DE19950585A1

DE19950585A1 - Schwenklager für ein hydraulisches Spielausgleichselement

Info

Publication number: DE19950585A1
Application number: DE1999150585
Authority: DE
Inventors: Georg Hofmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-26

Abstract

Vorgeschlagen ist ein hydraulisches Spielausgleichselement (1) mit einem Schwenklager (16) im Bereich eines ersten Endes eines Gaswechselventils (15a), welches Schwenklager (16) unmittelbar aus einem Hochdruckraum (8) des Spielausgleichselements (1) mit Hydraulikmittel versorgt wird. Aufgrund dieser Hochdruckbeaufschlagung ist eine hervorragende Schmierung des Gelenkbereichs realisiert. Vorzugsweise ist der Gelenkbereich geometrisch so ausgebildet, dass sich während des Betriebes ein hydrostatischer Lagereffekt einstellt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Schwenklager für ein hydraulisches Spielausgleichs element insbesondere eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, welches Spielausgleichselement ein an einer Stirnseite durch einen Boden verschlos senes Gehäuse und einen relativ zum Gehäuse axial beweglichen Druckkolben hat, welcher Boden des Gehäuses an seiner äußeren Stirnseite zumindest mittelbar entweder mit einem Ende eines Gaswechselventils oder einer Anlage eines hebelartigen Nockenfolgers kommuniziert, wobei zwischen der äußeren Stirnseite und dem Ende bzw. der Anlage das Schwenklager gebildet ist und der Boden an seiner inneren Stirnseite einen Hochdruckraum für Hydraulik mittel begrenzt.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Schwenklager ist aus der als gattungsbildend betrachteten DE 195 05 406 A1 vorbekannt. Dieses Spielausgleichselement ist hier als Ein steckelement für einen Kipp- oder Schwinghebel ausgebildet. Eine äußere Stirnseite eines Bodens seines Gehäuses weist eine ballige Geometrie auf. An diese äußere Stirnseite ist ein Gelenk mit einer entsprechend komplementären Kalotte angelegt. Das Gelenk wiederum kommuniziert unmittelbar mit einem Gaswechselventil.

Nachteilig ist es bei dem vorbeschriebenen Stand der Technik, dass nur eine mangelhafte Schmierung im Bereich des Schwenklagers am Gelenk hergestellt ist. Während eines Betriebes des Ventiltriebs, beispielsweise nach Kaltstart der Brennkraftmaschine, kann es zum Ölmangel im Gelenkbereich kommen. Es ist damit zu rechnen, dass sich über den Betriebszeitraum des Schwenklagers kein permanent tragender Ölfilm ausbildet. Dies führt zu einem unerwünscht hohen Verschleiß im Bereich des Schwenklagers und ungünstigstenfalls zum Ausfall dieses Lagers mit den bekannten Nachteilen.

Des Weiteren sind der Fachwelt hydraulische Spielausgleichselemente be kannt, die als Abstützelemente für Schlepphebel von Ventiltrieben ausgebildet sind. Diese Abstützelemente kommunizieren im Bereich ihres Kopfes mit einer Anlage dieses Schlepphebels. Unter anderem ist dabei im Stand der Technik vorgeschlagen, diesen Anlagebereich aus einem Vorratsraum des hydrauli schen Spielausgleichselements mit Hydraulikmittel zu versorgen und somit zu schmieren. Aufgrund des relativ geringen Hydraulikmitteldrucks im Vorratsraum ist jedoch ebenfalls nur mit einer Mangelschmierung im Bereich der Anlage und somit mit einem erhöhten Verschleiß zu rechnen.

