DE3542708A1

DE3542708A1 - Hydraulischer ventilstoessel fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3542708A1
Application number: DE19853542708
Authority: DE
Inventors: Franco Turin/Torino Colanzi; Paolo Mirone
Original assignee: RIV SKF Officine di Villar Perosa SpA; RIV Officine di Villar Perosa SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1985-12-03
Publication date: 1986-06-05
Also published as: JPH0245449Y2; GB2167823B; SE463471B; GB2167823A; IT8454108V0; JPS61130703U; SE8505596L; FR2574116B3; GB8529769D0; SE8505596D0; FR2574116A1; US4649875A

Description

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER: RIV-SKF

HYDRAULISCHER VENTILSTÖSSEL FÜR BRENNKRAFTMASCHINEN

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Ventilstößel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. 5

Derartige Ventilstößel sind bei Brennkraftmaschinen zwischen einem Steuerglied, beispielsweise einem Nocken und einem Ventil, etwa dem Einlaß- oder Auslaßventil eines Zylinders der Brennkraftmaschine angeordnet und dienen zum Ausgleich des Spiels in dem Antriebszug zur Steuerung des Ventils.

Hydraulische Ventilstößel der oben genannten Art umfassen üblicherweise ein erstes Element, das in Bezug auf das Gehäuse der Brennkraftmaschine beweglich ist, und ein zweites Element, das axial in Bezug auf das erste Element beweglich ist. Zwischen diesen beiden Elementen wird eine Druckkammer mit veränderlichem Volumen gebildet, die eine mit einem Rückschlagventil versehene Einlaßleitung zur Einleitung von Arbeitsfluid in die Druckkammer aufweist. Das Spiel in dem Antriebszug wird dadurch ausgeglichen, daß Öl über das Rückschlagventil in die Druckkammer eintritt und die beiden Elemente auseinanderdrückt.

Üblicherweise steht die Druckkammer über geeignete Leitungen mit einer geeigneten Arbeitsfluid-Quelle der Brennkraftmaschine in Verbindung.

Ein wesentlicher Nachteil der herkömmlichen Ventilstößel besteht darin, daß beim Anlaufen der Brennkraftmaschine kein einwandfreier Betrieb des Ventilstößels gewährleistet ist, da das in der Druckkammer befindliche öl während der Zeiten des Maschinenstillstands zwischen den in gleitender Berührung miteinander

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

stehenden Oberflächen der ersten und zweiten Elemente austritt und da beim Anlaufen der Brennkraftmaschine der Öldruck der Maschine noch keine ausreichende Ölversorgung der Druckkammer bewirkt. In einigen bekannten Ventilstößeln werden diese Nachteile teilweise dadurch beseitigt, daß eine zweite Fluidkammer vorgesehen ist, die mit der eigentlichen Druckkammer in Verbindung steht und einen gewissen Vorrat an Arbeitsfluid auch während des Maschinenstillstands enthält, so daß die Druckkammer' schneller mit Arbeitsfluid gefüllt werden kann.

Selbst bei diesen Ventilstößeln kann es bei längerer Betriebsdauer jedoch zu einer ölleckage aus der zweiten Fluidkammer kommen, durch die die Funktion des Ventilstößels beeinträchtigt wird. Eine solche Leckage zwischen den in gleitender Berührung stehenden Oberflächen der ersten und zweiten Elemente des Ventilstößels kann auch nicht durch geeignete Dichtungen verhindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Ventilstößel der angegebenen Gattung zu schaffen, der frei von den oben beschriebenen Nachteilen ist und eine hohe Funktionssicherheit insbesondere während der Anlaufphase der Brennkraftmaschine aufweist. Der Ventilstößel soll darüber hinaus wartungsfrei sein und eine kompakte, einfache Konstruktion aufweisen, so daß er kostengünstig herstellbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER RIV-SKF

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ven

tilstößel in einer ersten Betriebsstellung;

Fig. 2 zeigt den Ventilstößel in einer zweiten Betriebsstellung;

Fig. 3 zeigt einen Ventilstößel gemäß einer

anderen Ausführungsform der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Ventilstößel ist zwischen einem Steuerglied, beispielsweise einem Nocken 1 einer Brennkraftmaschine und dem oberen Ende eines Ventilkörpers 2 dieser Brennkraftmaschine angeordnet und in einem entsprechenden Sitz 3 in dem Motorgehäuse 4 gleitend verschiebbar.

