DE2355379A1

DE2355379A1 - Hydraulischer spielausgleicher

Info

Publication number: DE2355379A1
Application number: DE19732355379
Authority: DE
Inventors: Richard D Cornell
Original assignee: Johnson Products Inc
Current assignee: Johnson Products Inc
Priority date: 1972-11-06
Filing date: 1973-11-06
Publication date: 1974-05-16
Also published as: BR7308650D0; AU471405B2; IT998839B; AU6154273A; GB1414429A; FR2205930A5; US3799129A; CA992414A; JPS4980443A

Description

469'¹ herne, 8000 München 40,

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Pat.-Anw. Herrmann-Trentepohl DlDl-Ph VS Ed U3TfI ΒβΙζΙβΡ Fernsprecher: 3630 11

Fernsprecher: 51013 " *** ■ ' " * ■' *!-*¹^^^>M **«**·.■«.» 363012

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Telegrammanschrift: ...... ... Telegrammanschrift:

Bahrpatente. Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat München

Telex 08 229 853 ' Τβΐήχ 5215360

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Bet.: MQ 44 24

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München

(Johnson Products Inc.

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Eiie Hrfinjlungf betrifft einen hydraulischen §^ieiau§gleiehej: und in§bes|G>ndere eine Zumesseinrichtung fiir Schmierölströmung durch den Spielauggleicher, Bei eier prfindung handelt es sich um einen hydraulischen Spielausgleicher für eine Verbrennungskraftmaschine bzw. einen Motor, mit einem Körper mit einem offenen Ende, einem im.Körper hin- und herbewegbaren Kolben mit einem zentralen, ein Ölreservoir bildenden Hohlraum, Öffnungen zum Einlassen von Gl in Strömungsverbindung mit dem Ölreservoir, einem in das offene Ende des Körpers eingesetzten Verschlussteil, an dem eine Lagerstelle für einen Kipphebel ausgebildet ist, einem Strömungsweg vom Ölreservoir zum Kipphebel seilschmierung der Lagerstelle und des Kipphebels und einer

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Einrichtung zur Steuerung der Ölströmung durch den Strömungsweg.

Bei bestimmten Motoren mit obenliegender Nockenwelle liegen die Nocken an Kipphebeln an, die die Ventile des Motors öffnen und sehliessen. Dabei ist jeder Kipphebel an einem hydraulischen Spielausgleicher angelenkt, der das Spiel im Ventilantrieb aufnimmt, das durch irgendeine Ausdehnung von Teilen beim Aufwärmen des Motors verursacht sein kann.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen ist es sinnvoll, der Nockenoberfläche und dem Naekenkontaktstück am Kipphebel Schmieröl zuzumessen. Zu diesem Zweck geschaffene herkömmliche Einrichtungen erfordern ein externes Nockenschmiersystem oder zahlreiche Bohrungen in der Nockenwelle für eine innere Ölzufuhr. Dies erfordert nicht nur viel Zeit und hohe Kosten, sondern stellt auch eine weitere Quelle für Schwierigkeiten beim Betrieb des Motors dar. Eine andrere Möglichkeit zur Schmierung besteht darin, den hydraulischen Spielausgleicher als Quelle des Schmieröls zu verwenden, wodurch die Gesamtkonstruktion des Mptors vereinfacht wird, da kein äusseres Nockenschmiersystem oder komplizietes Durchbohren der Nockenwelle für eine innere Ölzufuhr erforderlich ist. Ein solcher sehr wirkungsvoller Spielausgleicher ist aus der US-PS 3 587 539 bekannt. Dabei wird ein Stift innerhalb eines Kanals benutzt, der in der Nase des Kolbens ausgebildet ist« Obwohl diese Einrichtung verhältnismässig zufriedenstellend arbeitet, besteht unverändert ein Bedürfnis nach einer mit einem Spielausgleicher kombinierten Zumesseinrichtung für Schmieröl, die wirtschaftlicher als die bekannten Einrichtungen ist und zugleich eine zuver—