Abhilfe könnte hier zwar, beispielsweise bei dynamisch hoch belasteten Ventil trieben (Dieselmotorenapplikation), eine Geometrieänderung im Schwenkla gerbereich bringen. So könnte die Fläche der im Bereich des Schwenklagers miteinander kommunizierenden Bauteile vergrößert werden, um die Flächen pressung herabzusetzen. Des Weiteren wäre es möglich, geeignete Ver schleißschutzmaßnahmen wie aufgetragene Schichten und/oder Wärmebe handlungen anzuwenden. Letztgenannte Maßnahmen sind jedoch relativ auf wändig und teuer. Gleichzeitig ist mit hohen Werkzeugänderungskosten zu rechnen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schwenklager der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile beseitigt sind und bei dem insbeson dere ein hervorragender Verschleißschutz geschaffen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Merkmal des kennzeichnen den Teils des Anspruchs 1 gelöst, wonach aus dem Hochdruckraum wenig stens ein Pfad für Hydraulikmittel unmittelbar zu dem Schwenklager führt. Durch diese vorgenannte Maßnahme ist das Schwenklager, während der Bela stungsphasen des Spielausgleichselements bzw. während einer Nockenhub phase, mit einem Hochdruck an Hydraulikmittel versehen. Dieser Hochdruck garantiert eine ausreichende Schmierung des Lagers gerade dann, wenn die höchsten Lagerkräfte auftreten.

In vorteilhafter Weise soll dieses Schwenklager geometrisch so ausgebildet sein, dass sich aufgrund der Hochdruckversorgung mit Hydraulikmittel ein hy drostatischer Ölfilm ausbildet. Es ist somit nicht mehr mit den vorbeschriebe nen Mangelzuständen an Hydraulikmittel im Bereich des Schwenklagers zu rechnen. Hierdurch ist ein Schwenklager geschaffen, dass aufgrund seines extrem geringen Verschleißes eine äußerst hohe Lebensdauer besitzt.

Insbesondere soll das Schwenklager im Bereich von Spielausgleichselementen appliziert werden, die als Einsteckelemente für Kipp- oder Schwinghebel aus gebildet sind und mit einem Ende eines Gaswechselventils in. Hubverbindung stehen. Das Schwenklager kann aber auch im Bereich eines Kopfes eines hy draulischen Spielausgleichselements angeordnet sein, dass in einen Zylinder kopf gesteckt ist und mit einer Anlage eines Schlepphebels zusammenwirkt. Ferner kann das Schwenklager auch im Bereich eines hydraulischen Spielaus gleichselements appliziert werden, dass mit einer Stößelstange kommuniziert.

Auch ist es denkbar, das Schwenklager bei jedweder Art von hydraulischem Spielausgleichselement zur Eliminierung von thermisch- oder verschleißbe dingtem Spiel, so beispielsweise auch bei hydraulischen Riemen- oder Ketten spannern, anzuwenden.

Fertigungstechnisch besonders einfach ist es, wenn der Pfad als einfach her zustellende Bohrung ausgebildet ist. Alternativ hierzu ist es vorgeschlagen, den Pfad als separates Röhrchen zu fertigen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die äußere Stirnseite des Bodens des Ge häuses ballig oder in Verschwenkrichtung des Lagers gesehen zylindrisch ist, wobei wenigstens mittelbar die Anlage des Nockenfolgers oder wenigstens mittelbar das Ende des Gaswechselventils eine entsprechende Komplementär fläche wie eine Kalotte oder eine Zylinderausnehmung haben. Denkbar ist auch der umgekehrte Fall, bei dem die äußere Stirnseite des Bodens kalotten förmig bzw. zylindrisch eingeformt ist und die Anlage oder das Ende entspre chende ballige bzw. zylindrische Ausformungen aufweisen.

Das in Konkretisierung der Erfindung vorgeschlagene Gelenk zwischen der äußeren Stirnseite des Gehäuses und dem Ende des Gaswechselventils ver ringert in hervorragender Weise die Flächenpressung im Gaswechselventilbe reich und gestattet eine einfache Verschwenkbewegung des zugeordneten hebelartigen Nockenfolgers. In vorteilhafter Weise ist das Gelenk am Gehäuse befestigt. Es kann jedoch auch am Gaswechselventil angeordnet sein.

Ais einfache Befestigungsform für das Gelenk mit dem Gehäuse bieten sich klammerartige Bügel, Faltenbälge oder Ähnliches an.

Auch ist es Bestandteil der Erfindung, dass im Bereich des Schwenklagers der Pfad in eine Aussparung mündet. In dieser Aussparung kann das Hydraulik mittel hervorragend akkumuliert werden, so dass nach Wiederbefeuerung der Brennkraftmaschine sich innerhalb kürzester Zeit der hydrostatische Lageref fekt einstellt oder so dass die Schmierung garantiert bleibt.

