaben zu den Ansprüchen und Beschreibungseinleitung).

Für die Hintergründe der hier beschriebenen zwangsweisen Öffnung des Rückschlagventils 15 über das Stellglied 21 sowie die Vorteile und Wirkungen verweist die Anmelderin auf die in der Beschreibungseinleitung gewürdigte Druckschrift DE 196 53 459 A1. Betont wird jedoch noch einmal, daß durch die erfindungsgemäße Zwangsöffnung des Rückschlagventils 15 Transversal­ schwingungen der Nockenwelle, Unrundheiten des Nockens 5 und ähnliche Einflüsse vom Gaswechselventil ferngehalten werden. Somit kommt es ungün­ stigstenfalls nicht mehr zum Öffnen des vom Stößel 1 beaufschlagten Gas­ wechselventils.

Bezugszahlenliste

1

Stößel

2

Hemd

3

Boden

4

Oberseite

5

Nocken

6

Unterseite

7

hydraulisches Spielausgleichselement

8

Hülse

9

Mantelfläche

10

Druckkolben

11

Boden

12

Ringabsatz

13

Hochdruckraum

14

Vorratsraum

15

Rückschlagventil

16

Schließkörper

17

Federmittel

18

Haltekappe

19

Durchlaß

20

Öffnung

21

Stellglied

21

a zweites Ende

21

b erstes Ende

22

Nut

23

Außenmantel
α Grundkreisbereich
β Schließrampe
γ Öffnungsrampe
δ Nockenspitze

Claims (4)

1. Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Nocken (5) einer Nockenwelle und einem Stößel (1), mit folgenden Merkmalen:

• - der Stößel (1) ist an einer Oberseite (4) seines Bodens (3) von dem Nocken (5) beaufschlagt, wobei gegen eine Unterseite (6) des Bodens (3) ein hy­ draulisches Spielausgleichselement (7) über eine Hülse (8) festgelegt ist,
• - die Hülse (8) ist an einer ihrer Mantelflächen (9) von einem relativ zur Hülse (8) axial verschieblichen Druckkolben (10) beaufschlagt, welcher Druckkol­ ben (10) über seinen Boden (11) wenigstens einem Gaswechselventil zu­ gewandt ist,
• - axial zwischen dem Boden (11) des Druckkolbens (10) und einem Ringab­ satz (12) der Hülse (8) ist ein Hochdruckraum (13) und axial zwischen dem Ringabsatz (12) und dem Boden (3) des Stößels (1) ist ein Vorratsraum (14) für Hydraulikmittel angeordnet,
• - der Ringabsatz (12) weist einen Durchlaß (19) auf, welcher Durchlaß (19) auf der Seite des Hochdruckraumes (13) durch ein sich in Richtung zum Hochdruckraum (13) öffnendes Rückschlagventil (15) begrenzt ist, dessen Schließkörper (16) in Richtung zum Vorratsraum (14) über ein Federmittel (17) beaufschlagt ist,
• - der Schließkörper (16) ist durch ein erstes Ende (21b) eines Stellglieds (21) in Richtung zum Boden (11) des Druckkolbens (10) verlagerbar, welches Stellglied (21) mit seinem zweiten Ende (21a) den Boden (3) des Stößels (1) durchragt und mit einer am Außenmantel (23) des Nockens (5) teilweise umlaufenden Nut (22) zusammenwirkt, welche Nut (22) im Grundkreisbereich (α) nicht ausgespart ist und
• - die Nut (22) besitzt eine derartige Tiefe, daß das in ihr verlaufende zweite Ende (21a) des Stellglieds (21) den Schließkörper (16) soweit freigibt, daß der Schließkörper (16) durch die Kraft seines Federmittels (17) den Durchlaß (19) verschließt,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Nut (22) außerhalb des Grundkreisbereichs (α) lediglich in Um­ fangsbereichen (β, γ, δ) ausgebildet ist, welche Umfangsbereiche (β, γ, δ) während ihres Kontakts und ihrer relativen Auswanderung auf dem Boden (3) des Stößels (1) unmittelbar dem zweiten Ende (21a) des Stellglieds (21) axial gegenüberliegen.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß, in Drehrichtung des Nockens (5) gesehen, eine dessen Grund­ kreisbereich (α) unmittelbar vorgeordnete Schließrampe (β) und eine dessen Grundkreisbereich (α) unmittelbar nachgeordnete Öffnungsram­ pe (γ) mit der Nut (22) ausgebildet sind.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als Federmittel (17) für den Schließkörper (16) eine Schraubenfeder und als Rückschlagventil (15) ein Kugelventil appliziert ist.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als Stellglied (21) ein Stift bzw. ein stiftähnliches Bauteil verwendet ist.