DE3238981A1

DE3238981A1 - Hydraulischer spielnachsteller

Info

Publication number: DE3238981A1
Application number: DE19823238981
Authority: DE
Inventors: Kenneth W. Wheaton Ill. Lesher
Original assignee: Stanadyne LLC
Current assignee: Stanadyne LLC
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-10-21
Publication date: 1983-07-07
Also published as: GB2112896A; FR2519074A1; AU8851382A; IT1148448B; JPS58113511A; BR8206798A; IT8249410A0

Description

Hydraulischer Spielnachsteller

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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Spielnachsteller der in einer Brennkraftmaschine verwendeten Art, insbesondere auf einen hydraulischen Spielnachsteller, . welcher in einer im wesentlichen aufrecht stehenden Stellung arbeitet und dabei nicht auf Druckölspeisung angewiesen ist.

!Hydraulische Ventilstößel und Ventilheber üben immer jexfeils auch eine Spielnachstellfunktion aus. Es gibt jedoch auch hydraulische Spielnachsteller, welche nicht unmittelbar bei der Ventilbetätigung beteiligt sind. Die im folgenden verwendete Bezeichnung "Spielnachsteller" umfaßt sowohl Vorrichtungen, welche eine Funktion als Ventilstößel oder Ventilheber ausüben, als auch solche, 2Q die zwar Teil eines Ventiltriebs sind, dabei jedoch allein der Spielnachstellung dienen.

Die US-PS 4 184 464 beschreibt einen hydraulischen Spielnachsteller, welcher wahlweise in senkrechter oder waagerechter Lage arbeiten kann und im Grunde genommen eine druckgespeiste Einheit darstellt, da er auf Druckölspeisung angewiesen ist. Dieser Spielnachsteller ist mit Ölrücklaufnuten versehen, um zu gewährleisten, daß aus einer Hochdruckkammer entweichendes Öl in das Innere eines Kolbens zurückgeführt wird. Die vorliegende Erfindung richtet sich insbesondere auf einen hydraulischen Spielnachsteller, welcher in einer im wesentlichen senkrechten Stellung arbeitet und nicht druckgespeist ist. Es sind also keinerlei Einrichtungen für die Zufuhr von Drucköl in den Spielnachsteller vorhanden, wie dies bei der Ausführungsform nach dem vorstehend genannten US-Patent der Fall ist. Stattdessen hat der Spielnachsteller eine Vor-, ratskammer,.welohe fortlaufend mit von anderen Teilen des

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Ventiltriebs abfließendem oder abtropfendem Öl nachgefüllt wird. Dabei verhindert ein eingesetztes Filter das Eindringen von Schmutz in das Innere des Spielnachstellers. In gewissen Ausführungsformen kann ein Rückschlagventil vorhanden sein, um Ölverluste zu vermeiden. Ein Kolben des Spielnachstellers hat an der Außenseite zwei in gegenseitigem Abstand angeordnete Nuten, entlang welchen zwischen dem äußeren Umfang des Kolbens und der Innenfläche des Spielnachstellers hindurch entweichendes Öl in die Vorratskammer zurückfließt. Es kommt nämlich wesentlich darauf an, daß aus der Hochdruckkammer des Spielnachstellers entweichendes Öl vollständig wieder zurückgeführt wird. Außerdem kommt es auch darauf an, den Spielnachsteller fortlaufend mit öl nachzufüllen.

Zu diesem Zweck hat der Spielnachsteller an einem oberen Teil eine Öffnung für den Eintritt von von anderen Teilen des Ventiltriebs abfließendem Öl. Diese Öffnung dient außerdem der Druckentlastung bei einer durch Temperaturanstieg verursachten Volumenvergrößerung des Öls.

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Ein primäres Ziel der Erfindung ist somit die Schaffung eines hydraulischen Spielnachstellers der genannten Art mit wenigstens einer an der Außenseite eines Kolbens gebildeten Ölrücklaufnut zum Zurückführen von entweichendem Öl in eine Vorratskammer des Spielnachstellers.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines Spielnachstellers der genannten Art, bei welchem öl von außerhalb des Spielnachstellers durch eine Öffnung des Kolbens hindurch in den Spielnachsteller eindringen kann.

