DE4031834A1 - Uebertragungsvorrichtung zur uebertragung der bewegung eines steuerorgans auf ein gesteuertes organ, welche eine hydraulische spielausgleichseinrichtung umfasst - Google Patents

Description

Übertragungsvorrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Steuerorgans auf ein gesteuertes Organ, welche eine hydrau­ lische Spielausgleichseinrichtung umfaßt:

Die Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung zur Übertragung der Bewegung eines Steuerorgans, vorzugsweise eines Nockens einer Nockenwelle, auf ein gesteuertes Organ, vorzugsweise den Schaft eines Ventils, insbesondere eines Ver­ brennungsmotors, welche einen Stößel zur Anlage am Steuerorgan und eine selbsttätige hydraulische Spielausgleichseinrichtung mit einer Hydraulikkammer mit Hydraulikmitteleinlaß und mit ei­ nem dem gesteuerten Organ zugeordneten Kolben sowie mit einem bei Belastung der Übertragungsvorrichtung einen Abfluß von Hydraulikmittel aus der Hydraulikkammer verhindernden Sperrven­ til (Rückschlagventil) umfaßt.

Gattungsgemäße Übertragungsvorrichtungen sind auf dem Markt. Diese weisen aber entweder eine relativ große Baugröße auf, besitzen also einen relativ großen Raumbedarf, oder sind nicht in allen Lagen sicher gegen einen unerwünschten Hydrau­ likmittelausfluß, beispielsweise beim Einsatz im Zusammenhang mit einem schräg liegenden Einlaß- oder Auslaßventil eines Ver­ brennungsmotors, z. B. eines V- oder Sternmotors.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ver­ besserte Übertragungsvorrichtung anzugeben, die kompakt ausge­ bildet, einfach montierbar bzw. demontierbar und in allen Anordnungslagen funktionssicher ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sperrventil eine sich kammerseitig bei Belastungsdruck in der Hydraulikkammer über den Hydraulikmitteleinlaß legende und diesen schließende Dichtungsplatte aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Dichtungs­ platte ist die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung mit Vorteil besonders kompakt ausbildbar. Insbesondere erfordert das Sperrventil praktisch keinen zusätzlichen Raum. Dennoch ist das erfindungsgemäße Sperrventil äußerst funktionssicher, da es den Hydraulikmitteleinlaß bei jeder Einbaulage der Über­ tragungsvorrichtung sicher abdeckt und verschließt.

Der Hydraulikmitteleinlaß ist vorzugsweise im wesentlichen ringförmig, bevorzugt rinnenförmig, ausgebildet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtungs­ platte ring- oder scheibenförmig ausgebildet, und der umlau­ fende Randbereich der Dichtungsplatte ist zur Abdeckung des Hydraulikmitteleinlasses vorgesehen.

Dabei ist die Hydraulikkammer vorzugsweise zylindrisch aus­ gebildet, verläuft der ringförmige Hydraulikmitteleinlaß vor­ zugsweise in dem eine Stirnseite der Hydraulikkammer bildenden Kolben an der Wandung der Hydraulikmittelkammer entlang und ra­ gen vorzugsweise die Randbereiche der Dichtungsplatte (frei) gegen die Wandung vor.

Die Sperrventilanordnung ist dadurch in einfacher Weise montierbar, die erforderlichen Teile sind in einfacher Weise zu fertigen. Dabei ist es denkbar, den umlaufenden Randbe­ reich, welcher den ringförmigen Hydraulikmitteleinlaß über­ deckt, klappenartig anzuheben, bzw. wieder anzulegen, um einen Hydraulikmitteleinlaß in die Kammer zu gewährleisten bzw. die Kammer gegen einen Hydraulikmittelausfluß abzuschließen.

Die Dichtungsplatte ist vorzugsweise scheibenförmig ausge­ bildet, so daß sie die Stirnseite des Kolbens und eventuelle Nahtstellen dieser Stirnseite überdeckt. Aus Montagegründen ist der Kolben zumeist mehrteilig ausgebildet. Die erfindungs­ gemäße Dichtungsscheibe kann dabei dann doppelte Funktion über­ nehmen, indem die Randbereiche für die Überdeckung des Hy­ draulikmitteleinlasses vorgesehen sind, während der Innenbe­ reich der Scheibe die Nahtstellen des Kolbens abdichten kann. Sofern der Kolben einteilig ausgebildet ist, wäre es denkbar, anstelle einer Scheibe lediglich einen Dichtungsring als Dich­ tungsplatte vorzusehen.

