DE4225012C1 - Hydraulic actuator for lifting valve with pressurised oil piston - has play compensation piston, located between working piston and valve, and loaded by compression spring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungselement für ein Hubventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE 38 09 954 C1 ist eine hydraulische Ventilbetätigung für ein Hubventil bekannt, in der ein Hydraulikkolben auf ein Hubventil wirkt.

Es ist nachteilig, daß bei dieser Einrichtung zur Ventilbetä­ tigung eine zusätzliche Zuleitung von Drucköl für den Spiel­ ausgleich erforderlich ist. Weiterhin ist es an dieser Ein­ richtung nachteilig, daß pro Hubventil zwei Kolben unter­ schiedlichen Durchmessers direkt in dem Zylinderkopfgehäuse aufgenommen sind. Diese Anordnung bedingt eine aufwendige Feinbearbeitung des Zylinderkopfes, wobei ein Schaden an einer Gleitfläche der Ventilbetätigung zur Zerstörung des gesamten Zylinderkopfgehäuses führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leicht fertigba­ res hydraulisches Betätigungselement mit Spielausgleich für ein Hubventil darzustellen, welches mit minimalem Aufwand und nur einem Druckölanschluß im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine montierbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruches 1 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen kenn­ zeichnen.

Dabei bilden der Arbeitskolben und der Spielausgleichskolben in Verbindung mit zwei Rückschlagventilen einen Wirkverband, der in dem im Zylinderkopfgehäuse befestigten Führungsgehäuse ver­ schiebbar aufgenommenen ist und mit einem Druckölanschluß so­ wohl die eigentliche Hubbewegung des Hubventiles als auch den Spielausgleich realisiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt ein hydraulisches Betätigungselement für ein Hubventil in einer vergrößerten Schnittdarstellung.

In einem in der Darstellung angedeuteten und mit dem Bezugs­ zeichen 1 bezeichneten Zylinderkopfgehäuse einer Brennkraftma­ schine ist ein erfindungsgemäßes hydraulisches Betätigungsele­ ment 2 für ein Hubventil 3 befestigt, wobei von dem Hubventil 3 nur das Ende des Ventilschaftes sichtbar ist.

Die äußere Gestalt des Betätigungselementes 2 wird durch ein Führungsgehäuse 4 gebildet, welches im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel mit einem Außengewinde 5 versehen und in das Zy­ linderkopfgehäuse 1 eingeschraubt ist, wobei eine Stirnseite des Führungsgehäuses 4 an eine Druckölleitung 6 angrenzt und diese mittels einer am Zylinderkopfgehäuse 1 anliegenden Dichtfase 7 abdichtet.

Darüber hinaus sind im Rahmen der Erfindung weitere Möglich­ keiten der Befestigung des Betätigungselementes 2 und der Ab­ dichtung gegenüber der Druckölleitung 6 denkbar.

Das Führungsgehäuse 4 umschließt eine zentrische, zum Hubventil offene Führungsbohrung 8, deren geschlossene Seite mit einer Stirnfläche 9 abschließt, in die eine Anschlußbohrung 10 für die Verbindung mit der Druckölleitung 6 einmündet.

In dieser Führungsbohrung 8 ist ein Arbeitskolben 11 längsver­ schiebbar aufgenommen. Die der Anschlußbohrung 10 zugewandte Seite des Arbeitskolbens 11 weist einen zentrischen, am Ar­ beitskolben 11 angearbeiteten Drosselzapfen 12 auf, welcher in der Ruhestellung des Betätigungselementes 2 in die in ihrem Endbereich als eine kalibrierte Drosselbohrung 13 ausgeführte Druckölleitung 6 hineinragt. Der Drosselzapfen 12 ist von einer kreisringförmigen Druckfläche 14 umgeben, wobei der Bereich zwischen der Druckfläche 14 und der Stirnfläche 9 der Füh­ rungsbohrung 8 einen Druckraum 15 einschließt.

Im weiteren ist in dem Arbeitskolben 11 eine zentrische Durch­ führung 16 mit einem Rückschlagventil 17 angeordnet, wobei das Rückschlagventil 17 die Strömungsrichtung zur Druckölleitung 6 sperrt.

Stromab des Dichtsitzes 18 des Rückschlagventiles 17 sind ra­ diale Verbindungskanäle 19 zwischen der Durchführung 16 und dem Druckraum 15 angeordnet.

Zur Ansteuerung des Hubventiles wird mittels einer nicht dar­ gestellten Steuereinrichtung dem Betätigungselement 2 über die Druckölleitung 6 eine definierte Menge an Drucköl aus einem Druckspeicher zugeführt. Dieses Drucköl strömt über die An­ schlußbohrung 9, die Durchführung 16, das Rückschlagventil 17 und die Verbindungskanäle 19 in den Druckraum 15 und bewegt den Arbeitskolben 11 in Öffnungsrichtung des Hubventils 3. Dieser Weg über das Rückschlagventil 17 wird so lange durchströmt, bis der Drosselzapfen 12 aus der Drosselbohrung 13 austritt und damit den direkten Weg aus der Anschlußbohrung 10 in den Druckraum 15 freigibt.

Zum Schließen des Hubventiles 3 öffnet die Steuereinrichtung einen Rücklauf und eine nicht dargestellte Ventilfeder schließt des Hubventil 3 indem der Arbeitskolben 11 unter Verdrängen des Drucköles in Richtung der Ausgangsstellung zurückbewegt wird.

Das Drucköl strömt dabei zunächst aus den Druckraum 15 über die Anschlußbohrung 10 direkt in die Druckölleitung 6.