Noch ein Ziel ist die Schaffung eines Spielnachstellers der genannten Art mit einem das Eindringen von Schmutz in

sein Inneres verhindernden Euter.
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Ferner bezweckt die Erfindung .die Schaffung eines Spielnachstellers der genannten Art mit zwei in gegenseitigem Abstand an der Außenseite des Kolbens angeordneten Öl-

rücklaufnuten, welche Ölverluste aus der inneren Vorratskammer des Spielnachstellers verhindern sollen.

Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Spielnachstellers der genannten Art, welcher so ausgebildet ist, daß er fortlaufend mit an anderen Teilen des Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine vorhandenem Öl nachgefüllt wird.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht von Teilen des Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine,
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Fig. 2 eine Stirnansicht eines in der Anordnung nach Fig. Λ verwendeten Spielnachstellers,

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 5-3 in Fig. 2,

Fig. U- eine Fig. 1 entsprechende Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Ventiltriebs einer

Brennkraftmaschine,
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Fig. 5 eine vergrößerte Axialschnittansicht eines in der Anordnung nach Fig. 4· verwendeten Spielnachstellers,

Fig. 6 eine Fig. 1 und 4· entsprechende Schnittansicht noch einer anderen Ausführungsform des Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine,

Fig. 7 eine vergrößerte Axialschnittansicht eines in der Anordnung nach Fig. 6 verwendenen Spielnachstellers und

Fig.. 8 eine Stirnansicht eines im Spielnachsteller nach

Fig. 7 verwendeten Rückschlagventils.

In Pig. 1 erkennt man eine Nockenwelle 10 mit einem Jtfokken 12, welcher am geschlossenen Ende eines hydraulischen Spielnachstellers 14 angreift. Auf dem anderen Ende des Spielnachstellers 14 stützt sich eine Stoßstange 16 ab, deren oberes Ende an der Unterseite eines Kipphebels 18 angreift. Das andere Ende des Kipphebels 18 befindet sich in bekannter Weise in Anlage an einem Ventil 20, welches den Einlaß oder Auslaß 22 eines Zylinders 24 steuert. Die vorliegende Erfindung richtet sich insbesondere auf den Spielnachsteller 14-, welcher in bekannter Weise dazu dient, innerhalb des Ventiltriebs vorhandenes Spiel nachzustellen.

Derartige Spielnachsteller sind sehr extremen Betriebsbedingungen unterworfen. Im Laufe der normalen Betriebslebensdauer gleitet der Spielnaehsteller mehr als etwa 150 Mio mal über den jexveiligen Hocken 12 hinweg, was einer linearen Bewegungsstrecke von etwa 24 000 km entspricht. Dabei arbeitet der Spielnachsteller unter Belastungen von mehr als etwa 820 kp und in einem Temperaturbereich zwischen -40 und + 150 ⁰C. Der Spielnachsteller muß also unter derart extremen Bedingungen sicher arbeiten, um das Spiel zwischen den einzelnen Teilen des Ventil-

²^ triebs möglichst klein zu halten. Dies bedeutet, daß der Spielnachsteller mit äußerster Sorgfalt gefertigt sein muß und möglichst keinerlei Wartung bedarf.

Der im einzelnen in Fig. 2 und 3 dargestellte Spielnach-

steller 14 hat einen Körper 26 mit einem geschlossenen Ende 28. In einer im Körper 26 geformten Kammer JO sitzt ein Kolbeneinsatz 32 mit einem inneren Kolbenteil 34 und einem Deckelteil 36.

Zwischen dem geschlossenen Ende 28 des Körpers 26 und dem Kolbenteil 34 ist eine Hochdruckkammer 38 gebildet. Diese enthält eine Druckfeder 40, welche den Kolbeneinsatz 32 auswärts belastet. Das innere Ende des Kolbeneinsatzes 32

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hat einen Durchlaß 42 mit einem Rückschlagventil 44, welches das Einströmen eines Druckmittels durch den Durchlaß 42 hindurch in die Hochdruckkammer gestattet. Eine in einer Fassung 48 sitzende Druckfeder 46 belastet das Rückschlagventil 44 in eine den Durchlaß 42 sperrende Stellung.

