DE202023101104U1

DE202023101104U1 - Hydraulisches Abstützelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE202023101104U1
Application number: DE202023101104.7U
Authority: DE
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-03-09
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2033-03-10

Abstract

Hydraulisches Abstützelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem zumindest mittelbar in einer Aufnahme (2) der Brennkraftmaschine anordenbaren Gehäuse (3), in dem ein axial beweglicher Druckkolben (4) sitzt, welcher mit seinem einer Lagerung eines Schlepphebels dienenden Kopf (5) einen Rand (6) des Gehäuses (3) überragt, wobei zwischen einander zugewandten kopffernen Böden (7, 8) von Druckkolben (4) und Gehäuse (3) ein Hochdruckraum (9) für Hydraulikmittel liegt und zwischen diesen Böden (7, 8) eine Rückstellfeder (10) eingespannt ist, wobei an einer Innenseite (11) des Bodens (8) des Gehäuses (3) ein Rückschlagventil (12) zur Versorgung des Hochdruckraums (9) mit dem Hydraulikmittel sitzt und wobei radial zwischen Druckkolben (4) und Gehäuse (3) ein aus dem Hochdruckraum (9) führender Leckspalt (13) für das Hydraulikmittel gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckraum (9) zu dessen Entlüftung mit einem am Boden (7) des Druckkolbens (4) angeordneten weiteren Rückschlagventil (14) versehen ist, dessen Schließkörper (15) in einer hochdruckraumseitig von diesem Boden (7) ausgehenden Axialführungstasche (16) verläuft, an deren Grund (17) ein Ventilsitz (18) für den Schließkörper (15) liegt, von welchem Ventilsitz (18) ein Kanal (19) in einen darüberliegenden Aufnahmeraum (20) des Druckkolbens (4) führt, wobei der Axialführungstasche (16) Anschlagmittel (37) zur Wegbegrenzung des Schließkörpers (15) in Hochdruckraumrichtung zugeordnet sind und wobei radial zwischen dem Schließkörper (15) und dessen Axialführungstasche (16) wenigstens ein Pfad (21) zur Abführung von Luft aus dem Hochdruckraum (9) über den Kanal (19) in den Aufnahmeraum (20) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Abstützelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem zumindest mittelbar in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbaren Gehäuse, in dem ein axial beweglicher Druckkolben sitzt, welcher mit seinem einer Lagerung eines Schlepphebels dienenden Kopf einen Rand des Gehäuses überragt, wobei zwischen einander zugewandten kopffernen Böden von Druckkolben und Gehäuse ein Hochdruckraum für Hydraulikmittel liegt und zwischen diesen Böden eine Rückstellfeder eingespannt ist, wobei an einer Innenseite des Bodens des Gehäuses ein Rückschlagventil zur Versorgung des Hochdruckraums mit dem Hydraulikmittel sitzt und wobei radial zwischen Druckkolben und Gehäuse ein aus dem Hochdruckraum führender Leckspalt für das Hydraulikmittel gebildet ist.
Aus der DE 10 2017 117 946 B3 geht ein Abstützelement wie vorgenannt mit „Untenansaugung“ für das Hydraulikmittel hervor. Um das Gehäuse des Abstützelements sitzt eine Hülse, welche in einer Aufnahme des Zylinderkopfes steckt. Am Bodenbereich der Hülse sowie an deren Innenmantel sind Vorratsräume für das Hydraulikmittel gebildet. Das Abstützelement ist an eine externe Druckölversorgung anschließbar.
Die DE 10 2018 108 287 A1 beschreibt ein hydraulisch autark arbeitendes Abstützelement, d. h., dieses Bauteil kommt ohne externe Druckölversorgung aus und wird lediglich durch Ölnebel etc. aus dem Zylinderkopf nachversorgt.
Ein gleichfalls hydraulisch autark arbeitendes hydraulisches Abstützelement ist in der DE 10 2016 124 579 B3 offenbart. Dieses ist vollständig hydraulisch geschlossen.
