DE19950610A1

DE19950610A1 - Hydraulisches Spielausgleichs- bzw. Dämpfungselement

Info

Publication number: DE19950610A1
Application number: DE1999150610
Authority: DE
Inventors: Karl-Ludwig Grell; Thomas Motz
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: DE19950610B4

Abstract

Vorgeschlagen ist ein hydraulisches Spielausgleichs- bzw. Dämpfungselement (1). Dessen Druckkolben (5) besteht teilweise aus einem Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Werkstoffs eines den Druckkolben (5) umschließenden Gehäuses (2) ist. Dabei ist der Druckkolben (5) zweigeteilt hergestellt. Er hat einen Radialsteg (7) für ein Rückschlagventil aus ferritischem Stahl und einen Hülsenabschnitt (6) aus austenitischem Stahl als Leckspaltpartner zum Gehäuse (2), welches wiederum aus ferritischem Stahl besteht. Ein derartiges Spielausgleichselement (1) ist billig herstellbar und hat einerseits im Leckspaltbereich die erforderliche Funktion und andererseits im Bereich des Ventilsitzes eine hervorragende Verschleißfestigkeit.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spielausgleichs- bzw. Dämpfungsele ment, mit einem hohlzylindrischen Gehäuse, das an einer Stirnseite durch ei nen Boden verschlossen ist und eine Bohrung mit einem darin relativ axial be weglichen Druckkolben hat, der aus einem Hülsenabschnitt und einem Radial steg für ein Rückschlagventil besteht, zwischen welchem Radialsteg und dem Boden ein Hochdruckraum für Hydraulikmittel gebildet ist, der über einen zu mindest abschnittsweise vom Druckkolben umschlossenen Vorratsraum mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist, wobei an einer Ringfläche zwischen dem Hülsenabschnitt und dem Gehäuse ein Leckspalt für das Hydraulikmittel gebil det ist und der Druckkolben am Leckspalt aus einem Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, der größer als der Wärmeausdeh nungskoeffizient des Werkstoffs des Gehäuses ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Element ist aus der als gattungsbildend betrachteten DE 197 13 303 A1 vorbekannt. Dieses ist gemäß Fig. 2 als integraler Be standteil eines Tassenstößels ausgebildet, kann jedoch auch in eine Riemen- oder Kettenspannvorrichtung eingebaut sein.

Ein Druckkolben beim eben genannten Stand der Technik besteht beispiels weise aus einem austenitischen Stahl, wobei ein den Druckkolben umschlie ßendes Gehäuse aus einem ferritischen Stahl gefertigt ist. Das System soll durch diese Maßnahme eine möglichst temperatur- und somit viskositätsunab hängige Dämpfungs- bzw. Absinkcharakteristik haben, wie sie der Fachwelt an sich bekannt ist (s. beispielsweise auch DE 196 29 313 A1, Spalte 1, Zeilen 10 bis 57).

Nachteilig ist es bei dem vorgenannten Stand der Technik, dass an dem aus austenitischen Stahl gefertigten Druckkolben aufwändige und teure Wärmebe handlungen bzw. Beschichtungen vorzunehmen sind, um den erforderlichen Verschleißschutz zu sichern. Des Weiteren erweist sich die Ausbildung des Ventilsitzes am Druckkolben als relativ aufwändig und teuer.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Element der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnen den Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach sind der Hülsenabschnitt und der Radialsteg des Druckkolbens aus separaten Teilen hergestellt, wobei lediglich der Hülsenabschnitt aus dem Werkstoff mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht. Somit ist ein Spielausgleichselement vorgeschlagen, bei welchem die genannten Nach teile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.

Das Spielausgleichselement ist beispielsweise in einen Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine einbaubar. Des Weiteren kann es für einen Einsatz in einer Riemen- oder Kettenspannvorrichtung eines Primär- oder Sekundärtriebs einer Brennkraftmaschine vorgesehen sein.

Durch die erfindungsgemäße Zweiteilung des Druckkolbens gelingt es, ledig lich dessen Funktionsbereich am Leckspalt aus dem beispielsweise austeniti schen Material mit der gewünschten Wärmeausdehnungscharakteristik zu fer tigen. Andererseits sollen die hinsichtlich Verschleiß und anderer Belastungen höher beanspruchten Bauteile des Druckkolbens aus normalem" ferritischen Stahl hergestellt werden. Letztgenannter Stahl lässt sich einfach einer Wärme behandlung unterwerfen und gleichzeitig mit einfachen Mitteln warm- bzw. kalt bearbeiten.

