DE19949497A1 - Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement - Google Patents
Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder DämpfungselementInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement, insbesondere für einen Ventiltrieb, mit einem in einem Zylinder beweglich geführten und mit der Kraft einer Feder beaufschlagten Kolben, mit einem vom Kolben und Zylinder umgebenen Hochdruckraum, der über ein im Kolben angeordnetes Rückschlagventil mit einem Druckmittel aus einem zumindest vom Kolben umschlossenen Vorratsraum in Fluidverbindung bringbar ist, und mit einem zwischen Zylinderinnenwandung und Kolbenaußenmantel vorliegenden Leckagespalt, wobei zumindest bereichsweise die Zylinderinnenwandung und/oder der Kolbenaußenmantel Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten umfaßt. Es ist vorgesehen, daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien so aufeinander abgestimmt sind, daß sich mit steigender Betriebstemperatur der Leckagespalt (20) derart verringert, daß sich die Absinkzeit des Kolbens (4) vergrößert, und daß sich mit fallender Betriebstemperatur der Leckagespalt (20) derart vergrößert, daß sich die Absinkzeit des Kolbens (4) verringert.
Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 197 13 303 A1 ist ein gattungsgemäßeshydraulisches Spielausgleichs- be
ziehungsweise Dämpfungselement bekannt. Es kann beispielsweise in Ventiltrieben von
Brennkraftmaschinen angeordnet sein, um das Ventilspiel über die Lebensdauer der
Brennkraftmaschine konstant zu halten. Außerdem soll das Spielausgleichs- und/oder
Dämpfungselement ein sich änderndes Ventilspiel, ausgleichen, das sich aufgrund von
Erwärmung der Bauteile ergibt. Das bekannte Spielausgleichs- und/oder Dämpfungsele
ment weist einen in einem Zylinder beweglich geführten und mit der Kraft einer Feder
beaufschlagten Kolben auf. Außerdem ist ein Hochdruckraum gebildet, der vom Kolben
und Zylinder umgeben ist. Der Hochdruckraum ist über ein im Kolben angeordnetes
Rückschlagventil mit einem Druckmittel aus einem zumindest vom Kolben umschlosse
nen Vorratsraum in Fluidverbindung bringbar. Zwischen Zylinderwandung und Kolben
außenmantel liegt ein Leckagespalt vor, durch den das aus dem Hochdruckraum ausge
preßte Druckmittel zurück in den Vorratsraum fließen kann. Um unterschiedliche Breiten
des Leckagespalts realisieren zu können, ist zumindest bereichsweise die Zylinderwan
dung und/oder der Kolbenaußenmantel aus Materialien mit unterschiedlichen Wär
meausdehnungskoeffizienten gebildet. Bei dem bekannten Spielausgleichs- und/oder
Dämpfungselement wird der Leckagespalt so verändert, daß über den Bereich der Be
triebstemperatur eine konstante Absinkzeit des Kolbens vorliegt.
Es hat sich gezeigt, daß das bekannte Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement zur
Geräuschbildung, insbesondere am Ventiltrieb, führt.