Der Ventilstößel umfaßt ein tassenförmiges Gehäuse 5 mit einer im wesentlichen flachen Bodenwand 6 und einer zylindrischen Umfangswand 7, die in dem Sitz des Motorgehäuses 4 gleitet. In dem tassenförmigen Gehäuse 5 ist ein Hohlraum 8 gebildet, in dem ein Kolben 9 axial verschiebbar ist. Der Hohlraum wird durch eine extrudierte oder in einem Stück mit der Bodenwand 6 hergestellte Hülse 10 begrenzt und bildet zusammen mit dem Kolben eine erste Kammer 8.

Der Ventilstößel umfaßt ferner ein ri.ngförmiges Element 13 aus verformbarem Material, das außerhalb des Kolbens 9 und innerhalb des Gehäuses 5 angeordnet ist. Das EIement 13 weist zweckmäßigerweise eine gewellte Umfangs-

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wand 14 und eine im wesentlichen flache/ ringförmige Bodenwand 15 auf. Die Außenfläche der Umfangswand 14 ist von einem Federring 16 umgeben, der eine im wesentlichen radial nach innen gerichtete Kraft auf die Umfangswand 14 ausübt. Der obere ringförmige Rand 17 des verformbaren Elements 13 ist mit Hilfe eines Halterings 18 im wesentlichen mit der Bodenwand 6 des Gehäuses verbunden, während der untere Rand 19 des Elements 13 an der Umfangsflache des Kolbens 9 befestigt ist. Typischerweise ist das verformbare Element 13 aus Gummi hergestellt, und der-Rand 19 ist durch Anvulkanisieren mit dem Kolben 9 verbunden.

Eine andere Art der Befestigung des verformbaren Elements 13 an dem Kolben 9 ist in Figur 3 gezeigt. Dort weist das Element 13 eine ringförmige Lippe 36 auf, die auf einer entsprechenden, durch eine Nut 22 gebildeten Schulter des Kolbens aufliegt, über der Lippe ist eine Beilegscheibe 37 angeordnet, auf der sich eine Feder abstützt. Durch die Kraft der Feder 35 wird die Lippe 36 gegen die Schulter des Kolbens angedrückt, so daß eine fluiddichte Verbindung zwischen dem verformbaren Element 13 und dem Kolben 9 entsteht. Eine weitere Beilegscheibe 18a ist über dem Haltering 18 angeordnet.

Das verformbare Element bildet -zusammen mit der Bodenwand 6 des tassenförmigen Gehäuses 5 eine ringförmige zweite Kammer 20, die mit öl gefüllt werden kann und die mit der ersten Kammer 8 über Leitungen in Verbindung steht, die im wesentlichen durch die ringförmige Nut 22 und Bohrungen oder öffnungen 23 und 24 in dem Kolben 9 gebildet werden. Diese Leitungen sind mit einem Rückschlagventil versehen, das bei der gezeigten Anordnung durch eine Kugel 25 gebildet wird, die in einem konischen Sitz 26 in der der ersten Kammer 8 zugeordneten Innenfläche

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des Kolbens 9 sitzt. Zwischen der Kugel 25 und der Bodenwand 6 des Gehäuses 5 ist eine Schraubenfeder 27 eingefügt, die die Kugel 25 in ihrem Sitz hält. In der Kammer 8 kann ferner eine Schulter 28 ausgebildet sein, die die Aufwärtsbewegung des Kolbens 9 begrenzt.

Der Ventilstößel umfaßt ferner ein Führungselement 29, das in der zylindrischen Umfangswand 7 des tassenförmigen Gehäuses 5 verschiebbar ist. Dieses Führungselement weist eine flache Bodenwand 30 und eine im wesentlichen zylindrische Umfangswand 32 auf, deren äußere Oberfläche mit der Innenfläche der Umfangwand 7 des Gehäuses 5 in gleitender Berührung steht. Die Bodenwand 30 dient als Stütze sowohl für den Kolben 9 als auch für die ringförmige Bodenwand 15 des verformbaren Elements 13.

Ein Haltering 33, der in einem entsprechenden Sitz in der Umfangswand 7 angeordnet ist, dient als Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Führungselements 29 nach unten. Darüber hinaus ist die Bodenwand 30 des Führungselements 29 zweckmäßigerweise mit einer ringförmigen Nut 34 versehen, die einen Sitz für einen entsprechenden ringförmigen Vorsprung an der Bodenwand 15 des verformbaren Elements 13 bildet. Die Feder 35 ist zwischen der Bodenwand 15 des verformbaren Elements 13 und der Bodenwand 6 des Gehäuses angeordnet.

Der erfindungsgemäße Ventilstößel arbeitet wie folgt.