Aufgabe ist es, ein Abstützelement zu schaffen, dass unter allen Bedingungen sicher arbeitet und insbesondere ein gutes Entlüftungsverhalten zeigt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Hochdruckraum zu dessen Entlüftung mit einem am Boden des Druckkolbens angeordneten weiteren Rückschlagventil versehen ist, dessen Schließkörper in einer hochdruckraumseitig von diesem Boden ausgehenden Axialführungstasche verläuft, an deren Grund ein Ventilsitz für den Schließkörper liegt, von welchem Ventilsitz ein Kanal in einen darüberliegenden Aufnahmeraum des Druckkolbens führt, wobei der Axialführungstasche Anschlagmittel zur Wegbegrenzung des Schließkörpers in Hochdruckraumrichtung zugeordnet sind und wobei radial zwischen dem Schließkörper und dessen Axialführungstasche wenigstens ein Pfad zur Abführung von Luft aus dem Hochdruckraum über den Kanal in den Aufnahmeraum gebildet ist.
Aufgrund des zweiten Rückschlagventils liegt ein gut entlüftbares Abstützelement, besonders bevorzugt, jedoch nicht ausschließlich, für einen drückölanschlussfreien Betrieb (autark), vor. Eine Kompressibilität aufgrund von Lufteinschlüssen / Ölverschäumung im Hochdruckraum ist durch den ableitenden Pfad in den Aufnahmeraum vermieden.
Diese Maßnahmen sollen insbesondere bei am Boden des Gehäuses angeordnetem primären Rückschlagventil zum Tragen kommen.
Als Schließkörper des zweiten Rückschlagventils am Boden des Druckkolbens ist insbesondere an eine Kugel gedacht, deren Axialführungstasche eine Bohrung ist. Die Kugel verläuft hierbei geringfügig axial- und radialspielbehaftet in der Axialführungstasche. Sie erfährt im Schließfall (Hochdruck im Hochdruckraum) einen simplen Anschlag an einem komplementären Ringsitz am Grund der Axialführungstasche. Bei Niederdruck bzw. Nulldruck (Nockengrundkreisdurchlauf) erhält die Kugel eine hochdruckraumseitige Wegbegrenzung an einer Kappe.
Eine Ableitung von evtl. im Hochdruckraum akkumulierter Luft erfolgt im Wesentlichen bei Nockengrundkreisdurchlauf über einen Minimalspalt zwischen der Kugel und deren Axialführungstasche. Alternativ oder zugleich kann die Kugel auch mit entsprechenden Leitkanälen an deren Umfang oder durch diese hindurch versehen sein. Auch kann eine „straffere“ Führung der Kugel vorliegen und die Axialführungstasche hat entsprechende Leitkanäle. Als Schließkörper kommen bspw. auch ein Stift und ein Rechteckkörper infrage.
Gemäß einer Fortbildung der Erfindung ist als hochdruckraumseitiges Anschlagmittel für den Schließkörper des Druckkolbens eine Platte vorgeschlagen, welche in einer Einsenkung des Bodens des Druckkolbens sitzt / befestigt ist. Die Platte kann eine einfache Blechscheibe sein, deren Außenrand mit einem orthogonal abstehenden Kragen zu deren besserer Führung befestigt ist. Alternativ kann die Axialführungstasche auch eine radial einragende Verstemmung oder dergleichen als Anschlagmittel haben.
In Konkretisierung der Erfindung hat die Platte Perforierungen wie Bohrungen. Somit ist ein ungehinderter Mediendurchtritt in die Axialführungstasche gewährleistet.
Der Schließkörper des weiteren Rückschlagventils ist zweckmäßigerweise in keine Axialrichtung durch eine Feder oder dergleichen beaufschlagt. Geringfügige Verzögerungen bei dessen Schließvorgang unter Hochdruck im Hochdruckraum (Nockenanlauf) können hingenommen und ggf. durch eine Änderung der Nockenrampe ausgeglichen werden.
Durch die Einbettung des Gehäuses des Abstützelements in eine zusätzliche Hülse kann eine sehr große Menge an Hydraulikmittel vorgehalten werden. Vorratsräume hierfür sind dabei axial zwischen einem Boden der Hülse und dem Boden des Gehäuses sowie radial im Mantelbereich zwischen Hülse und Gehäuse vorgesehen.