Unter Dämpfungselementen seien beispielsweise auch in Riementrieben verwendete
Dämpfer verstanden, welche ihre Dämpfung über einen Spalt zwischen Kolben und Zy
linder erzielen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement
der eingangs genannten Art anzugeben, das diesen Nachteil nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einem hydraulischen Spielausgleichs- und/oder Dämpfungsele
ment gelöst, welches die im Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Insbesondere
zeichnet sich das erfindungsgemäße Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement da
durch aus, daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien für die Zylinderwan
dung und den Kolbenaußenmantel so aufeinander abgestimmt sind, daß sich mit stei
gender Betriebstemperatur der Leckagespalt derart verringert, daß sich die Absinkzeit
des Kolbens vergrößert, und daß sich mit fallender Betriebstemperatur der Leckagespalt
derart vergrößert, daß sich die Absinkzeit des Kolbens verringert. Es hat sich gezeigt,
daß sich mit der erfindungsgemäßen Wahl der Wärmeausdehnungskoeffizienten die Ge
räuschbildung vermeiden läßt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wärmeausdehnungs
koeffizient des Materials für die Kolbenwandung größer als der des Materials für die Zy
linderwandung ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Kolbenwandung
eine umlaufende Nut aufweist, in der ein Kolbenring angeordnet ist. Insbesondere ist da
bei vorgesehen, daß der Kolbenring den gegenüber der Zylinderwandung größeren
Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt. Denkbar wäre es allerdings auch, den Kolben
ring mit einem separaten Befestigungsmittel in der Nut zu halten.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Nut in
Richtung des Kolbenbodens randoffen ausgebildet ist und daß der Kolbenring mittels
einer Federeinrichtung in der Nut gehalten ist. Somit kann beispielsweise der Kolbenring
umlaufend geschlossen ausgebildet werden, da er leicht in die Nut eingelegt werden
kann, in der er dann durch die Federeinrichtung gehalten ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federeinrichtung, die den
Kolbenring in der randoffenen Nut hält, die den Kolben beaufschlagende Feder ist. Dies
ist insbesondere vorteilhaft, da lediglich eine einzige Feder verwendet werden muß, die
sowohl den Kolben betätigt als auch den Kolbenring in seiner Nut hält.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Rückschlagventil
eine Ventilkappe besitzt, die den Ventilkörper des Rückschlagventils abdeckt, und daß
die Ventilkappe einen radial nach außen gerichteten Fortsatz aufweist, der zwischen der
Federeinrichtung und dem Kolbenring zu liegen kommt. Dadurch, daß zwischen Feder
einrichtung und Kolbenring der Fortsatz der Ventilkappe liegt, wird der Kolbenring
gleichmäßig in seine Nut gepreßt beziehungsweise in dieser gehalten.
Außerdem braucht auch für die Ventilkappe kein separates Befestigungselement bezie
hungsweise keine separate Federeinrichtung verwendet werden. Somit ist es beispiels
weise mittels einer einzigen Feder möglich, sowohl den Kolben zu beaufschlagen, den
Kolbenring in seiner Nut zu halten und außerdem die Ventilkappe an den Kolben zu
drängen.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die
Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in einem Teilschnitt ein hydraulisches
Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement.
Die Funktions- beziehungsweise Wirkungsweise eines derartigen hydraulischen
Spielausgleichs- beziehungsweise Dämpfungselement wird als bekannt vorausgesetzt,
da diese in der DE 197 13 303 A1 beschrieben ist. Es wird daher im folgenden lediglich
auf die wesentlichen Unterschiede zum Stand der Technik eingegangen.
Die Figur zeigt in teilweiser Schnittdarstellung ausschnittweise ein hydraulisches
Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement, das im folgenden lediglich als Element 1
bezeichnet wird. Dieses Element 1 umfaßt einen eine Zylinderbohrung 2 aufweisenden
Zylinder 3, in dem ein Kolben 4 längsverschieblich in Pfeilrichtung 5 geführt ist. Der Kol
ben 4 wird mit der Kraft einer Feder 6 beaufschlagt, die sich einerseits am Boden 7 der
Zylinderbohrung 2 und andererseits am Kolbenboden 8 abstützt. Die Feder 6 ist als
Schrauben-Druckfeder ausgebildet. Zwischen dem Kolbenboden 8 und dem Boden 7 der
Zylinderbohrung 2 ist ein Hochdruckraum 9 gebildet, der über ein Rückschlagventil 10 mit
einem Vorratsraum 11 verbindbar ist, der beispielsweise innerhalb des Kolbens 4 liegen
kann. Das Rückschlagventil 10 umfaßt einen Ventilkörper 12, der vorzugsweise als Kugel
ausgebildet ist und mittels eines Federelements 13 gegen einen Ventilsitz 14 gedrängt
wird. Es ergibt sich somit eine Durchflußrichtung vom Vorratsraum 11 in den Hochdruck
raum 9. Das Federelement 13 stützt sich an einer Ventilkappe 15 ab, die im vorliegenden
Ausführungsbeispiel topfförmig ausgebildet ist und an ihrem Topfboden Durchbrüche 16
aufweist. Am freien Ende der umlaufenden Wand des Topfes der Ventilkappe 15 ist ein
radial nach außen gerichteter Fortsatz 17 ausgebildet, auf dem sich das eine Ende der
Feder 6 abstützt. Zwischen Kolbenboden 8 und dem Ende der Feder 6 liegt somit der
radial nach außen gerichtete Fortsatz 17.
