DE3526292C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Ventilspielausgleichseinrichtung in einem Kipphebel für Brenn­ kraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist eine Ventilsteuerung dieser Art aus der DE-OS 31 18 466 bekannt. In diesem Fall ist auf der Oberseite der Ölkammer eine Entlüftungsöffnung vorgesehen, die mit einem Drosselelement verschlossen ist, das den Ölaustritt ver­ hindern und den Luftdurchtritt erlauben soll. Dies bedeutet, daß das Drosselelement zwei entgegengesetzte Funktionen zu erfüllen hat. Soll der Ölaustritt verhindert werden, wird zwangsläufig auch der Luftaustritt behindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Ventilsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine einwandfreie Abführung der Luft zu gewährleisten. Diese Aufgabe ist durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Über den Rücklaufkanal wird die Luft in Ölstrom abgeführt, so daß die Ölkammer luftfrei bleibt.

Es ist aus der DE-PS 6 23 427 eine Ventilspielausgleichseinrichtung bekannt, bei der die Luft über die Öldruckkammer und einen Freiraum zwischen Einstichbohrung und Ventilstößel entweicht.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen. Der Rücklaufkanal kann leicht und ohne Schwierig­ keiten ausgebildet werden, wenn eine Gestaltung gemäß dem Patentanspruch 2 erfolgt, da nur gerade Bohrungen vorgesehen sind.

Wenn der Freiraum gemäß dem Patentanspruch 5 partiell erweitert wird, wird der Ölfluß im Rücklaufkanal oder am Freiraum begünstigt, und zwar selbst bei einer hohen Viskosität des Öls, wie sie beim Kaltstart des Motors gegeben ist, und die Luft kann aus der Ölkammer mit dem Ölfluß leicht abgeführt werden. D. h., daß auf diese Weise die in die Ölkammer eingedrungene Luft schneller und ein­ deutiger sowie mit größerer Sicherheit entfernt werden kann.

Die Ventilspielausgleichseinrichtung gemäß der Erfindung umfaßt einen hydraulischen Ventilstößel, der in die Einstichbohrung des schwenkbar mit der Kipphebelwelle ver­ bundenen Kipphebels eingebaut ist. Der Ventilstößel weist einen zylindrischen Stößelkörper, einen in diesen verschieb­ bar eingesetzten Stößelkolben, der zwischen sich sowie der Einstichbohrung eine Ölkammer und zwischen sich sowie dem Ventilstößel eine Öldruckkammer abgrenzt, und ein Rückschlag­ ventil, das einen eine Verbindung zwischen der Öl- sowie der Öldruckkammer herstellenden Durchgang absperren kann, auf. Erfindungsgemäß ist in dem Kipphebel ein von einem Öl­ kanal in der Kipphebelwelle und einer Ölbohrung dieser Welle ausgehender Ölzufuhrkanal ausgebildet, der zur Ölkammer führt. Im Kipphebel ist ferner ein Rücklaufkanal ausgebildet, der vom oberen Teil der Ölkammer entweder zu einem Spiel- oder Freiraum zwischen der Innenfläche der Kipphebelbohrung und der Außenfläche der Kipphebelwelle oder zu einem Spiel- oder Freiraum zwischen der Innenfläche der Kipphebelbohrung und der Außenfläche der Kipphebelwelle führt.

Bei dem oben geschilderten Mechanismus ist der Rücklaufkanal leicht und ohne Schwierigkeiten auszubilden, wenn er so aus­ gelegt wird, daß er einen ersten, mit dem oberen Teil der Öl­ kammer in Verbindung stehenden Kanalabschnitt und einen zweiten, zum ersten Kanalabschnitt unter etwa 90° verlaufenden sowie mit dem Freiraum in Verbindung stehenden Kanalabschnitt hat.

Der Spiel- oder Freiraum kann so ausgestaltet werden, daß er an einer mit dem Rücklaufkanal in Verbindung stehenden Stelle partiell erweitert oder vergrößert ist.