Sollte das Element beispielsweise als hydraulisches Spielausgleichselement in einen Tassenstößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine eingebaut werden, so kann gemäß einer Konkretisierung der Erfindung der Radialsteg über einen Radialring auf eine Ringfläche des Hülsenabschnitts geführt wer den. Über diesen Radialring ist dann in dem Anschlagbereich zu einer Unter seite eines Bodens des Tassenstößels der entsprechende Verschleißschutz garantiert.

Vorteilhaft ist es, wenn, gemäß einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung, der Hülsenabschnitt des Druckkolbens aus einem austenitischen Stahl gebildet und das Gehäuse aus ferritischem Stahl hergestellt ist. Denkbar sind jedoch eine Vielzahl von Werkstoffkombinationen, bei denen lediglich sichergestellt sein muss, dass sich der Leckspalt mit zunehmender Erwärmung verkleinert und bis auf ein Minimum bei maximaler Betriebstemperatur erhalten bleibt. Bei spielsweise kann der Hülsenabschnitt auch aus Nirosta-Material bzw. Alumini um gefertigt sein. Der vorgeschlagene austenitische Stahl ist mit starker Kalt verfestigungsneigung ausgeprägt, um die entsprechend notwendigen Ver schleißeigenschaften am Leckspalt zu sichern.

Weitere Unteransprüche beziehen sich auf zweckmäßige Verbindungsformen des Hülsenabschnitts mit dem Radialsteg. So kann ein Außenmantel des Radi alsteges als Bestandteil des Leckspalts ausgebildet sein. Somit besitzt dieser radial äußere Teil des Radialsteges zwar nicht die Wärmedehnungscharakteri stik wie der Hülsenabschnitt, jedoch wird somit trotzdem dem gesamten Ele ment ein Leckspalt verliehen, welcher über breite Temperaturbereiche die er forderliche Länge hat.

In Konkretisierung der Erfindung kann der Hülsenabschnitt mit dem Radialsteg beispielsweise über eine Schweiß- oder Lötverbindung gekoppelt sein. Wichtig ist es in diesem Zusammenhang, dass die Verbindung der beiden Bauteile so gestaltet ist, dass sie weitestgehend bzw. vollständig hydraulikmitteldicht vor liegt. Alternativ hierzu ist auch an eine Fügetechnik wie eine Preßverbindung gedacht.

Der Radialsteg des Druckkolbens kann auch aus einem dünnwandigen Blechwerkstoff gefertigt sein. Somit ist ein Beitrag hinsichtlich Leichtbau und einfacher Fertigbarkeit (Tiefziehen) gegeben. Dabei kann der Radialsteg einen am Innenmantel des Hülsenabschnitts verlaufenden ringförmigen Axialansatz aufweisen. Dieser Axialansatz ist bei Wärmedehnung aufgrund seiner kon struktiven Gegebenheiten nachgiebig gestaltet. Dies wirkt einer unerwünschten Beeinflussung des Leckspalts bei Wärmedilatation entgegen.

Insgesamt gesehen ist durch die zweigeteilte Ausbildung des Druckkolbens, insbesondere durch die Herstellung der nicht für die Leckspaltcharakteristik notwendigen Bauteile aus bisherigem ferritischen Stahl, eine kostengünstige Fertigung des gesamten Elements möglich. Gleichzeitig sind die notwendigen Verschleißschutzeigenschaften garantiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher beschrie ben. Es zeigen:

Fig. 1 im Halbschnitt einen zweigeteilten Druckkolben mit Stufenprofil im Verbindungsbereich;

Fig. 2 einen Druckkolben nach Fig. 1, jedoch mit plan anliegenden Stirnflächen im Verbindungsbereich;

Fig. 3 einen Druckkolben gemäß den vorhergehenden Figuren, jedoch mit umschließendem Gehäuse und die

