DE3506730A1

DE3506730A1 - Hydraulisches ventilspielausgleichselement fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3506730A1
Application number: DE19853506730
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. 7067 Plüderhausen Klingmann; K. Dipl.-Ing. 7056 Weinstadt Köhler; H.-J. Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Strauber
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-02-26
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1986-04-17

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft 3506730 Daim 15 769/4 Stuttgart EPT ni-wü

25.FEB.1935

Hydraulisches Ventilspielausgleichselement für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach dem Obergebriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 33 11 280 ist ein Ventilspielausgleichselement für eine Brennkraftmaschine bekannt, welches einen motorölunabhängigen eigenen Ölkr^islauf besitzt, wodurch keine Funktionsbeeinträchtigungen mehr durch Lufteinschluß und Verunreinigungen des Schmieröles der Brennkraftmaschine zu erwarten sind.

Dieses Spielausgleichselement kompensiert sich ändernde Volumen seines Vorratsraumes durch einen koaxial über dem Arbeitsraum angebrachten Gasbalg, was aber zwangsläufig zu dem Nachteil großer Bauhöhen führt.

Nach der oben genannten Druckschrift ist es ferner vorgesehenen, einen weiteren Balg unter anderem am Zylinder direkt zu befestigen. Dieser Balg übernimmt die Abdichtung des ölraumes zur Umgebung hin bei gleichzeitigem Ausgleich der Relativbewegung zwischen Kolben und Zyiinder.

Besteht dieser Balg aus einem Elastomerwerkstoff, so ist aufgrund des erfahrungsgemäßen Versprödens dieses Materiales bei längerer Berührung mit einer Hydraulikflüssigkeit nur mit einer geringen Dauerfestigkeit zu rechnen.

Bei einer Ausführung als Metallbalg muß dieser mit dem Zylinder verschweißt werden, was zur Folge hat, daß durch einen Verzug des Zylinders aufgrund großer Schweißtemperaturen die Bewegung des Kolbens beeinträchtigt wird, zumal eine exakte Führung für eine optimale Funktion des Ausgleichselementes Voraussetzung ist, da der Leckverlust der Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum bei der Betätigung des Ventils der Brennkraftmaschine so gering wie nur möglich sein muß, um ein Ineinandergehen des Ausgleichselementes und somit eine Abweichung der Hubkurve des Ventils von seiner SoIlhubkurve während der Betätigungsphase minimal zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilspielausgleichselement zu schaffen, welches eine geringe Bauhöhe aufweist, einfach zu montieren ist und bei dem der Leckverlust der Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum während der Ventilbetätigungsphase minimal gehalten wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Balgelemente einen doppelwandigen Membranzylinder bilden, der im Innenraum des Tassenstößels konzentrisch zum Stößelzylinder angeordnet ist und einen weiteren zwischen Stößelzylinder und Tassenstößelhemd sich erstreckenden Vorratsraum gas- und flüssigkeitsdicht begrenzt.

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Durch die zum Stößelzylinder konzentrische Anordnung des doppelwandigen Membranzylinders ist eine extrem flache Bauweise des Ventilspielausgleichselementes zu realisieren. Die Ausgestaltung der elastischen Elemente als Metallbälge führt zu einer großen Lebensdauer, da bei Metall keine vorschnelle Alterung infolge einer permanenten Berührung mit einer Hydraulikflüssigkeit eintritt.

Die Merkmale des Anspruches 2 ermöglichen eine einfache Montage des Ventilspielausgleichselementes dadurch, daß zum einen die Verbindung der beiden Balgelemente miteinander auf der dem Tassenstößelboden zugewandten Seite und zum anderen die Verbindung des innenliegenden Balgelementes mit dem Kolben noch außerhalb des Tassenstößels hergestellt werden kann, bevor Membranzylinder und Kolben als eine Einheit in den Tassenstößel eingebracht werden.

Die Ausgestaltung des Ausgleichselementes nach Anspruch 3 gewährleistet eine optimale Führung des Führungsteils des Kolbens im Stößelzylinder, da es zu keinem Verzug der den Leckspalt bildenden Bauteile durch z. B. Anschweißen eines Balgelementes kommt.

Nach der Anordnung aus Anspruch 4 wird der äußere Metallbalg mit einem Stützring verbunden. Der Stützring wird mit dem Tassenstößelhemd möglichst verzugsfrei durch Verstemmen oder Schweißen gas- und flüssigkeitsdicht verbunden.

