DE3339773A1

DE3339773A1 - Hydraulische hubvorrichtung

Info

Publication number: DE3339773A1
Application number: DE19833339773
Authority: DE
Inventors: Hisashi Nagoya Kodama
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1982-11-09
Filing date: 1983-11-03
Publication date: 1984-06-20
Also published as: US4567862A

Description

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WKAMÖ vPIKUIP Dipl.-Chem. G. Bühling

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Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif Aisin Seiki Kabushiki Kaisha

Bavariaring 4, Postfach 20

Kariya-city, Japan 8000 München 2

Tel.:089-53 9653 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münc

3. November 1983 DE 3422 / case W-2:

Hydraulische Hubvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Hubvorrichtung, genauer gesagt eine in einen Ventilmechanismus für eine Brennkraftmaschine eingebaute hydraulische Hubvorrichtung.

Bei den Brennkraftmaschinen des Standes der Technik

ist ein vorgegebenes Ventilspiel vorgesehen, da in der thermischen Expansion des Zylinderkopfes und des Zylinderblockes sowie des Ventilmechanismus Unterschiede be-

stehen. Wenn während des Betriebes der Brennkraftmaschine das Ventilspiel nicht ordnungsgemäß aufrechterhalten wird, entstehen Geräusche und infolge Ausblasens der unverbrannten Gase Leistungsverluste. Es sind daher hydraulische Hubvorrichtungen vorgeschlagen worden, die das Ventilspiel aufrechterhalten sollen.

Eine derartige hydraulische Hubvorrichtung umfasst einen Hauptkörper mit einer darin angeordneten Speicherkammer, einen im Hauptkörper gleitend angeordneten Kolben, der eine Druckkammer begrenzt, ein Rückschlagventil, das das Strömungsmittel von der Speicherkammer nur in die Druckkammer strömen läßt, und ein zwischen dem Hauptkörper

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und dem Kolben ausgebildetes Leckspiel. Der Kolben ist auf mechanische Weise einer Nockenwelle zugeordnet, so daß er in Abhängigkeit von der Drehung der Nockenwelle relativ zum Hauptkörper bewegt wird. Genauer gesagt, wenn der Kolben relativ zum Hauptkörper abgesenkt wird, wird das innerhalb der Druckkammer unter Druck gesetzte Strömungsmittel durch das vorhandene Leckspiel ausgestoßen, während bei einem Ausfahren des Kolbens relativ zum Hauptkörper das Rückschlagventil geöffnet wird, so daß das Strömungsmittel aus der Speicherkammer in die Druckkammer strömen kann.

Wenn jedoch die vorstehend beschriebene hydraulische Hubvorrichtung bei einem geneigt angeordneten Motor installiert wird, d.h. wenn der Montagezustand der Hubvorrichtung nicht senkrecht ist, kann das innerhalb der Speicherkarnmer befindliche Strömungsmittel durch einen Strömungsmittelzuführkanal, der im Hauptzylinder ausgebildet ist und zur Speicherkammer führt, lecken, während die Brennkraftmaschine gestoppt wird. Daher kann beim Start der Brennkraftmaschine Luft aus der Epeicherkammer in die Druckkammer eingeführt werden. Dies hat zur Folge, daß der Kolben nicht um eine vorgegebene Strecke angehoben und abgesenkt werden kann, so daß Klopfgeräusche auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hubvorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, mit der die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden können und das Ausströmen von Strömungsmittel aus einer Speicherkammer verhindert werden kann.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung einer hydraulischen Hubvorrichtung, die eine einfache Konstruktion und eine gute Haltbarkeit besitzt.

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Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische Hubvorrichtung gelöst, die die folgenden Bestandteile umfasst:
Einen Hauptkörper mit einer darin ausgebildeten Speicherkammer, einen Kolben, der in einem zylindrischen Abschnitt des Hauptlcörpers gleitend angeordnet ist, so daß zwischen Kolben und Hauptkörper ein Leckspiel vorhanden ist, eine im Kolben ausgebildete Druckkammer, ein zwischen der Speicherkammer und der Druckkammer angeordnetes Rückschlagventil , das ein Arbeitsmittel nur aus der Speicherkammer in die Druckkammer strömen läßt, und eine Feder, die den Kolben in einer Richtung unter Vorspannung hält, wobei die Speicherkammer kreisförmig ausgebildet ist. Selbst wenn daher beim Stoppen des Betriebes der Brenn-

-] 5 kraftmaschine die hydraulische Hubvorrichtung geneigt ist, bleibt infolge der speziellen Kreisform der Kpeicherkammer eine ausreichende Menge an Arbeitsmittel zurück.