Infolge des in dieser Strömungsrichtung geschlossenen Rück­ schlagventiles 17 verringert sich beim Eintritt in des Dros­ selzapfens 12 in die Drosselbohrung 13 der durchströmbare Querschnitt auf einen Ringspalt 20 zwischen Drosselzapfen 12 und Drosselbohrung 13 und verringert infolge des vergrößerten Strömungswiderstandes die Schließgeschwindigkeit des Hubven­ tiles 3. Dieser dadurch erzielte Effekt eines "weiches" Auf­ setzens des Hubventiles 3 auf seinem Ventilsitz kann durch eine entsprechende Gestaltung des Ringspaltes 20 optimiert werden. So kann z. B. der Drosselzapfen 12 oder die Drosselbohrung 13 konisch ausgeführt sein, wodurch sich der Ringspalt 20 bei zu­ nehmender Eintauchtiefe des Drosselzapfens 12 in die Drossel­ bohrung 13 verengt und die Schließgeschwindigkeit des Hubven­ tiles 3 bei Annäherung an die Schließstellung kontinuierlich verringert.

Der aus zwei Einzelteilen zusammengefügte, im dargestellten Ausführungsbeispiel zusammengeschweißte Arbeitskolben 11 ver­ längert sich hubventilseitig in einem zylindrischen Anschluß­ teil 21 mit einem verminderten Durchmesser, wobei in dem zwi­ schen dem Anschlußteil 21 und der Führungsbohrung 8 gebildeten Raum ein paßgenauer, hohlzylindrisch ausgebildeter Führungs­ schaft 22 eines topfförmigen Spielausgleichskolbens 23 axial verschiebbar aufgenommen ist. Der geschlossene Kolbenboden 24 des Spielausgleichskolbens 23 liegt direkt an dem Ventilschaft des Hubventiles 3 an.

In einem vom Spielausgleichskolben 23 und dem Anschlußteil 21 des Arbeitskolbens 11 umschlossenen Ausgleichsraum 25 ist eine Druckfeder 26 angeordnet, die entsprechend ihrer Vorspannung den Spielausgleichskolben 23 ständig in Richtung zum Hubventil 3 belastet, so daß bei geschlossenen Hubventil 3 und Druckent­ lastung der Druckölleitung 6 der Arbeitskolben 11 in seiner oberen Endstellung und der Spielausgleichskolben 23 an dem Hubventil 3 anliegend gehalten ist. Zwischen der Durchführung 16 und dem Ausgleichsraum 25 ist ein ebenfalls als Rückschlag­ ventil ausgebildetes Ausgleichsventil 27 angeordnet, so daß eine Ölzuführung in den Ausgleichsraum 25 erfolgen kann, wäh­ rend ein Rücklauf aus dem Ausgleichsraum 25 über das Aus­ gleichsventil 27 gesperrt ist.

Eine Hubbewegung des Arbeitskolbens 11 setzt sich also über den, aufgrund der inkompressiblen Ölfüllung nicht zusammen­ drückbaren Ausgleichsraum 25 auf den Spielausgleichskolben 23 und damit unmittelbar auf das Hubventil 3 fort. Die dabei auftretenden Leckölverluste des Ausgleichsraumes 25, welche zu einer Verkürzung des aus Arbeitskolben 11 und Spielausgleichs­ kolben 23 gebildeten Wirkverbandes führen, werden bei ge­ schlossenen Hubventil 3 wieder ausgeglichen, indem durch die Druckfeder 26 die maximale Länge dieses Wirkverbandes wieder hergestellt wird und dabei die Menge des abgeströmten Lecköls über das Ausgleichsventil 27 und das Rückschlagventil 17 aus der Druckölleitung 6 wieder aufgefüllt wird.

Claims (4)

1. Hydraulisches Betätigungselement für ein Hubventil mit einem mit Drucköl beaufschlagbaren und in Öffnungsrichtung wirkenden Arbeitskolben, der auf der dem Hubventil abgewandeten Seite einen Druckraum aufweist, wobei eine Druckölzuleitung mit dem Druckraum über eine in Richtung zum Druckraum durchströmbare Verbindung sowie über einen in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens drosselbaren Rückströmquerschnitt verbunden ist, und wobei der Arbeitskolben mittels eines Spielaus­ gleichskolbens, welcher zum Arbeitskolben in einer Wirkverbin­ dung steht, in einer zum Hubventil spielfreien Lage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spielausgleichskolben (23) zwischen Arbeitskolben (11) und Hubventil (3) angeordnet ist, wobei in einem zwischen Ar­ beitskolben (11) und Spielausgleichskolben (23) angeordneten Ausgleichsraum (25) eine den Spielausgleichskolben (23) in Richtung gegen das Hubventil (3) belastende Druckfeder (26) angeordnet ist.

2. Hydraulisches Betätigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (11) und der Spielausgleichskolben (23) in einem im Zylinderkopfgehäuse (1) befestigten hohlzylin­ drischen Führungsgehäuse (4) aufgenommen sind.

3. Hydraulisches Betätigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (25) mit dem Druckraum (15) über ein nur in Richtung zum Ausgleichsraum (25) durchströmbares Aus­ gleichsventil (27) verbunden ist.

4. Hydraulisches Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Arbeitskolben (11) ein in eine Drosselbohrung (13) der Druckölleitung (6) ragbarer Drosselzapfen (12) angearbeitet ist, wobei ein zwischen Drosselzapfen (12) und Drosselbohrung (13) bestehender Ringspalt (20) einen Rückströmquerschnitt bil­ det und in Abhängigkeit der Eintauchtiefe des Drosselzapfens (12) in die Drosselbohrung (13) die Rückströmung beim Schließen des Hubventiles (3) drosselt.