Das äußere Balgelement gleicht ein sich änderndes Volumen des Vorratsraumes aus und aufgrund seiner Federsteifigkeit steht die Hydraulikflüssigkeit zu jedem Zeitpunkt unter

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einem vorher bestimmbaren Mindestdruck, so daß ein Entschäumen von Gas aus der Hydraulikflüssigkeit infolge Unterschreitens des Dampfdruckes unterbunden bleibt.

Ganz im Gegensatz dazu bewirkt die weiche Auslegung des inneren Balgelementes, daß ein Wegausgleich zwischen Stößelzylinder und Kolben beim Ventilspielausgleich ohne jegliche Beeinträchtigung stattfinden kann.

Die Zeichnung zeigt im Querschnitt das in einen Tassenstößel eingebaute erfindungsgemäße Ventilspielausgleichselement.

In einem Tassenstößel 1 ist konzentrisch um die Mittelachse 2 ein Stößelzylinder 3 angeordnet, in welchem ein Kolben 4 und 5, der sich aus einem Führungsteil 4 und einem Druckstück 5 zusammensetzt, geführt wird. Das Druckstück hat die Form eines einseitig verschlossenen Zylinders und es stellt eine kraftschlüssige Verbindung zum Ventilschaft 6 her. Das Führungsteil 4 und der Stößelzylinder 3 bilden einen Arbeitsraum 7, welcher über ein Rückschlagventil 8 mit einem Vorratsraum 9 und 9^f in Verbindung steht.

Dieser Vorratsraum 9 und 9' besteht aus zwei Abschnitten. Der eine Abschnitt 9 wird von dem Führungsteil 4 und dem Druckstück 5 gebildet. Von Letzterem gelangt die Hydraulikflüssigkeit über Wandbohrungen 10 in den zweiten Abschnitt 9", welcher mittels eines aus zwei elastischen Balgelementen und 12 bestehenden doppelwandigen Membranzylinders 13 gas- und flüssigkeitsdicht von der Umgebung abgetrennt ist. Die beiden Balgelemente 11 und 12, die unterschiedliche Feder-

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konstanten haben, sind zum Tassenstößelboden 14 hin miteinander gas- und flüssigkeitschicht verbunden. Das innere Balgelement 11 ist am unteren Ende gas- und flüssigkeitsdicht mit dem Druckstück 5, das äußere Balgelement 12 ebenfalls gas- und flüssigkeitsdicht mit einem Stützring 15, der am Tassenstößelhemd 16 verstemmt oder verschweißt ist, verbunden.

Die Montage des Ventilspielausgleichselementes kann in einem Hydraulikflüssigkeitsbad erfolgen. Zuerst wird das Führungsteil 4 mit dem Rückschlagventil 8 und einer Ventilspielausgleichsfeder 17 in den Stößelzylinder 3 eingeschoben, wobei hierfür das Rückschlagventil 8 offen gehalten werden muß. Der doppelwandige Membranzylinder 13 wird vor dem Einbringen in den Tassenstößel 1 mit dem Druckstück 5 und dem Stützring 15 verbunden. Anschließend werden die miteinander verbundenen Bauteile als eine Einheit in den Tassenstößel 1 eingebracht und zwar so, daß das Druckstück zum Führungsteil 4 eine kraftschlüssige Verbindung herstellt. Der Membranzylinder 13 erhält beim

ZS Einbau die notwendige Vorspannung. Der Stützring 15 wird am Tassenstößelhemd 16 verstemmt oder verschweißt, und abschließend wird eine Bohrung 18 im Tassenstößelhemd 16 zur Umgebung hin gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen. Die im Arbeitsraum 7 und Vorratsraum 9 und 9¹ vorhandene Hydraulikflüssigkeit muß somit während der gesamten Lebensdauer des Ventilspielausgleichselementes weder aufgefüllt noch erneuert werden. Abweichend hiervon kann das fertig montierte Element auch unter Vakuum über die Bohrung 18 befüllt werden.

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Das Druckstück 5 leitet die auftretenden Kräfte in den Ventilschaft 6 weiter. Mit Beginn der Betätigungsphase des Ventils treten nun, verursacht durch die Ventilfeder, Kräfte auf, die versuchen, das Volumen des Arbeitsraumes 7 zu verkleinern, was ein Druckanstieg im Arbeitsraum 7 bewirkt.