Die Erfindung wird nachfolg anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben; Es zeigen:

Figur 1 einen Teilschnitt durch einen Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine, der mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten hydraulischen Hub

vorrichtung versehen ist;

Figur 2 einen vergrößerten Schnitt durch die in Figur 1 gezeigte hydraulische Hubvorrichtung;

Figur 3 einen Schnitt entlang Linie III - III in Figur

2;

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Figur 4 eine Ansicht ähnlich Figur 3, die eine abgeänderte Ausführungsform einer Hubvorrichtung zeigt;

Figur 5 einen Schnitt entlang Linie VI - VI in

Figur 4; und

Figur 6 eine Ansicht ähnlich Figur 2, die eine weitere abgeänderte Ausführungsform einer Hubvorrichtung zeigt.

In Figur 1 ist ein Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine dargestellt, in den eine direkt wirkende hydraulische Hubvorrichtung 10 (OHC - Typ) eingebaut ist. Die Strömungsmittelverbindung zwischen einer im Zylinderkopf 11 ausgebildeten Zylinderkopföffnung 12 und einer Verbrennungskammer 13 wird über ein Einlaßventil oder Auslaßventil 14 gesteuert. Ein Ventilschaft 16 wird durch eine Ventilführung 15 gleitend gelagert. Die Ventilführung 15 ist in den Zylinderkopf 11 fest eingesetzt · Eine Ventilfeder 19 ist zwischen einen Federsitz 17> der an der oberen Endfläche des Zylinderkopfes 11 angeordnet ist, und einen Federhalter 18 eingesetzt, der am Ventilschaft /16 befestigt ist, so daß das Ventil 14 normalerweise die dargestellte Position vorgespannt ist, in der das Ventil 14 am Ventilsitz 20 anliegt. Die hydraulische Hubvorrichtung 10 wird im Zylinderkopf 11 angeordnet, wobe:i das obere Ende der Hubvorrichtung 10 mit einer Nockenfläche 21a einer Nockenwelle 21 und das untere Ende der Hubvorrichtung mit dem Ventilschaft 16 in Kontakt gebracht wird. Daher führt die hydraulische Hubvorrichtung 10 wiederholt eine Auf- und Abbewegung in Abhängigkeit von der Drehung der Nockenwelle 21 aus, so daß das Ventil 14 sine wiederholte Öffnungs- und Schließbewegung durchführt.

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Wie aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, umfasst die hydraulische Hubvorrichtung 10 einen ersten Metallkörper 22 und einen zweiten plattenförmigen Körper 22 aus verschleißfestem Sintermetall. Beide Körper 22 und 23 werden aneinandergebrannt. Der erste Körper 22 umfasst einen äußeren zylindrischen Abschnitt 24 und einen inneren zylindrischen Abschnitt 25, so daß dazwischen ein Kanal für als Arbeitsmittel dienendes Öl gebildet wird, der das Öl von einer Ölversorgungsquelle erhält, beispielsweise einer Ölpumpe,und zwar durch einen im äußeren zylindrischen Abschnitt 24 ausgebildeten Kanal 2Y und einen im Zylinderkopf 11 ausgebildeten. Kanal 2b. Der Kanal 26 steht über ein Rohr 29 aus metallischem Material, das in den ersten Körper 22 eingepreßt ist, mit einer zwischen beiden Körpern 22 und 23 ausgebildeten Epeicherkammer 30 in Verbindung. Die Speieherkammer 30 wird durch eine im wesentlichen ringförmige Trennwand 31 , die am zweiten Körper 23 einstückig mit diesem ausgebildet ist,· als kreisförmige Nut ausgebildet. Die Trennwand 31 erstreckt sich im wesentlichen um den gesamten Umfang, so daß die Speicherkammer 30 zwei kreisförmige Nuten 30a und 30c aufweist. Ein oberes Ende 29a des Rohres 29» das als Einlaß für die Speicherkammer 30 dient, Öffnet sich in Richtung auf einen äußersten Endabschnitt 30b der äußeren kreisförmigen Nut 30a.