Für ein optimiertes Nachfüllen des Abstützelements mit Hydraulikmittel hat die Hülse an deren Ringstirn eine trichterartige Sammeltasche für Ölnebel / Tropföl aus dem Zylinderkopf. Diese Tasche kann ggf. auch in einer respektiven Erweiterung des umgebenden Zylinderkopfes liegen.
Das Gehäuse und der Druckkolben haben zudem radiale Durchtritte für Hydraulikmittel u./ o. Luft, welche in Kopfnähe platziert sind.
Zur Zeichnung:

• 1 zeigt das Abstützelement in einem Längsschnitt im Einbau;
• 2 zeigt als Einzelheit den Bodenbereich des Druckkolbens des Abstützelements mit im Sitz befindlichem Schließkörper (Hochdruckphase) und
• 3 zeigt die Einzelheit wie vorgenannt mit vom Sitz abgehobenem Schließkörper (Entlüftungsphase / Entspannungsphase).

Aus 1 ist ein hydraulisches Abstützelement 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine entnehmbar, welches ohne externe Hydraulikmittelversorgung auskommt.
Das Abstützelement 1 hat ein topfartiges Gehäuse 3, in dem ein axial beweglicher Druckkolben 4 sitzt. Letztgenannter überragt mit seinem einer Lagerung eines Schlepphebels dienenden Kopf 5 einen Rand 6 des Gehäuses 3. Das Abstützelement 1 steckt über einen Außenmantel 30 seines Gehäuses 3 in einer Hülse 27, die wiederum unmittelbar in einer Aufnahme 2 eines Zylinderkopfes 38 aufgenommen ist.
Zwischeneinander zugewandten Böden 7, 8 von Druckkolben 4 und Gehäuse 3 liegt ein Hochdruckraum 9 für Hydraulikmittel, wobei der Druckkolben 4 aus dem Gehäuse 3 heraus von einer Rückstellfeder 10 beaufschlagt ist. Radial zwischen Druckkolben 4 und Gehäuse 3 ist ein aus dem Hochdruckraum 9 führender Leckspalt 13 für das Hydraulikmittel gebildet. Zu erkennen ist, dass an einer Innenseite 11 des Bodens 8 des Gehäuses 3 ein Rückschlagventil 12 üblicher Bauart zur Versorgung des Hochdruckraums 9 mit dem Hydraulikmittel sitzt.
Am Boden 7 des Druckkolbens 4 ist ein weiteres Rückschlagventil 14 zur Entlüftung des Hochdruckraums 9 vorgesehen. Dessen als Kugel ausgebildeter Schließkörper 15 verläuft frei axial beweglich in einer von dem Boden 7 ausgehenden Axialführungstasche 16, an deren Grund 17 ein ringförmiger Ventilsitz 18 für den Schließkörper 15 gebildet ist. Über den Ventilsitz 18 führt ein Kanal 19 in einen darüberliegenden Aufnahmeraum 20 des Druckkolbens 4.
Die Axialführungstasche 16 hat zudem Anschlagmittel 37 zur Wegbegrenzung des Schließkörpers 15 in Richtung zum Hochdruckraum 9. Diese Anschlagmittel 37 bestehen aus einer dünnen Platte aus Stahlblech, die in einer Einsenkung 22 des Bodens 7 des Druckkolbens 4 sitzt. Randseitig ist die Platte als Anschlagmittel 37 mit einem Kragen 39 versehen. Von der Einsenkung 22 geht die Axialführungstasche 16 aus.
Radial zwischen dem Schließkörper 15 und dessen Axialführungstasche 16 ist ein Pfad 21 zur Abführung von Luft aus dem Hochdruckraum 9 über den Kanal 19 in den Aufnahmeraum 20 gebildet. Hierfür ist der Schließkörper 15 (Kugel) mit geringem Radialspiel in der Axialführungstasche 16 aufgenommen (s. a. 3). Die Platte als Anschlagmittel 37 hat, wie sämtlichen Figuren zu entnehmen ist, mehrere als Bohrungen vorliegende Perforierung 23 für einen Mediendurchtritt vom Hochdruckraum 9 in die Axialführungstasche 16.