Wenn bei diesem Ventilmechanismus in einer Brennkraftmaschine diese arbeitet und die Ölpumpe antreibt, so gelangt das Öl über den Ölkanal in der Kipphebelwelle, deren Ölbohrung und den Ölzufuhrkanal in die Ölkammer des hydraulischen Ventil­ stößels. Insofern fließt die im Ölzufuhrsystem enthaltene Luft mit dem Öl in die Ölkammer, in der sie sich auf Grund ihres Auftriebs im oberen Teil sammelt, von dem sie jedoch über den in diesem Teil der Ölkammer angeschlossenen Rücklauf­ kanal zusammen mit Öl abgeführt wird. Der Rücklaufkanal hat mit dem Freiraum zwischen Kipphebel und Kipphebel­ welle im Kipphebel eine Verbindung. Demzufolge wird die in den Rücklaufkanal eingetretene Luft allmählich zusammen mit dem Öl durch den Freiraum und aus dem Kipphebel abgeführt. Da auf diese Weise in der Ölkammer des Ventil­ stößels keine Luftansammlung vorhanden ist, wird ein Luft­ eintritt in die Öldruckkammer verhindert, was das normale Arbeiten des Ventilstößels gewährleistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den Ventilmechanismus von Fig. 1 mit einer Nut als Freiraum zwischen Kipphebel und Kipphebelwelle;

Fig. 3 den Teilschnitt nach der Linie IV-IV in der Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2 mit einer andersartigen Ausbildung des Freiraumes;

Fig. 5 einen Teilschnitt der Verbindung zwischen Kipphebel­ welle und Kipphebel mit einem an der Außenseite der Kipphebelwelle ausgebildeten Freiraum.

Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt der Ventilmechanismus eine Kipphebelwelle 1 mit einem inneren Ölkanal 1a, der in axialer Richtung der Kipphebelwelle 1 verläuft, und einen auf der Kipphebelwelle schwenkbar gelagerten Kipphebel 2.

Das eine Ende 2b des Kipphebels 2 liegt gleitend an einem auf der Nockenwelle 3 sitzenden Nocken 3a an, im anderen Ende des Kipphebels 2 ist eine Aussparung oder eine Einstich­ bohrung 4 ausgebildet, in der die hydraulische Ventilspielausgleichs­ einrichtung 7 aufgenommen ist, der mit dem Stößelkopf eines von einer Ventilfeder 5 nach oben gedrückten Ansaug- oder Auslaßventils 6 in Anlage ist.

Der hydraulische Ventilstößel ist mit einem zylindrischen Mitnehmerhauptteil oder Stößelkörper 8 mit einer Boden­ fläche 8c ausgestattet und verschiebt oder dreht sich in der Einstichbohrung 4. In das Zylinderteil 8b des Stößelkörpers 8 ist verschiebbar gleitend ein Tauch- oder Stößelkolben 9 mit einer Durchtrittsbohrung 10 in seinem Boden 9a einge­ setzt. Der zwischen dem Stößelkolben 9 und dem Einstich 4 im Kipphebel 2 gebildete Raum stellt eine Ölkammer 11 dar, während der Raum zwischen dem Stößelkörper 8 und -kolben 9 eine Öldruck­ kammer 12 darstellt. Diese Ölkammer 12 ist mit einem Rückschlagventil 13 ausgestattet, um die Durchtrittsbohrung 10 zu versperren, wobei die Ventilkugel 13a des Rückschlag­ ventils 13 durch die Feder 13b gegen die Durchtrittsbohrung 10, um diese zu blockieren, gedrückt wird. Das Rückschlag­ ventil 13 hat die Aufgabe, einen Ölrückfluß von der Öldruck­ kammer 12 über die Durchtrittsbohrung 10 in die Ölzufuhr oder Ölkammer 11 zu unterbinden. In der Öldruckkammer 12 befindet sich eine Rückstellfeder 14, die dazu dient, den Stößelkörper 8 gegen das Ventil 6 zu pressen.

Der Kipphebel 2 ist mit einer Bohrung (15) zur Ölzufuhr versehen, die von einer Ölbohrung 1b der Kipphebelwelle 1 zur Oberseite der Ölkammer 11 verläuft. Wenn Öl über den Ölkanal 1a, die Ölbohrung 1b und die Bohrung 15 von der Kipphebelwelle 1 her fließt, so tritt es in die Ölkammer 11 durch mehrere, im Stößelkolben 9 ausgebildete Lücken oder Öffnungen 9c ein.