Ein Kolben 33 ist gleitend innerhalb des inneren zylindrischen Abschnittes 25 des ersten Körpers 22 geführt, so daß ein Leckspiel 34 ,gebildet wird. Die Auf- und Ab-

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bewegung des Kolbens durch ein Anschlagelement 36 begrenzt, das über ein Dichtungselement 35 am ersten Körper 22 befestigt ist. Das Anschlagelement 36 wirkt als Dichtungselement für den Kanal 26. Innerhalb des Kolbens 33 ist eine Druckkammer 37 ausgebildet, die eine Feder 36 aufnimmt, die den Kolben 33 nach unten

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vorspannt. Das obere Ende der Feder 38 sitzt mit Hilfe eines Halters 39 am ersten Körper 23· Ein im ersten Körper 22 ausgebildeter Kanal 32 vervollständigt die Strömungsmittelverbindung zwischen der inneren kreisförmigen Nut 30c und der Druckkammer 37> wobei dieser Kanal 32 durch ein kugelförmiges Rückschlagventil 42 gesteuert wird, das mit Hilfe einer Feder 41 in konstanter Weise in eine Position vorgespannt ist, in der das Rückschlagventil 42 an einem am ersten Körper 22 ausgebildeten Sitz 40 anliegt. Die obere Fläche des zweiten Körpers 22 ist mit der Nockenfläche 21a der Nockenwelle 21 und der Kolben 33 ist mit dem Ventilschaft 16 in Kontakt gebracht.

Das obere Ende 29a des Rohres 29 ist über einer Innenfläche 23a des zweiten Körpers 23 ausgebildet, der die Speicherkammer 30 begrenzt, wie in Figur 2 gezeigt. Das obere Ende 29a des Rohres 29, das als Einlaß- und Auslaßöffnung für das Öl in die Speicherkammer 30 und aus. dieser heraus wirkt, erstreckt sich weiter nach oben als die Innen fläche 23a des zweiten Körpers 23, die die Höhe der Speicherkammer 30 festlegt. Daher strömt das als Arbeitsmittel dienende Öl selbst dann nicht aus, wenn die Position der hydraulischen Hubvorrichtung 10 beim Stoppen des Betriebes der Brennkraftmaschine nicht senkrecht bleibt.

Wie vorstehend erläutert, besitzt die Speicherkammer 3Q die beiden kreisförmigen Nuten 30a und 30c, und das obere Ende 29a des Rohres 29, das als Einlaß für die Speicherkammer 30 wirkt, ist eng an den Endabschnitt 30b der.

äußeren kreisförmigen Nut 30a angeformt. Selbst wenn daher das Ende 29a des Rohres 29 beim Stoppen des Betriebes der Brennkraftmaschine sich in der untersten senkrechten Position befindet, bleibt das als Arbeitsmittel dienende

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Öl, das in Figur 3 schraffiert dargestellt ist, noch zurück. Wenn das Volumen dieses schraffierten Bereiches größer ist als ein Volumen, das der Differenz zwischen einem minimalen und einem maximalen Volumen der Druckkammer 37 aufgrund der Relativbewegung zwischen den Körpern 22 und 23 und dem Kolben 33 entspricht, wird das öl in ausreichender Weise gesichert, wenn die Brennkraftmaschine ihren Betrieb aufnimmt. Trotz des Neigungswinkels der hydraulischen Hubvorrichtung wird somit die gewünschte Clmenge aufgrund der Trennwand zurückgehalten.

Im Betrieb wird das als Arbeitsmittel dienende Öl für die hydraulische Hubvorrichtung 10 von der ölpumpe über den Kanal 27, das Rohr 29» den Speicher 30 und den Kanal 32 der Druckkammer 37 zugeführt. V/enn beide Körper 22 und 23 infolge der Drehung der Nockenwelle 21, die mechanisch mit der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, heruntergedrückt werden, steigt der Öldruck innerhalb der Druckkammer 37 an und das Rückschlagventil 42 bleibt in seiner Schließstellung. Zu diesem Zeitpunkt ist das in der Druckkammer 37 befindliche Öl durch das vorhandene Leckspiel 34 zur Ölwanne ausgeströmt. Dies hat zur Folge, daß der Kolben um die vorgegebene Strecke relativ zur Position der Körper abgesenkt wird. Bei einer weiteren Drehung der Nockenwelle 21 werden die Körper 22 und 23 durch die Feder 30 angehoben, so daß sich die Gesamtlänge der Hubvorrichtung um die vorgegebene Strecke erhöht. Daher fällt der Öldruck in der Druckkammer 37 ab, so daß das Rückschlagventil 42 geöffnet wird und das in der Speicherkammer vorhandene Öl in die Druckkammer 37 einströmt. Die Gesamtlänge der hydraulischen Hubvorrichtung 10 wird somit auf die ursprüngliche Länge reduziert. Die vorstehend erläuterte Expansion und Kontraktion der hydraulischen Hubvorrichtung 10 wird wiederholt, so daß das Ventilspiel des Ventilmechanismus auf Null "gehalten wird.