Ein am offenen Ende des Körpers 26 angebrachter Haltering 50 verhindert den Austritt des Kolbeneinsatzes aus dem Körper. Das Deckelteil 36 des Kolbens hat.einen kugelig ausgerundeten Sitz 52 für das untere Ende der Stoßstange 16 (I¹Xg. 1). Der Sitz 52 hat eine Öffnung 54, durch welche hindurch an der Stoßstange 16 oder von anderen Teilen des Yentiltriebs herablaufendes Öl in den Innenraum des Kolbeneinsatzes 32 fließen kann. Ein unterhalb der Öffnung 54 im Deckelteil 36 angeordnetes lilter 56 etwa aus gepreßter Drahtmatte, gesinterter Bronze oder einem anderen geeigneten Material verhindert das Eindringen von an den Teilen des Ventiltriebs vorhandenem Schmutz oder Abrieb in das Innere des Spielnachstellers. Darüber hinaus verhindert das Filter 56, daß bei der schnellen Hin- und Herbewegung des Spielnachstellers Öl aus diesem herausgeschleudert wird.

D_er ±_n Fig. 1 bis 3 dargestellte Spielnachsteller arbeitet gewöhnlich in einer aufrechten oder im wesentlichen senkrechten Stellung, wobei er für ein sicheres Funktionieren nicht auf Druckölspeisung angewiesen ist. Auf irgend eine Weise daraus entweichendes Druckmittel kann fortlaufend

^ über die vorstehend erwähnte Öffnung 54 nachgefüllt werden. Um die Druckmittelverluste des Spielnachstellers möglichst niedrig zu halten, ist der Kolbeneinsatz an der Außenseite mit einer Anordnung von Rücklaufnuten versehen. Der Kolbeneinsatz und der Körper haben an der Außen- bzw. der Innensexte auf satte Passung bearbeitete Umfangsflächen. Gleichwohl kann eine gewisse Ölraenge an der Außenseite des Kolbeneinsatzes entlang entweichen. Deshalb ist am Übergang zwischen dem Kolbenteil 34 und dem Deckel-

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teil 36 eine erste Ölrücklaufnut 58 geformt. Zwei an einander gegenüberliegenden Seiten des Kolbeneinsatzes vorhandene Durchlässe 60 ermöglichen den Eintritt von bis zur Rücklaufnut 58 vorgedrungenem Öl in das Innere des Eolbeneinsatzes, von wo es dann nach Bedarf über das Rückschlagventil 44 in die Hochdruckkammer gelangen kann. Eine zweite Ölrücklaufnut 62 ist etwa in Höhe des Filters 56 geformt, kann jecoh auch an anderer Stelle ausgebildet sein. Die zweite Rücklaufnut 62 ist über wenigstens einen Durchlaß 64 mit dem Innenren des Kolbeneinsatzes strömungsverbunden.

Bei der in Fig. 1 teilweise dargestellten Brennkraftiaa§<c/fi.:i./ii> s hsMnetelt/ es sj-ch wi einen ln-r^ömmlichen V-Motor.

Fig. 4 zeigt demgegenüber ein Teil eines Motors mit obenliegender Nockenwelle, bei welchem die Bewegungsübertragung von einem Nocken 68 zu einem Ventil 70 über einen Schlepphebel 66 erfolgt. Ein hier verwendeter Spielnachsteller 72 führt im Betrieb keine Eigenbewegungen aus, wie dies bei dem Spielnachsteller 14 in Fig. 1 der Fall ist. Stattdessen ist der Körper des in Fig. 4 gezeigten Spielnachstellers 72 feststehend angeordnet, wobei lediglich der darin angeordnete Kolben bei der Betätigung des Ventils 70 über den rotierenden Nocken 68 eine gewisse Hubbewegung vollführt.

Der in Fig. 5 im einzelnen dargestellte Spielnachsteller 72 der Ausführungsform nach Fig. 4 hat einen Körper 74-mit einem geschlossenen Ende 76 und einer inneren Kammer 78, in welcher ein Kolbeneinsatz 80 mit einem Kolbenteil . 82 und einem Deckelteil 84 angeordnet ist. Die genannten Teile begrenzen eine Hochdruckkammer 86 mit einem zugeordneten Rückschlagventil, welches dem der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entspricht und dessen Teile deshalb mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Das Deckelteil 84 des Kolbeneinsatzes hat hier eine über das offene Ende des Körpers 74 hinausragende Nase 88 mit einer Öffnung 90, in deren Bereich sich der Schlepphebel