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lässige Zuführung bzW. Zumessung von Schmieröl bewirkt. Ein weiterer Nachtei vieler herkömmlicher Spielausgleicher ist das Ansaugen von Luft in das Ölreservoir während des Anlaufens des Motors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe Zugrunde, einen hydraulischen Spielausgleicher mit einer Einrichtung zur Schmierölzumessung zu schaffen, der im. Aufbau möglichst einfach und in der Funktion möglichst zuverlässig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Strömungsweg eine Bohrung durch das Verschlussteil zwischen dem oberen und dem,unteren Ende desselben umfasst, dass ein Messplättchen in einem vom Kolben und dem Verschlussteil gebildeten Raum angeordnet ist, der sich unter dem unteren Ende des Verschlussteils und über dem Ölreservoir befindet, dass das Messplättchen vom Öldruck im Ölreservoir gegen das untere Ende des Verschlussteils drückbar ist, dass die Abmessungen des Messplättchens relativ zu diesem Raum so sind, dass vom-Ölreservoir um das Plättchen herum eine Ölströmung erfolgen kann, wenn das Messplättchen gegen das untere Ende gedrückt ist, und dass am unteren Ende des Verschlussteils ein Schlitz ausgebildet ist, der von der Bohrung zum Raum zwischen Kolben und Verschlussteil verläuft, wobei der Schlitz und das Messplättchen einen gedrosselten Strömungsdurchlass vom Ölreservoir zur Bohrung des Verschlussteils bilden und dieser gedrosselte Strömungsdurchlass den Durchsatz der Ölströmung durch den Spielausgleicher zum Kipphebel steuert. . . : ν .

Bei dem erfindungsgemässen Spielausgleicher ragt das untere

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Ende dos Verschlussteils in den Körper hinein und hat einen gewissen Abstand zu einer am Kolben ausgebildeten Schulter. Zwischen einem Teil des unteren Abschnitts des VerschJ.ussteils und der Schulter des Kolbens ist ein Iiessplättchen angeordnet, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser der benachbarten Wand ist, wodurch ein freier Ringraum zur Umströmung des ϊ-iessplättchen durch öl geschaffen ist. Das i-iessplättchen wird gegen das untere Ende des Verschlussteils vom Öldruck im Ölreservoir gedrückt und bildet zusammen mit einer Nut im Endabschnitt des Verschlussteils einen gedrosselten Strömungsdurchlass. Die Nut ragt vom Inneren des Verschlussteils bis wenigstens zum-Ringraum zwischen Kessplättchen und benachbarter Innenwand. Durch den gedrosselte Durchlass erfolgt die Steuerung der Ölströmung durch den Spielausgleicher. Darüber hinaus bildet das Messplättchen ein Rückschlagventil, das ein Einsaugen von Luft in den Kolben während des Anlassens und Anlaufens des Motors verhindert. Das Kessplättchen wirkt als ein eine Rückströmung verhinderndes Rückschlagventil, bis der vom Motor erzeugte Öldruck gross genug ist, um das Kessplättchen vom Sitz im Kolben abzuheben.

Die Erfindung liefert eine äusserst einfache Zumesseinrichtung für Schmieröl, da sie im wesentlichen aus einem Messplättchen besteht, das äusserst einfach und billig hergestellt werden kann. Es ist lediglich eine sehr geringe Anzahl von Bauteilen erforderlich, die darüber hinaus keine maschinelle Bearbeitung mit niedrigen Toleranzen erfordern, da die Funktionen einfach und direkt sind. Eine einfache, gefräste oder geprägte Nut am unteren Ende des Verschlussteils in einem seiner Wände legt den Durchsatz fest. Bestehende Bauformen von opielausgleichorn

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können mit einer erfindungsgemässen Zumesseinrichtung
versehen werden, ohne dass umfangreiche oder teure 'Abwandlungen erforderlich sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 eine sch ernatische Darstellung eines Ventilantriebs rait obenliegender Nockenwelle, der einen erfindungsgemässen Spielausgleicher aufweist;

Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt durch den Spielausgleicher nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein bei der Erfindung verwendetes Messplättchen;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Spielausgleicher nach IV-IV in Fig» 2;

Figuren 5 und 6 vergrösserte Schnitte durch das innere TDnde des Verschlussteils; und

Fig. 7 eine Draufsicht von unten auf das Verschlussteil.