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In den Figuren 4 und 5 ist eine geänderte Ausführungsform einer Hubvorrichtung gezeigt, wobei gleiche Teile wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Ein erster Metallkörper 50 besitzt eine im wesentlichen ebene obere Fläche 51, an der ein breiter Körper 54 aus Sintermetall befestigt ist. Der zweite Körper 54 weist eine doppelte Trennwand 53 auf, so daß eine Dreifachspeicherkammer 52 gebildet wird. Wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das in Figur 5 schraffiert dargestellte, als Arbeitsmittel dienende Cl beim Stoppen der Brennkraftmaschine gesichert. Das obere Ende 29a des Rohres 29 erstreckt sich über eine innere Fläche 54a des zweiten Körpers 54.

In Figur 6 ist eine drit-te Ausführungsform einer Hubvorrichtung dargestellt. Die gezeigte hydraulische Hubvorrichtung 60 umfasst einen ersten Iietallkörper 61 und einen zweiten plattenförmigen Körper 62 aus verschleißfestem Sintermetall, die beide aneinandergebrannt sind.

Der erste Körper 61 weist einen äußeren zylinderischen A bschnitt 63 und einen inneren zylindrischen Abschnitt 64 auf, zwischen denen eine erste ringförmige Speicherkammer 65 gebildet wird. Die Speicherkammer 65 kann als Arbeitsmittel dienendes Öl aufnehmen, das von einer 01-quelle über einen Ö'lzuführkanal 66, der im äußeren zylindrischen Abschnitt 63 ausgebildet ist, zugeführt wird. Die erste Speicherkammer 65 steht immer in Strömungsmittelverbindung mit einer zweiten Epei eherkammer 67 rohrförmiger Konfiguration, die sich über etwa 360 um den zylindrischen Abschnitt 64 innerhalb der ersten Speicherkammer 65 herum erstreckt. Ein Ende 68 der zweiten Speicherkammer ist zur ersten Speicherkammer 65 geöffnet, während das andere Ende 69 zu einem Ölkanal 70 geöffnet ist, der zwischen dem ersten und zweiten

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Körper 61 , 62 ausgebildet ist. Beide Enden 6b und 69 sind somit an der gleichen Seite der hydraulischen Hubvorrichtung 60 geöffnet, nämlich an der dem Kanal 66 gegenüberliegenden Seite.

Ein Kolben 71 ist gleitend im inneren zylindrischen Abschnitt 64 des Körpers 61 angeordnet, so daß ein Leckspiel 72 zwischen Kolben und Abschnitt gebildet wird. Die Auf- und Abbewegung des Kolbens 71 wird durch ein Anschlagelement 73 begrenzt, das über ein Dichtungselement 74 am ersten Kolben 61 befestigt ist. Das Anschlag element 73 wirkt als Dichtungselement für die Speicherkammer 65· Im Kolben 71 ist eine Druckkammer 75 ausgebildet, die eine Feder 76 aufnimmt, welche den Kolben 71 nach unten vorspannt. Das obere Ende der Feder 76 sitzt mit Hilfe eines Halters 77 am ersten Körper 61. Die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Kanal 70 und der Druckkammer 75 wird durch ein kugelförmiges Rückschlagventil 87 gesteuert, das von einer Feder 79 in konstanter Weise in eine Position vorgespannt wird, in der das Rückschlagventil 78 an einem Sitz b'O anliegt, der am ersten Körper 61 ausgebildet ist.