Zwischen der Zylinderinnenwandung 18 und dem Kolbenaußenmantel 19 ist ein Lecka
gespalt 20 gebildet. Durch diesen Leckagespalt 20 kann das Druckmittel aus dem Hoch
druckraum 9 entweichen, wenn der Kolben 4 sich in Richtung des Bodens 7 der Zylinder
bohrung 2 bewegt. Das aus dem Druckraum 9 über den Leckagespalt 20 austretende
Druckmittel kann wieder in den Vorratsraum 11 zurückgeführt werden. Als Druckmittel
kann beispielsweise ein Hydrauliköl oder ein Motoröl einer Brennkraftmaschine verwen
det werden.
Die Weite des Leckagespalts 20 ändert sich temperaturabhängig. Es ist vorgesehen, daß
sich bei steigender Betriebstemperatur des Elements 1 der Leckagespalt 20 derart ver
ringert, daß sich die Absinkzeit des Kolbens 4 in Richtung zum Boden 7 vergrößert. Mit
sinkender Betriebstemperatur vergrößert sich der Leckagespalt 20 derart, daß sich die
Absinkzeit des Kolbens 4 in Richtung zum Boden 7 verringert. Dies wird dadurch erreicht,
daß der Zylinder 3 beziehungsweise die Zylinderinnenwandung 18 aus einem Material
mit einem Ausdehnungskoeffizienten hergestellt sind, der kleiner ist als der Wärmeaus
dehnungskoeffizient eines Materials, welches für den Kolben 4 beziehungsweise für den
Kolbenaußenmantel 19 verwendet wird. Es genügt, wenn die Zylinderinnenwandung 18
beziehungsweise der Kolbenaußenmantel 19 bereichsweise aus diesen Materialien her
gestellt sind, und zwar in dem Bereich, in dem sich der Kolben entlang dem Pfeil 5 bewe
gen kann.
Es ist jedoch auch möglich, daß - wie in der Figur dargestellt - der Kolben 4 eine umlau
fende Nut 21 besitzt, in die ein Kolbenring 22 eingelegt beziehungsweise eingesetzt ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die umlaufende Nut 21 zum Kolbenboden 8 hin
randoffen ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, daß die umlaufende Nut weiter oben
im Kolbenaußenmantel 19 eingebracht ist, die Nut somit nicht randoffen ausgebildet wä
re. Die Lage der Nut ist also variabel. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird jedoch be
vorzugt der Kolbenring 19 mittels einer Federeinrichtung 23 an eine Seitenwand 24 der
randoffenen Nut 21 gedrängt. Bevorzugt ist die Federeinrichtung 23 durch die Feder 6
gebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stützt sich also die Feder 6 mit ihrem ei
nen Ende am Fortsatz 17 ab, der wiederum auf den Kolbenring 22 drückt. Es ist ersicht
lich, daß der Kolbenring 22 noch einen Vorsprung 25 aufweist, der an der Seite des Kol
benrings 25 hervorspringt, die dem Boden 7 zugewandt ist. Der Vorsprung 25 dient ins
besondere zur Halterung beziehungsweise Zentrierung der Ventilkappe 15, da das Ende
des Fortsatzes 17 und der Vorsprung 25 einander zugewandt sind.
Sofern der Kolbenring 22 vorgesehen ist, ist dieser zumindest bereichsweise aus dem
Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt, der größer ist als der
des Materials für die Zylinderinnenwandung 18.
Am oberen hier nicht dargestellten Ende des Kolbens 4 kann ein sogenanntes Abstütz
element angeordnet sein beziehungsweise der Kolben kann in dieses Abstützelement
übergehen. Dieses Abstützelement wirkt mit einem Schlepphebel, insbesondere Rollen
schlepphebel, einer Ventilbetätigungseinrichtung (nicht dargestellt) einer Brennkraftma
schine zusammen. Je nach Lage des Kolbens 4 entlang Pfeilrichtung 5 kann somit das
Ventilspiel eingestellt werden.
Dadurch, daß sich der Leckagespalt 20 temperaturabhängig verändert, ist es möglich, die
Absinkzeit des Kolbens 4 zu beeinflussen. Wird der Leckagespalt 20 zwischen Kolben
außenmantel 19 beziehungsweise Kolbenring 22 und Zylinderinnenwandung 18 groß und
liegt kaltes Druckmittel vor, ist die Absinkzeit des Kolbens gering. Bei warmem Druckmit
tel hingegen ist eine große Absinkzeit erforderlich, so daß der Leckagespalt 20 geringer
vorliegen muß. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Wahl der Materialien mit unter
schiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten für den Kolben und den Zylinder erreicht.