Fig. 4, 5 einen Druckkolben ähnlich den vorbeschriebenen, jedoch mit einem Radialsteg aus Blechwerkstoff.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Aus den Fig. 1 bis 5 kann sich der Fachmann ein hydraulisches Spielaus gleichs- bzw. Dämpfungselement 1 entnehmen. Dieses weist, wie in Fig. 3 gezeigt, ein hohlzylindrisches Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 besitzt an einer Stirnseite einen Boden 3, durch welchen es verschlossen ist. Innerhalb einer Bohrung 4 des Gehäuses 2 verläuft axial beweglich ein Druckkolben 5. Dieser Druckkolben 5 ist zweigeteilt hergestellt. Er besteht einerseits aus einem Hül senabschnitt 6 und andererseits aus einem Radialsteg 7. Zwischen dem Radi alsteg 7 und dem Boden 3 ist ein Hochdruckraum 8 für Hydraulikmittel einge schlossen. Gleichzeitig umfasst der Hülsenabschnitt 6 innerhalb seines Innen mantels 9 einen Vorratsraum 10 für das Hydraulikmittel. Aus diesem Vorrats raum 10 ist der Hochdruckraum 8 über eine im Radialsteg 7 angeordnete, zen trische Öffnung 11 bedarfsweise mit Hydraulikmittel versorgbar. Die Öffnung 11 ist auf der Seite des Hochdruckraums 8 durch ein zeichnerisch nicht offenbar tes Rückschlagventil, wie beispielsweise ein Kugelventil, verschlossen. Im Be reich einer Ringfläche 12 zwischen dem Druckkolben 5 und dem Gehäuse 2 ist ein Leckspalt 13 für das Hydraulikmittel gebildet. Über diesen Leckspalt 13 wird eine definierte Menge an Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum 8 wäh rend einer Hochdruckphase des Elements 1, d. h. bei Nockenhub, ausgepreßt.

Erwähnt werden muss, dass der Hülsenabschnitt 6 aus einem Werkstoff mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, als das ihn um schließende Gehäuse 2. Dabei kann der Hülsenabschnitt 6 beispielsweise aus einem austenitischen Stahl hergestellt sein, wohingegen das Gehäuse 2 aus einem ferritischen Stahl wie einem Einsatzstahl gefertigt ist. Somit verringert sich mit zunehmender Erwärmung des Elements 1 der Leckspalt 13 mit den der Fachwelt ausreichend bekannten Vorteilen.

Der Radialsteg 7 hingegen ist nicht aus einem Werkstoff hergestellt, welcher den größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff des Gehäu ses 2 besitzt. Er ist beispielsweise aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 2 gefertigt oder aus einem Material mit einem zumindest ähnlichen Wärmeaus dehnungskoeffizienten.

Gemäß Fig. 1 hat der Hülsenabschnitt 6 eine dem Boden 3 (s. Fig. 3) zuge wandte Ringfläche 14. Diese Ringfläche 14 kommuniziert mit einer Ringstirn fläche 15 des Radialsteges 7. Ein Außenmantel 16 des Radialsteges 7 ist ab schnittsweise so ausgebildet, dass er Bestandteil des Leckspalts 13 ist. Eine Verbindung des Hülsenabschnitts 6 mit dem Radialsteg 7 ist nach Fig. 1 über ein Stufenprofil 17 im Bereich der Ringfläche 14 und Ringstirnfläche 15 herge stellt. Im Bereich des Stufenprofils 17 kann eine Preßpassung realisiert sein. Es ist jedoch auch denkbar, beide Elemente über eine Schweiß- oder Lötver bindung miteinander zu koppeln.

Des Weiteren geht aus den Fig. 1 bis 3 hervor, dass der Radialsteg 7 radi al außen in einen ein- oder beidseitigen Kragen 18, 19 übergeht, welcher dann den Außenmantel 16 hat.

Die Fig. 4, 5 offenbaren, dass der Radialsteg 7 auch als dünnwandiges Blechteil gefertigt sein kann. Gemäß Fig. 4 hat der Radialsteg 7 radial außen einen ringförmigen Axialansatz 20. Dieser liegt an dem Innenmantel 9 des Hül senabschnitts 6 an. Endseitig geht er in einen Radialring 21 über. Da in den Fig. 4, 5 der Druckkolben 5 in seiner Einbaulage gezeichnet ist, verläuft gemäß Fig. 4 der Radialring 21 an der stirnseitigen Ringfläche 14 und nach Fig. 5 an einer Ringfläche 22 des Hülsenabschnitts 6. Insbesondere bei der letztgenannten Ausgestaltung ist der beispielsweise aus austenitischem Werk stoff hergestellte Hülsenabschnitt 6 hervorragend über den Radialring 21a ver schleißgeschützt. Der Hülsenabschnitt 6 liegt somit mittelbar über den Radial ring 21a an einer Unterseite eines Bodens eines Tassenstößels an.

Gleichzeitig geht aus Fig. 5 hervor, dass der Hülsenabschnitt 6 mit dem Radi alsteg 7 im Bereich des Radialringes 21a über eine Schweißverbindung 23 gekoppelt ist.