Zunächst werden die Figuren 1 und 2 erläutert. Ein Ventil 2 mit einer Feder 4 und einem Federteller 6 wird mittels eines Kipphebels-8 durch eine Nockenwelle 10 und eine
Nocke 12 betätigt. Der Kipphebel 8 ist auf einem Spielausgleicher 16 mittels seiner festen bzw«, geschlossenen Lagerpfanne 14 schwadfear angelenkt. Der Spielausgleicher,

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der für einen automatischen Ausgleich des Ventilsoiels sorgt, umfasst einen Körper 18 mit ainem Kolben 20. Der Kolben 20 wird durch eine Feder 22 nach oben gegen die geschlossene Lagerpfanne 14 elastisch gedruckt. Der Kolben 20 ist mit einem inneren Hohlraum 24 versehen, der über ein Rückschlagventil mit einem Ventilplättchen 26 in eine Druckkammer am Boden des Körpers 18 übergeht. Eine Feder 28 drückt das Ventilplättchen 26 gegen den Boden des Kolbens 20. Ein Federteller 30, der das Rückschlagventil in Stellung hält, wird durch eine Feder 2 2 gegen den Boden des Kolbens 20 gedruckt,

Durch Öffnungen 32 und 34 tritt Schmieröl in den Hohlraum 24 ein. Wie bei herkömmlichen hydraulischen Ventilen fliesst das Schmieröl vom Hohlraum "J- durch den unteren Abschnitt des Kolbens 20 in die Druckkammer„

Die offenen oberen Enden des Körpers 18 des Spielausgleichers sowie dee Kolbens 20 sind durch ein Verschlussteil geschlossen. Der untere Abschnitt des Verschlusstexls 40 ragt in den Hohlraum 24 des Kolbens 20 hinein, wogegen am oberen Ende eine kugelförmige Nase 42 ausgebildet ist, die den Auflagepunkt für den Kipphebel 8 bildet. Die Nase 42 ist in der Lagerpfanne 14 des Kipphebels 8 angeordnet und durch eine Feder 44 gesichert, die in eine Ringnut 46 eingeschnappt ist, die unterhalb der Nase 42 am Verschlussteil 40 ausgebildet ist. Das Verschlussteil 40 umfasst eine Ringschulter 48, die über die Aussenwand des Verschlusstexls hinausragt und die Abwärtsbewegung des Verschlusstexls 40 relativ zum Kolben 20 begrenzt. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 20 wird am unteren Ende durch eine Schulter 50 und am oberen Ende durch eine Sicherungskappe 52 begrenzt, die-in einer

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Ringnut 54 verankert ist, die am oberen Ende des Körpers 18 des Spielausgleichers ausgebildet ist* Die Ringschulter .48 wirkt sowohl bei der Aufwärtsbewegung als auch bei der Abwärtsbewegung des Verschlussteils 40 als Anschlag, indem sie entweder zur Anlage am oberen Ende des Kolbens 20 oder an der Sicherungskappe 52 kommt.

Es ist sinnvoll, die geschlossene Lagerpfanne 14 bei ihrer Drehung auf dem oberen Kugelkopf bzw. der kugelförmigen Nase 42 zu schmieren. Sobald Schmieröl durch den Körper des Spielausgleichers die Lagerpfanne 14 erreicht, wird das Schmieröl von einem Kanal 56, der im Kipphebel 8 ausgebildet ist, in Form eines Strahles zur Nockenwelle 10 und Nocke 12 geleitet.

Der Kolben 12 weist eine innere Schulter 60 auf, die als Widerlager für-ein Messplättchen 62 dient, das zwischen dem unteren Ende 64 des Verschlussteils 40 und Schulter 60 angeordnet ist.D-as Messplättchen 62 ist vorzugsweise eine sehr dünne, flache Scheibe, deren Durchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Kolbens 20 oberhalb der Schulter 60, so dass dann, wenn das Kessplattchen 62 oberhalb der Schulter 60 angeordnet ist, ein freier Ringraum 66 eine unbehinderte Strömung von Schmieröl vom unteren Abschnitt des Hohlraums 24 unterhalb des Messplättchens 62 nach oben und um das Plättchen herum ermöglicht. Der untere Abschnitt des Hohlraums 24 unterhalb des Messplättchen 62 bildet,ein Ölreservoir 68, das dauernd durch die Öffnungen 32 und 34 mit Schmieröl nachgefüllt wird. Wenn sich das Verschlussteil 40 in seiner untersten Stellung befindet, wobei die Ringschulter 48 am oberen Ende des Kolbens 20 anliegt, hat das untere Ende 64 des Verschlussteils 40 zur Schulter 60 einen Abstand, der