Die Randbereiche der Dichtungsplatte sind im unbelasteten Zustand vorzugsweise (leicht) aufgebogen ausgebildet, so daß sie nach Art von Dichtungsklappen offenstehen, um einen Hydrau­ likmitteleinlaß in die Kammer zu gewährleisten. Bei Belastungs­ druck in der Kammer legen sich die aufgebogenen Randbereiche der Dichtungsplatte automatisch fest an den Hydraulikmittel­ einlaß an, so daß dieser verschlossen wird. Durch die Aufbie­ gung haben die Randbereiche eine gewisse Vorspannung, so daß in der Hydraulikkammer ein Mindestbelastungsdruck vorhanden sein muß, bis sich die Randbereiche an den Hydraulikmittelein­ laß anlegen. Die Dichtungsplatte ist vorzugsweise aus Feder­ stahl, vorzugsweise in Form einer Membrane, ausgebildet.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung, für die auch selbständiger Schutz beansprucht wird, weist die Hydrau­ likkammer wenigstens ein Entlüftungsloch auf, wobei dieses Ent­ lüftungsloch ebenfalls für einen Verschluß bei Belastungsdruck mit einer Dichtungsplatte versehen ist.

Vorzugsweise können der Hydraulikmitteleinlaß und die dazu­ gehörige Dichtungsplatte einerseits und das Entlüftungsloch bzw. die Entlüftungslöcher und die dazugehörige Dichtungsplat­ te einander entsprechend ausgebildet sein. Vorzugsweise ist ei­ ne im wesentlichen spiegelsymmetrische Anordnung an den beiden Stirnseiten (Kolbenseite bzw. Stößelseite) der Hydraulikkammer vorgesehen. Allerdings ist dann aus fertigungstechnischen Grün­ den kein ringförmiges Entlüftungsloch vorgesehen, sondern auf einem Ringkreis angeordnete Entlüftungslöcher. Im Bereich die­ ser Entlüftungslöcher ist vorzugsweise eine doppellagige Dich­ tungsplatte vorgesehen bzw. zwei übereinandergelegte Dichtungs­ platten, um einen besonders sicheren Schutz gegen Hydraulikmit­ telausfluß durch die Entlüftungslöcher zu gewährleisten. Ins­ besondere bei einer doppellagigen Ausbildung dieser Dichtungs­ platte wird auch bei schräg liegender Übertragungsanordnung ein Hydraulikmittelausfluß verhindert. In Ruhestellung sind die beiden Lagen dieser Dichtungsplatte vorzugsweise ausein­ ander aufgebogen.

Die bei der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ver­ wendeten Dichtungsplatten können, insbesondere dann, wenn sie aus Federstahl gefertigt sind, in einfacher Weise auf die ent­ sprechenden Teile der Übertragungsvorrichtung aufgeprägt wer­ den.

Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß zwischen dem Stößel und dem Kolben eine einen Abstand und da­ mit ein Kammervolumen vorgebende Abstandsfeder angeordnet ist. Diese Abstandsfeder erleichtert insbesondere auch die Montage der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung. Vorzugsweise ist die Abstandsfeder eine Spiralfeder, die mit ihren Enden kolbenseitig und stößelseitig in eine im wesentlichen ring­ förmige Vertiefung eingeführt und positioniert ist. Diese ring­ förmigen Vertiefungen können in einfacher Weise dadurch gewon­ nen werden, daß sowohl der Stößel als auch der Kolben vorragen­ de, zylindrische Absätze aufweisen. Die Plateaus dieser Absät­ ze bilden Anschlagsflächen für Kolben und Stößel, insbesondere dann, wenn die Hydraulikkammer doch einmal undicht sein soll­ te, weil beispielsweise eine Dichtungsplatte beschädigt ist. In diesem Falle können sich Stößel und Kolben aneinanderlegen und somit zumindest eine Notübertragung gewährleisten, so daß mit dem Verbrennungsmotor, in dem die erfindungsgemäße Übertra­ gungsvorrichtung beispielsweise Verwendung findet, noch eine gewisse Strecke weit gefahren werden kann. Die Abstandsfeder wird vollständig in die neben den Absätzen vorhandenen Ringräu­ me gedrückt, so daß diese den Anschlag zwischen Kolben und Stö­ ßel nicht stört.

