DE3526292C2 - - Google Patents
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- F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
- F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
- F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
- F01L1/2411—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device located between the valve stem and rocker arm
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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.
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