Selbst wenn sich daher der Kanal 66 bei einem Betriebsstopp der Brennkraftmaschine in der niedrigsten senkrechten Stellung befindet, wird das als Arbeitsmittel dienende Öl infolge der speziellen Ausbildung der zweiten Speicherkammer 67 in dieser zweiten Speicherkammer gesichert, so daß beim Start der Brennkraftmaschine keine Problerne bestehen. Das Volumen der zweiten Cpcicherkammer 67 ist vorzugsweise größer ausgebildet als ein Volumen, das der Differenz zwischen dem minimalen und maximalen Volumen der Druckkammer 75 aufgrund der Relativbewegung zwischen den Körpern 61 und 62 und dem

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Kolben 71 entspricht. Da das öl innerhalb der zweiten Cpeicherkammer 67 zurückgehalten wird, kann zwischen den Körpern 61 und 62 eine Entlüfungsöffnung ü1 vorgesehen sein.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der ölkanal nicht im Kolben und in dem zylindrischen Abschnitt des Körpers, der zusammen mit dem Kolben das Leckspiel bildet, ausgebildet. Daher ist eine wirksame Punktionsweise des Leckspiels sichergestellt, so daß die Gesamtlänge der hydraulischen Hubvorrichtung im Vergleich zu einer hydraulischen Hubvorrichtung, bei der der Ölkanal im Kolben ausgebildet ist, gering sein kann.

Erfindungsgemäß wird somit eine hydraulische Hubvorrichtung für einen Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Hubvorrichtung umfasst einen Hauptkörper mit einer darin ausgebildeten kreisförmigen •Speicherkammer, einen gleitend im Hauptkörper angeordneten und von einer Feder in einer Richtung unter Vorspannung gesetzten Kolben, so daß zwischen Hauptkörper und PIoIben ein Leckspiel vorgesehen ist, eine im Kolben ausgebildete Druckkammer und ein Rückschlageveiitil, das zwisehen der Speicherkammer und der Druckkammer angeordnet ist und ein Arbeitsmittel nur von der Speicherkammer in die Druckkammer strömen läßt.

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Claims

Patentansprüche

1J Hydraulische Hubvorrichtung für einen Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch: Einen Hauptkörper mit einer darin befindlichen Speicherkammer (30, 52, 65, 67);

einen gleitend in einem zylindrischen Abschnitt des Hauptkörpers angeordneten Kolben (33, 71), so daß zwischen Hauptkörper und Kolben ein Leckspiel gebildet wird; eine im Kolben ausgebildete Druckkammer (37, 75); ein Rückschlagventil (42, Ib)₁ das zwischen der Cpeicherkammer und der Druckkammer angeordnet ist und ein Arbeitsmittel nur von der Speicherkammer in die Druckkammer strömen läßt; und

eine Feder (3b, 76), die den Kolben in einer Richtung unter Vorspannung setzt,

wobei die Speicherkammer (30, 52, 65, 76) kreisförmig ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (30, 52, 65, 76) eine kreisförmige Nut (30a, 30c) aufweist, die durch eine im wesentlichen kreisförmige Trennwand (31, 53) begrenzt wird,

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welche an aelti Hauptkörper ausgebildet ist, und daß ein äußerster Endabschnitt der kreisförmigen Nut (30a, 30c) das zugeführte Arbeitsmittel aufnimmt, während ein innerer Endabschnitt der kreisförmigen Nut über das Rückschlagventil (42, 7b) zur Druckkammer (37, 75) führt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Nut (30a, 30c) doppelt ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Nut dreifach ausgebildet ist und von der kreisförmigen Trennwand (53) in Form einer Doppelwand begrenzt wird.
5. Hubvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren einen ersten Kanal (29) in. Rohrform aufweist, der zwischen der Speicherkammer (30) am Hauptkörper befestigt ist, sowie einen zweiten Kanal, der im Hauptkörper ausgebildet ist und das zugeführte Arbeitsmittel aufnimmt, wobei sich das obere Ende (29a) des ersten Kanals (29) weiter nach oben erstreckt als eine innere Fläche (23a) des Hauptkörpers, die die Höhe der Speicherkammer (30) bestimmt.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper einen ersten und zweiten Abschnitt (22, 23; 50, 54; 61, 62) aufweist, die aneinander befestigt sind und zwischen sich einen Kanal bilden, der die Strömungsbahn des Arbeitsmittels von der Speicherkammer in die Druckkammer vervollständigt.

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