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66 in Anlage befindet. Der Schlepphebel 66 hat selbst eine kleine Öffnung 92, durch welche hindurch auf dem Schlepphebel, der Nockenwelle und anderen Teilen des Ventiltriebs vorhandenes Öl zur Öffnung 90 fließen kann. Der Spielnachsteller wird also über die genannten Öffnungen nicht mit speziell zu diesem Zweck zugeführten Öl gespeist, sondern lediglich mit dem dem Tentiltrieb zugeführten überschüssigen Öl, so daß er jederzeit eine ausreichende Ölfüllung enthält. Wie in der vorstehend.beschriebenen Ausführungsform ist im Deckelteil 84 des Kolbens ein Filter 9^ eingesetzt.

Der Kolbeneinsatz hat an der Außenseite zwei Ölrücklaufnuten 96 und 100, von denen die erste am Übergang zwischen

!5 dem Kolbenteil 82 und dem Deckelteil 84 angeordnet und über zwei Durchlässe 98 mit dem Innenren des Kolbens strömungsverbunden ist, während die zweite in einem gewissen Abstand oberhalb der Ersten angeordnet und über wenigstens einen Durchlaß 102 mit dem Inneren des Kolbens ver-

²^ bunden ist.

Die Wirkungsweise des in Fig. 4 und 5 gezeigten Spielnachstellers ist im wesentlichen die Gleiche wie die des in Fig. 1 bis 3 Dargestellten. Der Unterschied besteht lediglich in der jeweiligen Anordnung innerhalb des Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine.

In der in Fig. 6 bis 8 gezeigten Ausführungsform ist ein Spielnachsteller 104 zwischen einem Nocken 106 der Nockenwelle und dem einen Ende eines Kipphebels 108 angeordnet, dessen anderes Ende an einem Ventil 110 angreift. Diese Ausführungsform hat zwar einen kompakteren Aufbau als die in Fig. 1 Dargestellte, wobei jedoch ähnliche Wirkbeziehungen zwischen dem Ventil, dem Kipphebel, dem Spielnach-35

steller und dem Nocken vorliegen.

Wie man in Fig. 7 erkennt, hat der Spielnachsteller 104 einen Körper 112 und einen Kolbeneinsatz 114, welcher

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ein Deckelteil 116 und ein Kolbenteil 118 aufweist.An seinem geschlossenen inneren Ende hat das Kolbenteil einen Durchlaß 120 für die gesteuerte Strömungsverbindung mit einer Hochdruckkammer 122. Ein Rückschlagventil 124-ist durch eine Druckfeder 126, welche ihrerseits in einer Fassung 128 sitzt, in die Schließstellung belastet. Der Kolben selbst ist durch eine Druckfeder 130 aufwärts belastet.

Das äußere Ende des Deckelteils 116 hat einen schmalen Durchlaß 132, welcher oberhalb eines im Deckelteil 116 sitzenden Filters 134- ausmündet. Der Durchlaß 132 und das Filter 134- erfüllen den gleichen Zweck wie vorstehend erläutert. Dabei ist der Durchlaß 132 jedoch nicht in der Mitte des Deckelteils 116 angeordnet, sondern durchsetzt dieses außermittig diagonal. Eine mit einer in Fig. 8 erkennbaren V-förmigen Kerbe 135 versehene Ventilscheibe 133 sitzt auf einer Stufe 137 des Kolbenteils 118, um das Filter 134- in seiner Stellung zu sichern.

An der Außenseite hat das Kolbenteil 118 eine erste Ölrücklaufnut 136, welche über Durchlässe 138 mit dem Inneren des Kolbeneinsatzes strömungsverbunden ist, sowie eine zweite Rücklauf nut 14-0, welche über Durchlässe 14-2 mit dem Innenren des Kolbeneinsatzes in Verbindung steht.