In diesem Zusammenhang kann erwähnt werden, daß eine gerin­ ge Leckage von Hydraulikmittel an den Dichtungsplatten vorbei vorteilhaft sein kann, da sich hierdurch das in der Hydrau­ likmittelkammer befindliche Hydraulikmittel ständig erneuern kann, was einen gewissen günstigen Kühleffekt im Übertragungs­ bereich der Übertragungsvorrichtung bewirken kann.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung, für die auch selbständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, daß der Stößel als Tassenstößel mit einem Hydraulikkammerabschnitt als Kolbenaufnahmeraum ausgebildet ist. Hierdurch ist eine beson­ ders kompakte und funktionssichere Fertigung und Montage der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung möglich. Der Kolben ist vorzugsweise ein tassenförmiger Hohlkolben zur Aufnahme ei­ ner Kolbenbelastungsfeder des gesteuerten Organs an der dem Stößel abgewandten Seite. In den Hohlkolben kann somit bei­ spielsweise eine Ventilfeder eines Einlaß- und Auslaßventils eines Verbrennungsmotors eingreifen und hierdurch positioniert werden.

Vorzugsweise ist der Kolben Teil des gesteuerten Organs bzw. unmittelbar an einem Teil des gesteuerten Organs angeord­ net, beispielsweise unmittelbar an dem Schaft eines Ventils. Zwischen beispielsweise Ventilschaft und Kolben können aber auch weitere Übertragungsglieder, z. B. Hebel, eingesetzt sein, so daß der Kolben lediglich Bestandteil bzw. angeordnetes Teil eines dieser Übertragungsglieder ist.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderi­ sche Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnungsfigur zeigt eine erfindungsgemäße Übertra­ gungsvorrichtung im Längsschnitt.

In der Figur ist eine Nockenwelle 1 mit einem Nocken 2 dar­ gestellt. Diese Nockenwelle 1 mit Nocken 2 stellt ein Steueror­ gan für ein gesteuertes Organ dar. Bei dem (nur teilweise) dar­ gestellten gesteuerten Organ handelt es sich um ein Einlaß­ bzw. Auslaßventil eines Verbrennungsmotors, von dem lediglich der Schaft 3 abschnittsweise angedeutet ist. Auch die Ventilfe­ der 4 dieses Ventils ist gezeigt.

Im wesentlichen zwischen der Nockenwelle 1 und dem Schaft 3 des Ventils befindet sich das dargestellte Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung.

Die Übertragungsvorrichtung umfaßt insbesondere einen Stößel, an dem der Nocken 2 zur Betätigung anschlägt, wobei der erfindungsgemäße Stößel als Tassenstößel 5 ausgebildet ist. Der Tassenstößel 5 umfaßt somit einen Zylinderabschnitt 6 als Aufnahmeraum für einen axial darin verschiebbaren Kolben 7, unter Ausbildung einer Hydraulikkammer 8 zwischen dem Boden des Tassenstößels 5 und dem Kolben 7. Auch der Kolben 7 ist tassenförmig hohl ausgebildet, wobei die Ventilfeder 4 in die­ sem Hohlkolben 7 positioniert ist.

Die Hydraulikkammer 8 wird mittels einer Abstandsfeder 9, die als Spiralfeder ausgebildet ist, auf ein vorgegebenes Volu­ men gebracht. Dieses Volumen ist entweder gegen die Federkraft der Abstandsfeder 9, oder auch durch weitere Unterstützung der Federkraft der Abstandsfeder 9 veränderbar, so daß der Abstand zwischen dem Boden des Tassenstößels 5 und dem Kolben 7 verän­ derbar ist. Hierdurch ist ein Spiel zwischen dem Nocken 2 der Nockenwelle 1 und dem Schaft 3 des gesteuerten Ventils, insbe­ sondere durch die jeweilige Hydraulikmittelzufuhr bzw. -menge, selbsttätig ausgleichbar.

Die Hydraulikkammer 8 verfügt über einen ringförmigen Hy­ draulikmitteleinlaß 10 im Grenzbereich von Kolben 7 und Zylin­ derwandung des Zylinderabschnittes 6. Dieser Hydraulikmittel­ einlaß 10 korrespondiert mit einem Hydraulikmittelkanal 11 in der Wandung des Zylinderabschnittes 6, wobei der Hydraulikmit­ telkanal 11 mit seinem der Hydraulikkammer 8 abgewandten Ende in eine äußere Ringnut 12 in der Wandung des Zylinderabschnit­ tes 6 mündet. Diese Ringnut 12 kommuniziert ihrerseits mit ei­ ner Hydraulikmittelzuleitung 13.