Schließlich ist es vorgeschlagen, durch das Gelenk wenigstens einen weiteren Pfad für das Hydraulikmittel zu leiten. Über diesen kann eine Kontaktfläche des Gelenks zum Gaswechselventil hervorragend geschmiert werden. Zusätzlich kann über den weiteren Pfad, gemeinsam mit der Fläche des Schwenklagers, der Hochdruckraum sehr gut entlüftet werden, welche Luft gegebenenfalls über den Pfad des Bodens aus dem Hochdruckraum gedrückt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßiger Weise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch ein hydraulisches Spielausgleichselement mit einem Gelenk im Bereich des Schwenklagers.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die Figur offenbart ein hydraulisches Spielausgleichselement 1. Dieses besteht aus einem Gehäuse 2 und einem relativ zum Gehäuse 2 axial beweglichen Druckkolben 3. Dabei verläuft der Druckkolben 3 innerhalb einer Bohrung 4 des Gehäuses 2. Über einen Außenmantel 5 des Gehäuses 2 ist das Spielaus gleichselement 1 in eine Bohrung beispielsweise eines Kipphebels eines Ven tiltriebs einer Brennkraftmaschine einsteckbar.

Das Gehäuse 2 ist an einer Stirnseite durch einen Boden 6 verschlossen. Oberhalb einer inneren Stirnseite 7 des Bodens 6 verläuft ein Hochdruckraum 8 für Hydraulikmittel. Dieser ist in bodenferne Richtung durch den Druckkolben 3 begrenzt. Der Druckkolben 3 hat ein an sich bekanntes Rückschlagventil 8a, das sich in Richtung zum Hochdruckraum 8 öffnet und aus einem vom Druck kolben 3 umschlossenen Vorratsraum 8b mit Hydraulikmitteldruck beaufschlagt werden kann. Eine äußere Stirnseite 9 des Bodens 6 ist ballig hergestellt.

Ausgehend vom Hochdruckraum 8 führt ein Pfad 10 für Hydraulikmittel an die äußere Stirnseite 9. Dabei mündet der Pfad 10, der als Bohrung oder Röhrchen hergestellt ist, im Bereich der Stirnseite 9 in eine Aussparung 11. An die äußere Stirnseite 9 des Bodens 6 ist ein Gelenk 12 angelegt. Das Gelenk 12 besitzt eine kalottenförmige Komplementärfläche 13 zur ballig ausgebildeten äußeren Stirnseite 9 des Bodens 6.

Das Gelenk 12 ist über nicht näher zu erläuternde Befestigungsmittel 14 mit dem Gehäuse 2 verschwenkbeweglich verbunden. Eine bodenferne Seite 15 des Gelenks 12 kommuniziert unmittelbar mit einem Ende eines Gaswechsel ventils 15a.

Zwischen der äußeren Stirnseite 9 des Bodens 6 und der Komplementärfläche 13 des Gelenks 12 ist ein Schwenklager 16 gebildet. Dieses wird erfindungs gemäß mit Hochdruck an Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum 8 über den Pfad 10 versorgt. Aufgrund der Hochdruckbeaufschlagung des Schwenklagers 16, die proportional der zu übertragenden Kraft ist, da durch diese der Hoch druck vorgegeben wird, bildet sich in diesem Bereich ein hydrostatischer Lage reffekt aus. Mit anderen Worten gesagt, ist bei Lastanstieg am Spielausgleich selement 1 stets eine entsprechende Druckentlastung am Schwenklager 16 gegeben, so dass über einen tragenden Ölfilm eine breite Festkörpertrennung vorliegt. Es ist insbesondere im Kontaktbereich zwischen der äußeren Stirn seite 9 des Bodens 6 und der Komplementärfläche 13 des Gelenks 12 nur mit einem extrem geringen Verschleiß zu rechnen.

Zwar ist durch die Versorgung des Schwenklagers 16 mit dem Hochdruck an Hydraulikmittel mit einem geringen Hydraulikmittelverlust zu rechnen. Dieser hält sich jedoch durch die Dichtwirkung zwischen der äußeren Stirnseite 9 und der Komplementärfläche 13, beispielsweise aufgrund von Polierverschleiß oder Einläppen, in Grenzen.