Das heißt, daß sich bei warmem Druckmittel der Kolbenring 22 beziehungsweise der
Kolbenaußenmantel 19 stärker ausdehnt als der Zylinder 3, so daß sich ein kleiner
Leckagespalt 20 ergibt. Bei kaltem Druckmittel zieht sich der Kolbenring beziehungswei
se der Kolbenaußenmantel 19 wieder zusammen, so daß der Leckagespalt 20 größer
wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Kolbenring 22 aus einem Werk
stoff mit höherem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist als der des Zylinders 3.
Durch die Wahl des Werkstoffes für den Kolbenring 22 kann die Absinkzeit des Kolbens 4
entsprechend variiert werden. Außerdem kann durch die Wahl von Toleranzen, insbe
sondere des Kolbenrings 22, und konstruktiven Maßnahmen die Absinkzeit beeinflußt
werden. Hierzu zählt beispielsweise die axiale Länge des Leckagespalts 20, die sich also
in Richtung der Längsachse des Kolbens 4 bemißt. Bevorzugt wird der Kolben 4 und der
Zylinder 3 aus demselben Werkstoff gefertigt. Insbesondere sind hierfür gehärtete bezie
hungsweise härtbare Werkstoffe vorgesehen, um Kolben 4 und Zylinder 3 verschleißfest
zu machen. Insbesondere der hier nicht dargestellte Kolbenkopf, von dem das Abstütz
element ausgeht, das mit dem Schlepphebel zusammenwirkt, ist verschleißfest ausgebil
det.
Es zeigt sich also, daß die temperaturabhängige Veränderung des Leckagespalts 20
entweder durch geeignete Werkstoffwahl für den Kolbenring 22 oder den Kolben 4 er
reicht werden kann.
Claims (7)
1. Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement, insbesondere für
einen Ventiltrieb, mit einem in einem Zylinder beweglich geführten und mit der Kraft
einer Feder beaufschlagten Kolben, mit einem vom Kolben und Zylinder umgebe
nen Hochdruckraum, der über ein im Kolben angeordnetes Rückschlagventil mit ei
nem Druckmittel aus einem zumindest vom Kolben umschlossenen Vorratsraum in
Fluidverbindung bringbar ist, und mit einem zwischen Zylinderinnenwandung und
Kolbenaußenmantel vorliegenden Leckagespalt, wobei zumindest bereichsweise
die Zylinderinnenwandung und/oder der Kolbenaußenmantel Materialien mit unter
schiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien so aufeinander abge
stimmt sind, daß sich mit steigender Betriebstemperatur der Leckagespalt (20) der
art verringert, daß sich die Absinkzeit des Kolbens (4) vergrößert, und daß sich mit
fallender Betriebstemperatur der Leckagespalt (20) derart vergrößert, daß sich die
Absinkzeit des Kolbens (4) verringert.
2. Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials
des Kolbenaußenmantels (19) größer als der des Materials für die Zylinderinnen
wandung (18) ist.
3. Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenaußenmantel
(19) eine umlaufende Nut (21) aufweist, in der ein Kolbenring (22) angeordnet ist.
4. Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (22) den
gegenüber der Zylinderinnenwandung (18) größeren Wärmeausdehnungskoeffizi
enten besitzt.
5. Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (21) in Richtung
des Kolbenbodens (8) randoffen ausgebildet ist und daß der Kolbenring (22) mittels
einer Federeinrichtung (23) in der Nut (21) gehalten ist.
6. Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (23)
die den Kolben (4) beaufschlagende Feder (6) ist.
7. Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil
(10) eine Ventilkappe (15) besitzt, die den Ventilkörper (12) des Rückschlagventils
(10) abdeckt, und daß die Ventilkappe (15) einen radial nach außen gerichteten
Fortsatz (17) aufweist, der zwischen der Federeinrichtung (23) und dem Kolbenring
(22) zu liegen kommt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999149497 DE19949497A1 (de) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement |
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Publications (1)
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ID=7925592
Family Applications (1)
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DE1999149497 Withdrawn DE19949497A1 (de) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Hydraulisches Spielausgleichs- und/oder Dämpfungselement |
Country Status (1)
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