Der Hydraulikmitteleinlaß 10 wird durch die Randbereiche einer Dichtungsplatte 14 hydraulikkammerseitig abgedeckt. Die Randbereiche der Dichtungsplatte 14 sind in unbelastetem Zu­ stand aufgebogen, so daß bei relativ druckloser Hydraulikmit­ telkammer 8 ein Eintritt von Hydraulikmittel durch den Hydrau­ likmitteleinlaß 10 in die Kammer 8 möglich ist. Nur bei einem Belastungsdruckaufbau in der Kammer 8 legen sich die Randbe­ reiche der Dichtungsplatte 14 dichtend über den ringförmigen Hydraulikmitteleinlaß 10 und eng an die Wandung des Zylinder­ abschnittes 6.

Zudem decken die inneren Bereiche der Dichtungsplatte 4 mit Vorteil noch Nahtstellen ab, die zwischen dem Kolben 7, dem Ventilschaft 3 und konischen Verbindungsteilen 15 auftre­ ten. Die Verbindungsteile 15 sind zwei konische Halbschalen, die ein einfaches Demontieren der Übertragungsvorrichtung und eine Verbindung zwischen Kolben 7 und Schaft 3 ermöglichen.

Im Boden des Tassenstößels 5 befinden sich Entlüftungslö­ cher 16, die dem Hydraulikmitteleinlaß 10 gegenüberliegend in regelmäßigen Abständen auf einem Kreisumfang angeordnet sind. Entsprechend dem Hydraulikmitteleinlaß 10 werden diese Entlüf­ tungslöcher 16 mittels einer Dichtungsplatte 17 abgedeckt, die in ihren Randbereichen doppellagig mit Lagen 17a, 17b aus­ gebildet ist. Diese doppellagige Ausbildung gewährleistet ei­ nen besonders sicheren Verschluß der Entlüftungslöcher 16 bei Belastungsdruck in der Hydraulikkammer 8. Insbesondere ist ei­ ne sichere Abdichtung der Entlüftungslöcher 16 auch dann ge­ währleistet, wenn die Übertragungsvorrichtung schrägliegend oder sogar auf dem Kopf montiert wird. Die beiden Lagen 17a, 17b sind in ihren Randbereichen auseinander aufgebogen. Bei Belastungsdruck in der Hydraulikkammer 8 legen sich die beiden Lagen 17a, 17b aneinander und eng an die Wandung des Zylinder­ abschnittes 6 zur sicheren Abdeckung der Entlüftungslöcher 16.

Sowohl der Boden des Tassenstößels 5, als auch der Kolben 7 im Bereich der Verbindungsteile 15, weisen im wesentlichen zylindrische Absätze 18 bzw. 19 auf. Die einander zugewandten Flächen dieser Absätze 18, 19 bilden Anschlagflächen für den direkten Anschlag von Stößel 5 und Kolben 7. Dies gewährlei­ stet eine Notfunktion der Übertragungsvorrichtung, falls, beispielsweise wegen der Beschädigung einer Dichtungsplatte 14, 16, ein Leck in der Hydraulikkammer 8 auftritt, so daß kein Belastungsdruck aufgebaut werden kann. In einem solchen Falle wird die Abstandsfeder 9 soweit zusammengedrückt, bis die beiden Absätze 18, 19 aneinanderstoßen, wobei um die Absät­ ze 18, 19 umlaufend ein genügend großer Ringraum zur Unterbrin­ gung der Abstandsfeder 9 verbleibt. Zusätzlich dienen die Ab­ sätze 18, 19 auch zur Positionierung der Abstandsfeder 9.

Im Normalfall, d. h. bei dichter Hydraulikkammer 8, baut sich in der gesamten Hydraulikkammer 8 ein Hydraulikmittelpol­ ster auf, über das der vom Nocken 2 ausgeübte Druck auf den Schaft 3 übertragen wird, und zwar mit Vorteil über die gesam­ te Breite des Kolbens 7. Eine geringe Leckage von Hydraulikmit­ tel an den Rändern der Dichtungsplatten 14, 17 kann zu einem vorteilhaften Hydraulikmittelaustausch führen, der zusätzlich einen vorteilhaften Kühlungseffekt im Bereich der Übertragungs­ vorrichtung mit sich bringt.