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grosser als die Dicke des Messplättchens 62 ist. Dies ermöglicht, dass das Messplättchen 62 von der als Sitz wirkenden Schulter 60 frei ist, so dass eine Ölströmung vom Ölreservoir um das Messplättchen 62 herum möglich ist. Das Messplättchen 62 ist vorzugsweise so leicht, dass der Öldruck im ölreservoir 68 das Messplättchen 62 in Axialrichtung von der Schulter 60 abheben kann und zur ebenen Anlage am unteren Ende 64 des Verschlussteils 40 bringen kann. Die ölströmung um das Messplättchen 62 wird von einem Druchlass 70 in die Mittelbohrung 41 geleitet. Der Durchlass 70 ist von der flachen, oberen Stirnseite des Messplättchens 6 2 und einem im unteren Ende des .Verschlussteils ausgebildeten Radialschlitz 72 begrenzt.

Bei der beschriebenen Konstruktion ergibt sich, dass das Messplättchen 62 bei nicht laufendem Motor aufgrund seines Eigengewichts auf der Schulter 60 aufliegt, da im Ölreservoir kein entgegenwirkender Druck besteht. In dieser Stellung wirkt das Messplättchen als Rückschlagventil, das das Eindringen von Luft in das ölreservoir 68 im Kolben während des Anlaufens des Motors verhindert, solange der Motoröldruck noch nicht aufgebaut ist. Sobald der Motoröldruck aufgebaut ist, wird das Messplättchen 6 2 nach oben gegen das Verschlussteil 40 gedruckt, wodurch eine Ölströmung zum Kipphebel ermöglicht ist.

Die Funktion des hydraulischen Spielausgleichers mit Schmierölzumessung is t folgende: Während des Betriebs des Motors strömt durch die Öffnungen 32 und 34 Öl in das Ölreservoir 68. Der Öldruck im Ölreservoir 68 drückt das Messplättchen 62 nach oben gegen das untere Ende des Verschlussteils 40. Die Ölströmung wird an der Schulter vorbei um das Messplättchen 6.2 herum durch den Ringraum

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geführt, von wo sie durch den Durchlass 70 in die Mittelbohrung 41 gelangt und durch diese nach oben zur Nase 42 strömt·. Von dort gelangt das Schmieröl in den Kanal 56, so dass für ausreichende Schmierung der Lagerpfanne 14 und der Nocke 12 gesorgt ist.

Wenn es gewünscht wird, den Strömungsdurchsatz durch den Spielausgleicher einzustellen, werden die Abmessungen des Querschnittes des Durchlasses 70 so gewählt, dass dieser eine Drosselstelle bildet, die die Strömung durch sie hindurch auf eine vorbestimmte Menge während einer vorbestimmten Zeitdauer begrenzt."Somit ist ein äusserst einfacher Strömungskanal mit Steuerfunktion geschaffen, der durch einen einzigen Schlitz bzw. eine einzige Nut am unteren Ende des Verschlussteils sowie ein äusserst wirtschaftlich herstellbares Messplättchen gebildet wird.

Es können auch mehr als ein Schlitz vorgesehen sein. Dies stellt eine Alternativmöglichkeit zur Erhöhung des Durchsatzes dar. In bestimmten Anwendungsfällen kann die Nut bzw. der Schlitz statt am Ende des Verschlussteils im Messplättchen ausgebildet sein, vorzugsweise ist der Schlitz jedoch im Verschlussteil ausgebildet, da dann das Messplättchen während des Zusammenbaus so eingesetzt werden kann, dass es egal ist, welche Seite des Messplättchens nach oben oder nach unten zeigt. Eine Sperrung bzw. ein Verstopfen des Durchlasses 70 wird durch die normale Bewegung des Umfangs des Messplättchens 62 während des normalen Betriebs des Spielausgleichers verhindert.

Obwohl lediglich ein Ausführungsbeispiel dargestellt und im einzelnen beschrieben ist, liegt es für den Fachmann

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auf der Hand, dass Einzelheiten der Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels auf vielfache Weise abgewandelt werden Tcönnen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Daher sollen die dargestellten und beschriebenen Einzelheiten der Konstruktion die Erfindung nicht beschränken.