Die Ausbildung des hydrostatischen Tragfilms ist zwar nicht Bedingung, jedoch eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung. Aufgrund der Ausspa rung 11, in welche der Pfad 10 aus dem Hochdruckraum 8 mündet, ist ein her vorragendes Reservoir für das Hydraulikmittel geschaffen. Somit kann auch bei nicht ausreichend vorhandenem Hochdruck im Hochdruckraum 8 mit einer gu ten Schmierung des Schwenklagers 10 gerechnet werden.

Durch die Verbindung des Hochdruckraumes 8 über den Pfad 10 und den Be reich des Schwenklagers 16 mit der Umgebung ist gleichzeitig eine sehr gute und einfache Möglichkeit einer Entlüftung des Hochdruckraumes 8, beispiels weise bei Kaltstart der Brennkraftmaschine und vorliegender Verschäumung des Hydraulikmittels oder bei generell im Hochdruckraum 8 akkumulierter Luft, gegeben.

Zeichnerisch angedeutet ist es schließlich, dass zusätzlich zu dem Pfad 10 im Boden 6 das Gelenk 12 mit wenigstens einem Pfad 17 für Hydraulikmittel ver sehen sein kann. Über den Pfad 17 kann der Kontaktbereich zwischen der bo denfernen, unteren Seite 15 des Gelenks 12 und dem Gaswechselventil 15a geschmiert werden. Gleichzeitig verbessert dieser Pfad 17 das vorgenannte Entlüftungsverhalten des Hochdruckraumes 8.

Liste der Bezugszahlen

1

Spielausgleichselement

2

Gehäuse

3

Druckkolben

4

Bohrung

5

Außenmantel

6

Boden

7

innere Stirnseite

8

Hochdruckraum

8

a Rückschlagventil

8

b Vorratsraum

9

äußere Stirnseite

10

Pfad

11

Aussparung

12

Gelenk

13

Komplementärfläche

14

Befestigungsmittel

15

Seite

15

a Gaswechselventil

16

Schwenklager

17

Pfad

Claims

1. Schwenklager (16) für ein hydraulisches Spielausgleichselement (1) insbe sondere eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, welches Spielaus gleichselement (1) ein an einer Stirnseite durch einen Boden (6) verschlos senes Gehäuse (2) und einen relativ zum Gehäuse (2) axial beweglichen Druckkolben (3) hat, welcher Boden (6) des Gehäuses (2) an seiner äuße ren Stirnseite (9) zumindest mittelbar entweder mit einem Ende eines Gas wechselventils (15a) oder einer Anlage eines hebelartigen Nockenfolgers kommuniziert, wobei zwischen der äußeren Stirnseite (9) und dem Ende bzw. der Anlage das Schwenklager (16) gebildet ist und der Boden (6) an seiner inneren Stirnseite (7) einen Hochdruckraum (8) für Hydraulikmittel begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Hochdruckraum (8) we nigstens ein Pfad (10) für Hydraulikmittel unmittelbar zum Schwenklager (16) führt.

2. Schwenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager (16) als hydrostatisches Lager ausgebildet ist.

3. Schwenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad (10) als Bohrung gefertigt ist.

4. Schwenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad (10) als separates Röhrchen hergestellt ist, das durch den Boden (6) ge führt ist.

5. Schwenklager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Stirnseite (9) des Bodens (6) ballig oder in Verschwenkrichtung des Schwenklagers (16) gesehen zylindrisch ist, wobei wenigstens mittelbar die Anlage des Nockenfolgers oder mittelbar das Ende des Gaswechselventils (15a) eine entsprechende Komplementärfläche (13) haben.

6. Schwenklager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Stirnseite (9) des Bodens (6) ein Gelenk (12) verläuft, welches die Komplementärfläche (13) aufweist und mit seiner axial dem Gelenk (12) entfernten Seite (15) mit dem Ende des Gaswechselventils (15a) in Hubver bindung steht.

7. Schwenklager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge lenk (12) verschwenkbeweglich, jedoch axial weitestgehend fest, mit dem Gehäuse (2) über Befestigungsmittel (14) wie zumindest einen klammerarti gen Bügel verbunden ist.

8. Schwenklager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad (10) im Bereich des Schwenklagers (16) in eine Aussparung (11) mündet.

9. Schwenklager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Gelenk (12), ausgehend von dessen Komplementärfläche (13), wenigstens ein weiterer Pfad (17) direkt zum Gaswechselventil (15a) geleitet ist.