Zwischen die Stirnfläche der Einstichbohrung 4 im Kipphebel 2 und das dieser zugewandte obere Ende des Stößelkolbens 9 ist eine Platte 16 mit einem Öldurchlaß 16a eingesetzt, an den ein im oberen Teil des Kipphebels 2 ausgebildeter Rücklaufkanal 17 anschließt, dessen eines Ende mit der Ölkammer 11 Verbindung hat.

Bei der in Rede stehenden Ausführungsform umfaßt der Rück­ laufkanal 17 einen ersten, mit der Ölkammer 11 oben ver­ bundenen Kanalabschnitt 17a sowie einen zu diesem unter etwa 90° verlaufenden zweiten Kanalabschnitt 17b, der mit einem Freiraum oder Spalt 18 zwischen der Innenfläche der Bohrung 2a des Kipphebels 2 und der Außenfläche der Kipphebelwelle 1 in Verbindung steht. Die Weite des Freiraumes 18 beträgt üblicherweise mehrere 10 µm.

Der erste Kanalabschnitt 17a liegt auch dann, wenn die End­ fläche 2a des Kipphebels 2 nicht mit dem Nocken 3a in Anlage ist, oberhalb des Öldurchlasses 16a der Platte 16 und ver­ läuft vom Äußeren des Kipphebels her zu diesem Durchlaß, wobei dieses äußere, der Ölkammer 11 abgewandte Ende durch eine Blindkugel oder einen Stopfen 17c dicht verschlossen ist. Auch der zweite Kanalabschnitt 17b geht vom Äußeren des Kipphebels 2 aus, wobei das dem Freiraum 18 bzw. der Kipp­ hebelwelle 1 abgewandte Ende von einer Blindkugel oder einem Stopfen 17d dicht verschlossen ist. Die Stopfen 17c, 17d dienen also dem Abschluß der außen liegenden, stirnseitigen Öffnungen der Kanalabschnitte 17a und 17b.

Der Rücklaufkanal 17 umfaßt bei der Ausführungsform von Fig. 1 die sich im wesentlichen unter einem rechten Winkel schneidenden Kanalabschnitt 17a und 17b; jedoch ist irgendeine abgewandte Ausbildung ebenfalls möglich, solange der Rücklaufkanal 17 vom oberen Teil der Ölkammer 11 zum Freiraum 18 verläuft.

Wenn bei der in Rede stehenden Anordnung der Motor anläuft, so wird die Nockenwelle 3 gedreht, womit der Nocken 3a den Kipphebel 2 zum Schwenken um die Kipphebelwelle 1 bringt. Mit dem Arbeiten des Motors wird zugleich die Öl­ pumpe betrieben, und das von dieser geförderte Öl fließt über den Ölkanal 1a sowie die Ölbohrung 1b der Kipphebelwelle 1 in den Ölzufuhrkanal 15, so daß es der Ölkammer 11 der hydraulischen Ventilspielausgleichseinrichtung 7 zugeführt wird.

Wenn der Nocken 3a gegen die Endfläche 2b des Kipphebels 2 stößt, so drückt die Bodenfläche 8a des Stößelkörpers 8 der Ventilspielausgleichseinrichtung 7 das Ventil 6 gegen die Kraft der Ventilfeder 5 abwärts. Damit wird das Öl in der Öldruckkammer 12 des Ventil­ stößels 7 komprimiert, um das Rückschlagventil 13 zu schließen, so daß also kein Öl durch die Durchtrittsbohrung 10 treten kann. Jedoch gelangt eine sehr kleine Ölmenge durch einen Spalt G zwischen dem Zylinderteil 8b des Stößel­ körpers 8 sowie dem Stößelkolben 9 hindurch und in die Öl­ kammer 11, so daß eine leichte Zusammenziehung (Kontraktion) des Ventilstößels 7 bewirkt wird.