Die in den Fig. 4, 5 gezeigte Lösung gestattet eine gewisse Nachgiebigkeit der Bauteile 6, 7 bei Wärmedehnung zueinander, ohne dass die hydraulikmit teldichte Verbindung beschädigt wird.

Somit hat der aus austenitischem Stahl hergestellte Hülsenabschnitt 6 des Druckkolbens 5 die erforderliche Leckspaltfunktion und über den aus ferriti schem Stahl gefertigten Druckkolben 5 ist, insbesondere an den besonders beanspruchten Stellen, der notwendige Verschleißschutz kostengünstig reali siert.

Bezugszahlenliste

1

Element

2

Gehäuse

3

Boden

4

Bohrung

5

Druckkolben

6

Hülsenabschnitt

7

Radialsteg

8

Hochdruckraum

9

Innenmantel

10

Vorratsraum

11

Öffnung

12

Ringfläche

13

Leckspalt

14

Ringfläche

15

Ringstirnfläche

16

Außenmantel

17

Stufenprofil

18

Kragen

19

Kragen

20

Axialansatz

21

Radialring

21

a Radialring

22

Ringfläche

23

Schweißverbindung

Claims

1. Hydraulisches Spielausgleichs- bzw. Dämpfungselement (1), mit einem hohlzylindrischen Gehäuse (2), das an einer Stirnseite durch einen Boden (3) verschlossen ist und eine Bohrung (4) mit einem darin relativ axial be weglichen Druckkolben (5) hat, der aus einem Hülsenabschnitt (6) und ei nem Radialsteg (7) für ein Rückschlagventil besteht, zwischen welchem Radialsteg (7) und dem Boden (3) ein Hochdruckraum (8) für Hydraulikmit tel gebildet ist, der über einen zumindest abschnittsweise vom Druckkolben (5) umschlossenen Vorratsraum (10) mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist, wobei an einer Ringfläche (12) zwischen dem Hülsenabschnitt (6) und dem Gehäuse (2) ein Leckspalt (13) für das Hydraulikmittel gebildet ist und der Druckkolben (5) am Leckspalt (13) aus einem Werkstoff mit einem Wär meausdehnungskoeffizienten besteht, der größer als der Wärmeausdeh nungskoeffizient des Werkstoffs des Gehäuses (2) ist, dadurch gekenn zeichnet,

- dass der Hülsenabschnitt (6) und der Radialsteg (7) des Druckkolbens (5) aus separaten Teilen hergestellt sind, wobei lediglich der Hülsenab schnitt (6) aus dem Werkstoff mit dem höheren Wärmeausdehnungs koeffizienten besteht.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Radialsteg (7) aus einem ferritischen Stahl wie einem Einsatz stahl gefertigt ist, welcher hydraulikmitteldicht mit dem aus einem austenitischen Stahl gebildeten Hülsenabschnitt (6) verbunden ist und wobei das Gehäuse (2) aus einem ferritischen Stahl wie einem Einsatz stahl gefertigt ist.

3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass dem Hülsenabschnitt (6) eine dem Boden (3) zugewandte Ringflä che (14) immanent ist, an welcher der Radialsteg (7) mit einer Ringstirn fläche (15) anliegt, wobei ein Außenmantel (16) des Radialsteges (7) so ausgebildet ist, dass er Bestandteil des Leckspalts (13) ist.

4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Ringfläche (14) des Hülsenabschnitts (6) und die Ringstirnflä che (15) des Radialsteges (7) ein zueinander komplementäres Profil mit radialem Formschluß wie ein Stufenprofil (17) besitzen.

5. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Radialsteg (7) radial außen einen ein- oder beidseitigen Kra gen (18, 19) aufweist, der sich in Axialrichtung erstreckt.

6. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Radialsteg (7) als dünnwandiges Tiefziehteil ausgebildet ist.

7. Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Radialsteg (7) radial außen einen ringförmigen Axialansatz (20) hat, der an einem Innenmantel (9) des Hülsenabschnitts (6) anliegt und endseitig in einen Radialring (21, 21a) übergeht, welcher an einer von stirnseitigen Ringflächen (14, 22) des Hülsenabschnitts (6) verläuft.

8. Element nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Hülsenabschnitt (6) mit dem Radialsteg (7) über eine Preßver bindung gekoppelt ist.

9. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Hülsenabschnitt (6) mit dem Radialsteg (7) über eine Schweiß- oder Lötverbindung (23) gekoppelt ist.