Bei der erfindungsgemässen Einrichtung wird Schmieröl zunächst in den Körper eines Spielausgleichers eingeführt, und zwar in ein Ölreservoir,das von einem innerhalb des Körpers des Spielausgleichers hin- und herbewegbaren Kolben begrenzt wird. Dann wird das Schmieröl durch die Mittelbohrung in dem Verschlussteil geleitet, das die Anlenkstelle für den Kipphebel trägt. Im Hohlraum des Kolbens ist ein Messplättchen zwischen dem Ölreservoir und dem unteren Ende des Verschlussteils angeordnet. Am unteren Ende des Verschlussteils ist eine Nut ausgebildet, die sich radial von der Mittelbohrung zu einem Ringraum erstreckt, der zwischen der Innenwand des Kolbens und dem Verschlussteil besteht. Durch den Öldruck im Ölreservoir wird das Messplättchen gegen das untere Ende des Verschlussteils gedrückt. Das Messplättchen bildet zusammen mit der Nut bzw. dem Schlitz eine Strömungsdrossel, die die Ölströmung zur Schmierung der Kipphebellagerung und zur Nocke steuert. Das Messplättchen wirkt auch als Rückschlagventil während des Anlaufens des Motors, um ein Einsaugen von Luft in den Kolben zu verhindern.

Patentansprüche:

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Claims

P a t .e η t a η s id r ü c h e

Hydraulischer Spielausgleicher für eine Verbrennungskraftmaschine bzw. einen Motor, mit einem Körper mit einem offenen Ende, einem im Körper hin- und herbewegbaren Kolben mit einem zentralen, ein ülreservoir bildenden Hohlraum, Öffnungen zum Einlass von Öl in Strömungsver— bindung mit dem Ölreservoir, einem in das offene Ende des Körpers eingesetzten Verschlussteil, an dem eine Lagerstelle⁷ für einen Kipphebel ausgebildet ist, einem Strömungsweg vom Ölreservoir zum Kipphebel zur 'Schmierung der Lagersteile und des Kipphebels und einer Einrichtung zur Steuerung der Ölströmung durch den Strömungsweg, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg eine Bohrung (41) durch das Verschlussteil (40) zwischen dem oberen und dem unteren Ende (64) desselben umfasst, dass pin Messplättchen (62) in einem vom Kolben (20) und dem Verschlussteil (40) gebildeten Raum angeordnet "ist, der sich unter dem unteren Ende (64) des Verschlussteils und über dem Ölreservoir (68) befindet, dass das Messplättchen vom Öldruck im Ölreservoir gegen das untere Ende des Verschlussteils drückbar ist, dass die Abmessungen des Messplättchens relativ zu diesem Raum so sind, dass r^! Ölreservoir um das Messplättchen herum eine Ölströmung erfolgen kann, wenn das Messplättchen gegen das untere Ende (64) gedrückt ist, und dass am unteren Ende des Verschlussteils~ein Schlitz (72) ausgebildet ist, der von der Bohrung (41) zum Raum zwischen Kolben und Verschlussteil verläuft, wobei der Schlitz (72) und das Messplättchen (62) einen gedrosselten Strömungsdurchlass (70) vom Ölreservoir zur Bohrung des Verschlussteils bilden

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und dieser gedrosselte Strömungsdurchlass den Durchsatz der Qlströmung durch den Spielausgleicher (16) zum Kipphebel (8) steuert.
2. Spielausgleicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messplättchen (62) eine dünne, flache Scheibe ist, wobei der Durchmesser wenigstens eines Teils der Scheibe kleiner als der Durchmesser der benachbarten Innenwand des Verschlussteils (40) oder Kolbens ist, so dass ein freier Ringraum (66) zur Umströmung der Scheibe besteht-
3. Spielausgleicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Kolbens (20) eine Schulter (60) ausgebildet ist, die einen die Abwärtsbewegung des Messplättchens (62) begrenzenden Sitz bildet, und dass* das untere Ende (64) des Verschlussteils (40) nach unten in den Kolben (20) hineinragt und einai Abstand zu dem Sitz hat, der grosser als die Dicke des Messplättchens ist.
4. Spielausgleicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil eine Ringschulter (48) oberhalb des Kolbens aufweist,deren Durchmesser grosser als die Bohrung des Kolbens (20) ist, so dass die Ringschulter die Abwärtsbewegung des Verschlussteils im Kolben begrenzt.
5. Spielausgleicher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messplättchen (62) während des Anlaufens des Motors auf dem Sitz sitzt und als Rückschlagventil wirkt, während der Öldruck des Motors aufgebaut wird, so dass während des Anlaufens des Motors ein Einsaugen von Luft in das Ölreservoir verhindert wird.

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