Wenn der Ventilstößel zusammgebaut ist und der Kolben im wesentlichen an der Schulter 28 an der Bodenwand 6 anliegt (wie annähernd in Figur 2 gezeigt ist), wird die zweite Kammer 20 vollständig mit öl gefüllt. Sodann wird der Ventilstößel zwischen dem Nocken 1 und dem

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Ventilkörper 2 in den Antriebszug eingefügt/ wie in Figur 2 gezeigt ist.

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird ein Spiel in dem Antriebszug, das durch Verschleiß der Bauteile, durch thermische Ausdehnung oder andere Ursachen hervorgerufen wird, durch den erfindungsgemäßen Ventilstößel wirksam ausgeglichen. Sofern sich die relative axiale Position des Ventilkörpers 2 und des Nockens 1 ändert, fließt öl aus der zweiten Kammer 20 durch die Nut 22 und die Bohrungen 23 und 24 in die erste Kammer 8, so daß sich der Kolben 9 axial von der Bodenwand 6 des tassenförmigen Gehäuses 5 weg bewegt, bis das Spiel ausgeglichen ist. Wenn die Kammer 8 einmal mit einer bestimmten ölmenge gefüllt ist, wird der Rückstrom des Öls durch das Rückschlagventil verhindert, das durch die Kugel 25 und den zugehörigen Ventilsitz 26 gebildet wird. Auf diese Weise kann durch den Ventilstößel eine beträchtliche Kraft zwischen dem Nocken 1 und dem Ventilkörper 2 übertragen werden. Wenn die Brennkraftmaschine außer Betrieb ist, hat das in der Kammer 8 enthaltene öl die Tendenz, zwischen den Gleitflächen des Kolbens 9 und der die Kammer 8 begrenzenden Hülse 10 in die Kammer 20 zurückzusickern. Wenn jedoch die Brennkraftmaschine wieder angelassen wird, bewirkt der durch den Federring 16 auf die Seitenwand 14 des verformbaren Elements 13 ausgeübte Druck und der durch die Feder 35 im Inneren der Kammer 8 erzeugte Unterdruck, daß das unter einem gewissen Druck stehende öl in der Kammer 20 wieder in die Kammer 8 gedrängt wird, so daß sich die Bodenwand 6 des Gehäuses 5 an den Nocken 1 und die Bodenwand 30 des Führungselements 29 an den Ventilkörper 2 anlegt.

Während des gesamten Betriebs des Ventilstößels wird somit

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eine ölleckage vollständig verhindert, da das öl lediglich zwischen den Kammern 20 und 8 fließen kann. Da die oberen und unteren Ränder 17 und 19 des verformbaren Elements 13 fluiddicht mit den übrigen Bauteilen des Ventilstößels verbunden sind, kann das Öl auch nicht an dem verformbaren Element 13 austreten. Es hat sich gezeigt, daß die axiale Bewegung des Kolbens 9 in der Hülse 10 mit äußerster Genauigkeit erfolgt und daß aufgrund der Wirkung des Führungselements 29 die Achse des Kolbens praktisch ständig mit der Achse des tassenförmigen Gehäuses 5 übereinstimmt. Zwar erhält der Kolben aufgrund seines kleinen Durchmessers und seiner begrenzten Höhe nur eine verhältnismäßig geringe Führung durch die Berührung zwischen der ümfangsfläche des Kolbens und der Innenfläche der Hülse 10, doch wird eine präzise Führung des Kolbens 9 durch die Wirkung des Führungselements 29 erreicht. Die Unterseite des Kolbens 9 bildet in der Tat eine verhältnismäßig große Fläche, die paßgenau auf der oberen Oberfläche der Bodenwand 30 des Führungselements 29 aufliegt. Da das Führungselement durch die gleitende Berührung zwischen seiner Umfangswand 32 und der Umfangswand 7 des Gehäuses 5 präzise geführt wird, ergibt sich eine sehr glatte und genaue Bewegung des Kolbens 9. Die Abwärtsbewegung des Führungselements 29 wird ferner durch die Schraubenfeder 35 erleichtert, die das Führungselement nach unten gegen den Ventilkörper 2 vorspannt.

Der erfindungsgemäße Ventilstößel ermöglicht nicht nur einen sofortigen Spielausgleich in dem diesen Ventilstößel einschließenden Antriebszug, sondern gewährleistet darüber hinaus einen zuverlässigen, störungsfreien Betrieb sowohl hinsichtlich einer exakten Relativbewegung seiner Bauteile als auch hinsichtlich der vollständigen Abdichtung und Vermeidung von ölleckagen.

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Ferner ist der erfindungsgemäße Ventilstößel aus einfachen Bauelementen aufgebaut/ die einfach zusammengebaut werden können. Der Ventilstößel weist daher insgesamt eine kompakte und einfache Konstruktion auf.