Der Spielnachsteller der Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie die in Fig. 1 bis 3 bzw. 4· und 5 Dargestellten. Dabei vollführt der Spielnachsteller ähnlich wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 eine Eigenbewegung unter dem Antrieb des rotierenden Fockens 106. Die Ventilscheibe 133 ist gewöhnlich nur bei der Verwendung des Spielnachstellers als Ventilstößel oder Ventilheber notwendig. Im Laufe eines Arbeitsspiels bewegt sich der Ventilstößel über einen durch das Profil des Nockens bestimmten Hub aufwärts, wobei das darin enthaltene öl die gleiche Bewegung vollführt. Zu Beginn der Abwärtsbewegung des Ventilstößels setzt das darin enthaltene Öl zunächst noch seine

aufwärtsbewegung fort.. Der von dem sich weiter aufwärts bewegenden Öl ausgeübte Druck bringt die Ventilscheibe in abdichtende Anlage am unteren Hand des Deckelteils 116, so daß das Öl nicht aus dem Spielnachsteller herausgeschleudert werden kann. Die V-förtnige Kerbe 135 ermöglicht dagegen das Einfließen von Öl in den Spielnachsteller.

Die beschriebene Ausführung des Kolbenteils mit einer Öffnung am oberen Ende bietet den Vorteil, daß Öl ungehindert in den Kolbeneinsatz einfließen kann, um Ölverluste der Hochdruckkammer auszugleichen. Außerdem kann über die genannte Öffnung Luft aus dem Spielnachsteller entweichen. Schließlich ermöglicht die Öffnung einen Druckausgleich bei einer durch Temperaturanstieg hervorgerufenen Volumenvergrößerung des im Spielnachsteller enthaltenen Öls.

Der vorstehend in verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Spielnachsteller ist sowohl für die Verwendung in Vergasermotoren als auch in Dieselmotoren geeignet. Dabei ist die Erfindung nach auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erlaubt die verschiedensten Abwandlungen derselben im Eahmen der Ansprüche.

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Claims

P_a_t_e_n_t_a_n_s_p_r_ü_c_h._e

1-/ Hydraulischer Spielnaehsteller für den Einbau in im wesentlichen aufrecht stehender Stellung- in den Ventiltrieb eines Motors, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen zylindrischen Körper (26;74·; 112) mit einem geschlossenen Ende, einer inneren Kammer und

30 einem offenen Ende, durch einen-in der inneren Kammer angeordneten Kolben (52; 80; 114·) mit einem von einem Durchlaß (4-2; 120) durchsetzten, geschlossenen inneren Ende, einem mit dem Durchlaß strömungsverbundenen Innenraum und einer im äußeren Ende geformten Öffnung (54-; 90;

35 132) für den Eintritt eines Strömungsmittels von außen in den Innenraum, durch eine in einer zwischen dem Kolben und dem geschlossenen Ende des Körpers gebildeten Hochdruckkammer angeordnete Kolbenfeder (4-O;"13O), durch ein

die Strömungsverbindung vom Innenraum das Kolbens über den Durchlaß zur Hochdruckkammer steuerndes Ventilglied (44; 124), durch ein zwischen der oberen Öffnung des Kolbens und dessen Innenraum angeordnetes Filter (56; 94; 134) und durch wenigstens eine an der Außenseite des Kolbens geformte und mit dessen Innenraum strömungsverbtindene Rücklaufnut (58, 62; 136, 140; 96, 100) zum Zurückführen von zwischen dem Kolben und dem Körper hindurch entweichendem Strömungsmittel in den Innenraum des Kolbens und von diesem in die Hochdruckkammer.
2. Spielnachsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (32; 80; 114) an seiner Außenseite zwei in gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung verlaufende Rücklaufnuten (58, 62; 96, 100; 136, 140) hat, welche über die ümfangswand des Kolbens durchsetzende Durchlässe (60, 64; 98, 102; 138, 142) mit dessen Innenraum strömungsverbunden sind.
3. Spielnachsteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben aus einem inneren Kolbenteil (34; 82; 118) und einem äußeren Deckelteil (36; 84; 116) zusammengesetzt ist.
4. Spielnachsteller nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Rücklaufnut (58; 96; 140) an der Verbindungsstelle zwischen dem Kolbenteil (34; 82; 118) und dem Deckelteil (36; 84; 116) geformt ist.
5- . Spielnachsteller nach Anspruch 3₅ dadurch gekennz eichnet, daß das Filter (56; 94; 134) im Deckelteil (36; 84; 116) des Kolbens angeordnet ist.
6. Spielnachsteller nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5i gekennzeichnet durch ein. im Innenraum des Kolbens (114) zunächst dem Filter (134) und einwärts desselben angeordnetes Rückschlagventil (133)·