Wenn der Nocken 3a weiterdreht und von der Endfläche 2b am Kipphebel 2 freikommt, so hebt sich dessen stößelseitiges Ende durch einen Aufwärtsdruck von seiten des Ventils 6. Dann wird der Stößelkörper 8 durch die Rückstellfeder 14 nach unten gedrückt, was zur Folge hat, daß der Öldruck in der Öldruckkammer 12 niedriger wird als der Öldruck in der Ölkammer 11. Hierdurch öffnet das Rückschlagventil 13 und ermöglicht ein Fließen von Öl aus der Ölkammer 11 in die Öl­ druckkammer 12, womit deren Ölverlust ausgeglichen wird. Auch fließt das Öl von der Ölkammer 11 über den Öldurchlaß 16a der Platte 16 in den Rücklaufkanal 17 und fließt oder sickert durch den Freiraum 18 zwischen der Kipphebel­ bohrung 2a und der Kipphebelwelle 1 ab. Somit wird das Öl in der Ölkammer 11 nach und nach in Umlauf gebracht.

Wenn der Motor stillsteht, dann läuft das Öl in der Kipp­ hebelwelle 1 wie auch das in der Bohrung 15 nach außen ab. Infolgedessen kommt das in der Ölkammer 11 oberhalb der Lücken 9c des Stößelkolbens 9 wie auch das im Rücklauf­ kanal 17 befindliche Öl zum Abfließen und wird durch Luft ersetzt.

Wird in diesem Zustand der Motor gestartet, so wird die den Ölkanal 1a und die Ölbohrung 1b der Kipphebelwelle 1 wie auch die Bohrung 15 und die Ölkammer 11 füllende Luft durch das Öl ersetzt. Die im oberen Teil der Ölkammer 11 oder im ersten Kanalabschnitt 17a des Rücklaufkanals 17 enthaltene Luft wie auch die vom Ölzufuhrkanal 15 durch das herangeführte Öl in die Ölkammer 11 verdrängte Luft wird durch in den ersten Kanalabschnitt 17a von der Ölkammer 11 ein­ tretendes Öl in den zweiten Kanalabschnitt 17b gedrückt. Das Öl wird zusammen mit der Luft rasch durch den Freiraum 18 zwischen der Kipphebelbohrung 2a und der Kipphebelwelle 1 über den zweiten Kanalabschnitt 17b abgeführt. Auf diese Weise wird die sich bei Stillstand des Motors in der Öl­ kammer 11 der hydraulischen Ventilspielausgleichseinrichtung 7 ansammelnde Luft durch einen vom Ölkanal 1a der Kipphebelwelle 1 bei Anlaufen des Motors ankommenden Ölzulaß schnell ausgetrieben, so daß keine Möglichkeit für ein Eindringen von Luft aus der Öl­ kammer 11 in die Öldruckkammer 12 besteht.

Im folgenden wird auf den Fall eingegangen, wonach eine Erweiterung oder Vergrößerung im Bereich des Freiraumes, der mit dem Rücklaufkanal in Verbindung steht, vorgesehen wird. In diesem Fall wird - wie bei der vorherigen Ausführungsform - der Luftaustrittskanal durch die Anord­ nung von Rücklaufkanälen 17. Bei einem engen oder schmalen Freiraum und bei niedriger Temperatur, ins­ besondere bei nicht ausreichendem Temperaturanstieg bei Starten des Motors, kann es leicht geschehen, daß, wenn das Öl im Weg des Luftaustrittskanals steht, die Luft lange Zeit für ein Austreten benötigt, weil üblicherweise das Öl bei niedrigen Temperaturen, wie im Zusammenhang mit einem Motor­ warmlaufen, hoch viskos ist. Ein erweiterter Bereich für den Freiraum wird das Austreten sowohl des Öls wie auch der Luft erleichtern und somit positiv zu einem Entweichen von Öl und Luft aus dem Ölzufuhrkanal beitragen.