Zur Akkumulation des Hydraulikmittels im Abstützelement 1 sind zwei Vorratsräume 29, 32 vorgesehen. Der Vorratsraum 29 ist zwischen dem Boden 28 der Hülse 27 und dem Boden 8 des Gehäuses 3 gebildet. Hieraus erfolgt eine unmittelbare Versorgung des Hochdruckraums 9 über das Rückschlagventil 12. Der Vorratsraum 32 wiederum ist radial zwischen einem Außenmantel 30 des Gehäuses 3 und einem Innenmantel 31 der Hülse 27 dargestellt und hat somit eine ringförmige Geometrie. Kronenartige Radialdurchtritte 33 zwischen den Böden 8 des Gehäuses 3 und der Hülse 27 verbinden den zweiten mit dem ersten Vorratsraum 32, 29.
Zu erkennen ist zudem in 1, dass an einer Ringstirn 35 der Hülse 27 eine umlaufende Sammeltasche 36 für Hydrauliköl (Ölnebel, Tropföl) aus dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gebildet ist. Hierüber erfolgt eine Versorgung des zweiten Vorratsraums 32.
In der in 2 gezeigten Hochdruckphase des Abstützelements 1 (Nockenhub) ist der weitere Schließkörper 15 des Rückschlagventils 14 in der Axialführungstasche 16 gegen seinen Ventilsitz 18 gepresst. Lediglich eine geringe Menge an Hydraulikmittel wird „regulär“ über den Leckspalt 13 in Kopfrichtung gedrückt. Eine Rückführung des Hydraulikmittels aus dem Leckspalt 13 in den internen Kreislauf des Abstützelements 1 kann über wenigstens einen Durchlass 34 in der Hülse 27 erfolgen.
3 zeigt das Abstützelements 1 in dessen Entspannungsphase (Nockengrundkreisdurchlauf). Hierbei herrscht im Hochdruckraum 9 zumindest nahezu Nulldruck, sodass der Schließkörper 15 des Rückschlagventils 14 von seinem Ventilsitz 18 abhebt (s. auch Pfeilangabe). Hierbei kann eine „Entgasung“ des Hochdruckraums 9 erfolgen. Evtl. vorhandene Luftbläschen entweichen somit über die Perforierungen 23 im Anschlagmittel 37, den seitlichen Pfad 21 zwischen dem Schließkörper 15 und der Axialführungstasche 16, den Kanal 19 im Boden 7 des Druckkolbens 4 schließlich in dessen Aufnahmeraum 20. Mit beginnender Nockenanlaufflanke wird der Schließkörper 15 wieder in seiner Sitz gedrückt.
Bezugszeichenliste

1: Abstützelement
2: Aufnahme
3: Gehäuse
4: Druckkolben
5: Kopf
6: Rand
7: Boden
8: Boden
9: Hochdruckraum
10: Rückstellfeder
11: Innenseite
12: Rückschlagventil
13: Leckspalt
14: Rückschlagventil
15: Schließkörper
16: Axialführungstasche
17: Grund
18: Ventilsitz
19: Kanal
20: Aufnahmeraum
21: Pfad
22: Einsenkung
23: Perforierung
24: Durchtritt
25: Ringnut
26: Außenmantel
27: Hülse
28: Boden
29: Vorratsraum
30: Außenmantel
31: Innenmantel
32: Vorratsraum
33: Radialdurchtritt
34: Durchlass
35: Ringstirn
36: Sammeltasche
37: Anschlagmittel
38: Zylinderkopf
39: Kragen
40: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017117946 B3 [0002]
DE 102018108287 A1 [0003]
DE 102016124579 B3 [0004]

Claims

Hydraulisches Abstützelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem zumindest mittelbar in einer Aufnahme (2) der Brennkraftmaschine anordenbaren Gehäuse (3), in dem ein axial beweglicher Druckkolben (4) sitzt, welcher mit seinem einer Lagerung eines Schlepphebels dienenden Kopf (5) einen Rand (6) des Gehäuses (3) überragt, wobei zwischen einander zugewandten kopffernen Böden (7, 8) von Druckkolben (4) und Gehäuse (3) ein Hochdruckraum (9) für Hydraulikmittel liegt und zwischen diesen Böden (7, 8) eine Rückstellfeder (10) eingespannt ist, wobei an einer Innenseite (11) des Bodens (8) des Gehäuses (3) ein Rückschlagventil (12) zur Versorgung des Hochdruckraums (9) mit