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Claims

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PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister

Dipl-Ing. F-E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51 Mauerkircherstrasse 45

D-8000 MÜNCHEN 80 ^D-⁴⁸⁰° ^B'El-EFELD 1

st/wi/sc -a Dez. «85

RIV-SKF OFFICINE DI VILLAR PEROSA S.p.A. 10123 Torino,
Via Mazzini, 53
Italien

HYDRAULISCHER VENTILSTÖSSEL FÜR BRENNKRAFTMASCHINEN

PRIORITÄT: 04. Dezember 1984, Italien, Nr. 54 108-B/84 (U)

PATENTANSPRÜCHE

My Hydraulischer Ventilstößel zur Kraftübertragung zwischen einem Steuerglied (1) und einem Ventil (2) einer Brennkraftmaschine, mit einem tassenförmigen Gehäuse (5), das eine verschiebbar in einem Sitz (3) in dem Maschinen-Gehäuse (4) geführte zylindrische Umfangswand (7) und eine an dem Steuerglied (1) anliegende flache Bodenwand (6) aufweist, gekennzeichnet durch

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- einen Kolben (9) der axial in einem in der Bodenwand (6) gebildeten Hohlraum verschiebbar ist und mit der Bodenwand eine mit öl füllbare Druckkammer (8) bildet,

- ein ringförmiges Element (13) aus verformbarem Material, das außerhalb des Kolbens (9) und innerhalb der Umfang swand (7) des becherförmiges Gehäuses (5) angeordnet ist und eine ölkammer (20) bildet,

- eine Leitung (22,23,24), die eine Fluidverbindung von der ölkammer (20) zu der Druckkammer (8) herstellt und ein Rückschlagventil (25) enthält, und

- ein axial in dem tassenförmigen Gehäuse (5) bewegliches Führungselement (29) mit einer Umfangsflache, die gleitend mit der Umfangswand (7) des Gehäuses (5) in Berührung steht, und einer Bodenwand (30), die den Kolben (9) und einen Teil des ringförmigen, verformbaren Elements (13) abstützt.

2, Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Führungselement (29) eine ringförmige umfangswand (32) aufweist, die die an der Umfangswand des Gehäuses entlanggleitende Umfangsfläche bildet.

3. Ventilstößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige, verformbare Element (13) eine gewellte Umfangswand (14) und eine im wesentlichen flache ringförmige Bodenwand (15) aufweist, die auf der Bodenwand (30) des Führungselements (29) aufliegt, und daß die Außenfläche der Umfangswand (14) des verformbaren Elements mit einer Feder (16) versehen ist, die eine radiale Kraft auf die Umfangswand ausübt.

4. Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige, verformbare Element (13) einen ringförmigen oberen Rand (17), der an der Bodenwand (6) des Gehäuses (5) befestigt ist, und einen ringförmigen unteren Rand (19) aufweist, der mit der Seitenwand des Kolbens (9) verbunden ist.

5. Ventilstößel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige, verformbare EIe- ment (13) aus Gummi hergestellt ist, daß der obere ringförmige Rand (17) durch einen Haltering (18) an der Bodenwand des Gehäuses befestigt ist und daß der untere ringförmige Rand (19) an den Kolben (9) anvulkanisiert ist.

6. Ventilstößel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere ringförmige Rand (1>9) des verformbaren Elements (13) einen ringförmigen Vorsprung (36) aufweist, der sich an einer an dem Kolben

(9) ausgebildeten Schulter abstützt und mit Hilfe einer Feder (35), die sich über eine Unterlegscheibe (37) an dem unteren Rand des verformbaren Elements (13) abstützt, gegen die Schulter· angedrückt wird.

7. Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Bodenwand (6) des Gehäuses (5) ausgebildete Hohlraum durch eine extrudierte oder einstückig mit der Bodenwand (6) ausgebildete Hülse (10) gebildet wird.

8. Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil eine Kugel (25) , die mit einem in der oberen Oberfläche des Kolbens (9) ausgebildeten, verjungten Ventilsitz (26) zusammenwirkt, und eine zwischen

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der Kugel (25) und der Bodenwand (6) des Gehäuses (5) abgestützte Schraubendruckfeder (27) umfaßt.

9, Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenfeder (35) zwischen der Bodenwand (6) des Gehäuses (5) und der ringförmigen Bodenwand (15) des verformbaren Elements (13) angeordnet ist.

10. Ventilstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in einen Sitz in der Innenfläche der Umfangwand (7) des Gehäuses (5) angeordneten Haltering (33) zur Begrenzung der axialen Abwärtsbewegung des Führungselements (29).