Claims (19)

1. Übertragungsvorrichtung zur Übertragung der Bewegung ei­ nes Steuerorganes, vorzugsweise eines Nockens einer Nockenwel­ le, auf ein gesteuertes Organ, vorzugsweise den Schaft eines Ventils, insbesondere eines Verbrennungsmotors, welche einen Stößel zur Anlage am Steuerorgan und eine selbst­ tätige hydraulische Spielausgleichseinrichtung mit einer Hy­ draulikkammer mit Hydraulikmitteleinlaß und mit einem dem ge­ steuerten Organ zugeordneten Kolben sowie mit einem bei Be­ lastung der Übertragungsvorrichtung einen Abfluß von Hydrau­ likmittel aus der Hydraulikkammer verhindernden Sperrventil (Rückschlagventil) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil eine sich kammerseitig bei Belastungsdruck in der Hydraulikkammer (8) über den Hydraulikmitteleinlaß (10) legende und diesen schließende Dichtungsplatte (14) aufweist.

2. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hydraulikmitteleinlaß (10) im wesentlichen ringförmig, vorzugsweise rinnenförmig, ausgebildet ist.

3. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsplatte (14) ring- oder scheibenför­ mig ausgebildet ist und der umlaufende Randbereich der Dich­ tungsplatte (14) zur Abdeckung des Hydraulikmitteleinlasses (10) vorgesehen ist.

4. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hydraulikkammer (8) zylindrisch ausge­ bildet ist, daß der ringförmige Hydraulikmitteleinlaß (10) in dem eine Stirnseite der Hydraulikkammer (8) bildenden Kolben (7) an der Wandung der Hydraulikkammer entlang verläuft, und daß die Randbereiche der Dichtungsplatte (14) (frei) gegen die Wandung vorragen.

5. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsplatte (14) scheibenförmig, die Stirnseite des Kolbens (7) und eventuelle Nahtstellen dieser Stirnseite überdeckend, ausgebildet ist.

6. Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche der Dichtungs­ platte (14) im unbelasteten Zustand (leicht) aufgebogen ausge­ bildet sind.

7. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (14) aus Federstahl, vorzugsweise in Form einer Membrane, aus­ gebildet ist.

8. Übertragungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hy­ draulikkammer (8) wenigstens ein Entlüftungsloch (16) auf­ weist, und daß dieses Entlüftungsloch (16) ebenfalls für einen Verschluß bei Belastungsdruck mit einer Dichtungsplatte (17) versehen ist.

9. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsplatte (17) der Entlüftung der Dich­ tungsplatte (14) des Hydraulikmitteleinlasses (10) entspre­ chend ausgebildet ist.

10. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Entlüftungslöcher (16) in regel­ mäßigen Abständen auf einem dem ringförmigen Hydraulikmittel­ einlaß (10) gegenüberliegenden Kreis im Stößel (5) bzw. um den Stößel (5) herum angeordnet sind.

11. Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (17) der Entlüftung zumindest in dem die Entlüftung abdeckenden Bereich doppelt ausgebildet ist.

12. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, 9 und 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lagen (17a, b) der doppellagigen Bereiche der Dichtungsplatte (17) bzw. die doppelten Dichtungs­ platten der Entlüftung auseinander aufgebogen sind.

13. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungsplatte (14, 17) auf den entsprechenden Bereich der Hydraulikkammer (8) aufgeprägt ist.

14. Übertragungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stößel (5) und dem Kolben (7) eine einen Abstand und damit ein Kammervolumen vorgebende Abstandsfeder (9) angeordnet ist.

15. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abstandsfeder (9) eine Spiralfeder ist, die mit ihren Enden kolbenseitig und stößelseitig in eine im wesentlichen ringförmige Vertiefung eingeführt ist.

16. Übertragungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) und der Stößel (5) einander gegenüberliegende, vorzugsweise zylindrische, Absätze (18, 19) aufweisen, deren Plateaus Anschlagsflächen für Kolben (7) und Stößel (5) unter Freilassung eines umlaufenden Randrau­ mes bilden.

17. Übertragungsvorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (5) als Tassenstößel mit einem Hydraulikkammer­ abschnitt (Zylinderabschnitt 6) als Kolbenaufnahmeraum ausge­ bildet ist.

18. Übertragungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) ein tassenförmiger Hohlkolben zur Aufnahme einer Kolbenbelastungsfeder (Ventilfeder 4) des gesteuerten Organs (Schaft 3) an der dem Stößel (5) abgewandten Seite ist.

19. Übertragungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) Teil des gesteuerten Organs ist bzw. unmittelbar an einem Teil des gesteuerten Organs (Schaft 3) angeordnet ist.