dem Hydraulikmittel sitzt und wobei radial zwischen Druckkolben (4) und Gehäuse (3) ein aus dem Hochdruckraum (9) führender Leckspalt (13) für das Hydraulikmittel gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckraum (9) zu dessen Entlüftung mit einem am Boden (7) des Druckkolbens (4) angeordneten weiteren Rückschlagventil (14) versehen ist, dessen Schließkörper (15) in einer hochdruckraumseitig von diesem Boden (7) ausgehenden Axialführungstasche (16) verläuft, an deren Grund (17) ein Ventilsitz (18) für den Schließkörper (15) liegt, von welchem Ventilsitz (18) ein Kanal (19) in einen darüberliegenden Aufnahmeraum (20) des Druckkolbens (4) führt, wobei der Axialführungstasche (16) Anschlagmittel (37) zur Wegbegrenzung des Schließkörpers (15) in Hochdruckraumrichtung zugeordnet sind und wobei radial zwischen dem Schließkörper (15) und dessen Axialführungstasche (16) wenigstens ein Pfad (21) zur Abführung von Luft aus dem Hochdruckraum (9) über den Kanal (19) in den Aufnahmeraum (20) gebildet ist.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (20) des weiteren Rückschlagventils (14) eine Kugel ist, wobei zur Bildung des Pfades (21) zwischen der Axialführungstasche (16) und dem Schließkörper (20) Letztgenannter radialspielbehaftet in der Axialführungstasche (16) verläuft.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (37) für den Schließkörper (15) in Hochdruckraumrichtung aus einer Platte bestehen, welche in einer Einsenkung (22) des Bodens (7) des Druckkolbens (4) sitzt, von welcher Einsenkung (22) die Axialführungstasche (16) ausgeht.
Abstützelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte als Anschlagmittel (37) mit wenigstens einer Perforierung (23) für einen Mediendurchtritt vom Hochdruckraum (9) in die Axialführungstasche (16) versehen ist.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (20) des weiteren Rückschlagventils (14) frei beweglich in dessen Axialführungstasche (16) verläuft.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (4) axial innerhalb vom Gehäuse (3) von wenigstens einem Durchtritt (24) geschnitten ist, welcher in einer Ringnut (25) seines Außenmantels (26) liegt.
Abstützelement nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (1) ein hydraulisch autarkes Abstützelement (1) [druckölversorgungsfrei] ist, wobei dessen Gehäuse (3) in einer Hülse (27) steckt, die einen zwischen ihrem Boden (28) und dem Boden (8) des Gehäuses (3) liegenden ersten Vorratsraum (29) für das Hydraulikmittel hat, aus welchem der Hochdruckraum (9) über das eine Rückschlagventil (12) versorgbar ist und wobei radial zwischen einem Außenmantel (30) des Gehäuses (3) und einem Innenmantel (31) der Hülse (27) ein zweiter Vorratsraum (32) für das Hydraulikmittel liegt, welcher über Radialdurchtritte (33) zwischen den Böden (8) des Gehäuses (3) und der Hülse (27) mit dem ersten Vorratsraum (29) in Verbindung steht.
Abstützelement nach Anspruch 7, sofern auf Anspruch 6 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) zumindest einen Durchlass (34) hat, welcher mit dem zweiten Vorratsraum (32) in Verbindung steht und auf einer Höhe des wenigstens einen Durchtritts (24) im Druckkolben (4) liegt.
Abstützelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Ringstirn (35) der Hülse (27) eine umlaufende Sammeltasche (36) für Hydrauliköl aus einem Zylinderkopfbereich der Brennkraftmaschine zur Einleitung in Richtung zum zweiten Vorratsraum (32) gebildet ist.