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für einen vergrößerten oder erweiterten Freiraum 18, wie er bei der Ausführungsform von Fig. 1 vorhanden ist, indem dieser Freiraum eine Erweiterung 28 in Gestalt einer in die Außenfläche der Kipphebelwelle 1 eingeschnitten V-förmigen Nut 28 erhält, die sich, wie Fig. 4 zeigt, parallel zur Achse der Kipphebelwelle 1 erstreckt und geringfügig außerhalb der beiden Seiten des Kipphebels 2 nach außen offen ist. Jedoch kann dieser Freiraum 18 auch als V-förmige Nut 29 ausgebildet sein, die, wie Fig. 5 zeigt, kurz vor den Seitenflächen des Kipphebels 2 und innerhalb seiner Anlagefläche an der Welle 1 endet, d. h., nicht nach außen offen ist, womit die aus der Nut 29 austretende Ölmenge begrenzt wird. Ferner können die V-Nuten 28 und 29 an der Innenfläche der Bohrung 2a des Kipphebels 2 vorgesehen sein und andere Querschnitte als eine V-Form aufweisen. Darüber hinaus können andere Einrichtungen als Nuten zur Anwendung kommen, falls diese eine teilweise Vergrößerung des Freiraumes 18 gewährleisten. So ist z. B. bei der Ausführungsform von Fig. 6 in einen Teil der Außenfläche der Kipphebelwelle 1 ein erweiterter Freiraum 30, der sich wie die Nuten 28, 29 parallel zur Achse der Kipphebelwelle 1 erstreckt, eingearbeitet.

Wenn die vergrößten Freiräume 29, 30 so gestaltet werden, daß sie nicht nach außen öffnen, sondern kurz vor dem Äußeren enden, dann wird der Ölfluß an der Endungsstelle begrenzt, und es besteht die Möglichkeit, allein die Luft abzulassen, ohne einer größeren Ölmenge einen Austritt zu gestatten.

Claims (12)

1. Hydraulische Ventilspielausgleichseinrichtung (7) in einem Kipphebel (2) für Brennkraftmaschinen, die über eine Kolben/Zylinderanordnung (8, 9) auf ein Ventil (6) wirkt, wobei der Zylinder (8) eine untenliegende Öldruckkammer (12) aufweist und der Kolben (9) eine mit der Öldruckkammer (12) über ein Rückschlagventil (13) verbundene obenliegende Ölzufuhrkammer (11) aufweist, die über eine Bohrung (15) im Kipphebel (2) mit Öl versorgt wird und in ihrem oberen Bereich eine Entlüftungsöffnung aufweist, gekennzeichnet durch einen im Kipphebel (2) ausgebildeten Rücklaufkanal (17), der sich von der Entlüftungsöffnung zu einem Freiraum (18) zwischen der Innenfläche der Wellenbohrung (2a) des Kipphebels (2) und der Außenfläche der Kipphebelwelle (1) erstreckt.

2. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufkanal (17) einen ersten, mit der Entlüftungsöffnung verbundenen Kanalab­ schnitt (17a) und im 90-°-Winkel zu diesem einen zweiten, mit dem Freiraum (18) verbundenen zweiten Kanalabschnitt (17b) umfaßt.

3. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste sowie zweite Kanalabschnitt (17a, 17b) jeweils eine zum Äußeren des Kipphebels (2) hin gelegene Öffnung aufweist, die durch je einen Blindstopfen (17c, 17d) verschlossen ist.

4. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blindstopfen (17c, 17d) als Kugel ausgebildet sind.

5. Ventilspielausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (18) mit einer Teilerweiterung (28, 29, 30) an einer mit dem Rücklaufkanal (17) in Verbindung stehenden Stelle versehen ist.

6. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilerweiterung (28, 29) eine an der Innenfläche der Wellenbohrung (2a) ausgebildete Nut ist.

7. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilerweiterung (28, 29) eine Nut an der Außenfläche der Kipphebelwelle (1) ist.

8. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilerweiterung (30) eine Kehle in einem Teil der Außenfläche der Kipphebelwelle (1) ist.

9. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilerweiterung (28, 30) über die Breite des Kipphebels (2, 23) hinausgeht.

10. Ventilspielausgleichseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilerweiterung (29, 30) innerhalb des Kipphebels (2) angeordnet ist.

11. Ventilspielausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Platte zwischen Kolben und Ende der Sackbohrung (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (16) über einen Durchlaß (16a) mit der Entlüftungsöffnung in Verbindung steht.

12. Ventilspielausgleichseinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche des Zylinders (8) im oberen Bereich ein Dichtungsring (22a) vorgesehen ist, der einen Spalt zwischen dem Zylinder (8) und der Sackbohrung (4) abdichtet.