Durch die so entstehende Druckdifferenz zwischen Arbeits- 7 und Vorratsraum 9 bzw. 9' veranlaßt das Rückschlagventil 8, daß die Bohrung zum Vorratsraum 9 sofort verschlossen wird, wordurch aufgrund der bei den auftretenden Drücken vorauszusetzenden Inkompressibilität der Hydraulikflüssigkeit eine starre Verbindung zwischen Nocken 19 und Ventilschaft 6 hergestellt wird. Der Leckverlust durch den Spalt 20 zwischen Führungsteil 4 und Stößelzylinder 3 kann durch eine entsprechende Bearbeitung der Mantelflächen der Führungsbauteile 3 und 4 minimal gehalten werden, zumal auch keinerlei Verzug von Stößelzylinder 3 oder Druckbolzen 4 zu erwarten ist, wie er z. B. beim Anschweißen eines Metallbalges möglich sein kann.

Tritt zwischen dem Druckstück 5 des Kolbens 4 und 5 und dem Ventilschaft 6 ein Spiel auf, so gleicht der Kolben 4 und 5 dieses Spiel aus. Die dazu notwendige Kraft wird von der sich gegen den Tassenstößelboden 14 abstützenden Ventilspielausgleichsfeder 17 aufgebracht. Durch die Bewegung des Führungsteiles 4 in Richtung Ventilschaft 6 wird der Arbeitsraum 7 vergrößert, infolgedessen der Druck im Arbeitsraum 7 absinkt. Durch die Druckdifferenz zwischen dem Arbeits- 7 und dem Vorratsraum 9 bzw. 9¹ öffnet sich das Rückschlagventil 8, so daß die Hydraulikflüssigkeit ungehindert in den expandierenden Arbeitsraum 7 einströmen kann.

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Das sich so ändernde Volumen des Vorratsraumes 9 und 9' wird durch eine entsprechende Stellung des Membranzylinders 13 ausgeglichen, wobei das äußere Balgelement 12 nur das sich ändernde Volumen und das innere Balgelement 11 auch noch den zurückgelegten Weg des Kolbens 4 und 5 kompensiert. Mittels des Membranzylinders 13 werden Volumenschwankungen auch aufgrund unterschiedlicher Hydraulikflüssigkeitstemperaturen ausgeglichen.

Claims

Patentansprüche

li/ Hydraulisches Ventilspielausgleichselement für Brennkraftmaschinen mit einem einseitig offenen Stößelzylinder, einem in diesem axial verschiebbar geführten Kolben, der mit dem Stößelzylinder einen Arbeitsraum einschließt, welcher über ein Rückschlagventil mit einem Vorratsraum verbunden ist, in dem ein den Volumenausgleich bewirkendes Balgelement angeordnet ist und mit einem den Arbeitsund Vorratsraum zur Umgebung hin gas- und flüssigkeitsdicht absperrenden weiteren Balgelement, insbesondere für einen Tassenstößel,

dadurch gekennzeichnet, daß die Balgelemente einen doppelwandigen Membranzylinder (13) bilden, der im Innenraum des Tassenstößels (1) konzentrisch zum Stößelzylinder (3) angeordnet ist und einen weiteren zwischen Stößelzylinder (3) und Tassenstößelhemd (16)sich erstreckenden Vorratsraum (9¹) gas- und flüssigkeitsdicht begrenzt.
2. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgelemente (11 und 12) aus Metall bestehen und mit ihrem zum Tassenstößelboden (14) weisenden Ende mitein-

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ander verbunden sind, deren in Richtung Ventilschaft (6) weisende Enden einerseits am Kolben (4 und 5) und andererseits am Tassenstößelhemd (16) befestigt sind.
3. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4 und 5) aus einem Führungsteil (4) und einem auf dem Ventilschaft (6) aufliegenden Druckstück (5) besteht, an dem das innenliegende Balgelement (11) befestigt ist.
4. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Balgelement (12) mit seinem dem Ventilschaft (6) zugewandten Ende an einem Stützring (15) befestigt ist, der mit dem Tassenstößelhemd (16)verbunden ist.
5. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Balgelement (12) eine andere Federkonstante aufweist als das inenliegende Balgelement (11).
6. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Metallbalgelemente (11 und 12) miteinander und am Druckstück (5) bzw. am Stützring C!5) mittels Schweißen, insbesondere Laserstrahlschweißen, erfolgt.

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7. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide Balgelemente (11 und 12) durch geeignete Kunststoff- oder Elastomer-Teile ersetzt werden. 10