DE4334310A1 - Ventiltrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb mit hydraulischem Ventil­ spielausgleich, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahr­ zeugen, bestehend aus einem von einem Steuernocken an seinem Boden beaufschlagten tassenförmigen Stößel, welcher mit einem hohlzylin­ drischen Außenmantel seines Hemdes in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes axial beweglich geführt ist, wobei in dessen Innerem ein sich am Boden abstützendes Spielausgleichselement konzentrisch angeordnet ist, das mit seiner dem Boden abgewandten Stirnfläche an einem Schaftende eines Gaswechselventils anliegt, wobei am Schaftende ein Federteller befestigt ist, über dessen Flanschteil sich das Gas­ wechselventil in Schließrichtung an zumindest einer Druckfeder ab­ stützt.

Ein derartiger Ventiltrieb geht aus der DE-A 37 13 751 hervor. Dieser besteht ebenfalls aus einem von einem Nocken an seinem Boden beauf­ schlagten, tassenförmigen Stößel. Das Spielausgleichselement ist konzentrisch im Inneren des Stößels angeordnet und in einer vom Tas­ senhemd sich radial nach innen erstreckenden Hülse axial beweglich geführt. Die Ventilfeder stützt sich an einem mit einem stirnseitigen Ende eines Ventilschaftes verbundenen separaten Federteller ab. Von Nachteil bei dem aus der als gattungsbildend angesehenen DE-A 37 13 751 vorbekannten Ventiltrieb ist es, daß eine Vielzahl von Montage­ schritten beim Motorenhersteller nötig sind, diesen Ventiltrieb zu komplettieren. Der Stößel mit seinem Spielausgleichselement bildet ein separates Bauteil zu dem Ventil mit seinem Federteller. Somit ist es vor Ort notwendig, zuerst das Ventil im Zylinderkopf zu montieren und anschließend den Stößel in eine entsprechende Bohrung des Zylinderkop­ fes einzusetzen. Zudem wirken sich diese separaten Bauteile nachtei­ lig, also erhöhend auf die oszillierenden Massen im Ventiltrieb aus. Dem vorbekannten Dokument sind auch keine Maßnahmen eines Fluchtungs­ fehlerausgleichs zwischen einer Bohrung für die Ventilschaftführung und der Bohrung für den Stößel entnehmbar, da der Ventilteller mit seiner Mantelfläche unmittelbar in der Bohrung des Tassenhemdes des Stößels axial beweglich aufgenommen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitig sind, der insbesondere einfach aufgebaut ist, über weniger Bauteile verfügt und zumindest teilweise komplett vormontiert einge­ baut werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß zumindest der Flanschteil des Feder­ tellers innerhalb des tassenförmigen Stößels angeordnet ist und einen nabenförmigen, sich in Richtung des Bodens erstreckenden Abschnitt zur unmittelbaren Führung des Spielausgleichselements aufweist. Durch diese Ausgestaltung bildet der Federteller gleichzeitig die Führungs­ hülse für das Spielausgleichselement. Zudem gelingt es bei einer separaten Versorgung des Stößels, der auch als Rollenstößel ausgebil­ det sein kann, mit Hydraulikmittel aus dem Zylinderkopf, den Federtel­ ler gleichzeitig als axiale Begrenzungsfläche für einen Vorratsraum für Hydraulikmittel zu nutzen, wozu beim bisherigen Stand der Technik separate Abschlußbleche oder ähnliche Teile notwendig waren. Durch die hier beschriebene Ausgestaltung sind die Teilezahl und der Fertigungs­ aufwand gegenüber vorbekannten Lösungen minimiert. Der Stößel kann komplett vormontiert als eine Baueinheit mit dem Ventil und evtl. mit dem Ventilsitz geliefert werden, bildet also mit diesen eine Baugrup­ pe. Diese Maßnahmen helfen zudem Transportkosten zu senken. Für die Lieferung dieser kompletten Baueinheit wäre es beispielsweise denkbar, den Stößel sowie das Ventil incl. seines Ventilsitzes in einem nicht näher beschriebenen Ventilgehäuse zu montieren und dieses zylindrische Ventilgehäuse in eine komplementäre Bohrung des Zylinderkopfes ein­ zusetzen. Durch die hier beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen ist zudem eine Reduzierung der Masse gegenüber bisher ausgeführten Ventil­ trieben festzustellen, zumal es denkbar ist, den erfindungsgemäßen Federteller aus einem Leichtbauwerkstoff und/oder Kunststoff zu ferti­ gen und ggf. mit entsprechenden Verstärkungseinlagen wie Partikeln/- Fasern oder aufgetragenen Verschleißschutzschichten zu versehen.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter­ ansprüche 2 bis 9 und werden nachfolgend mit ihren Vorteilen näher beschrieben.

Der in Anspruch 2 aufgeführte nabenförmige Abschnitt des Flanschtei­ les, in dem gemäß Anspruch 4 das Spielausgleichselement form- und/oder kraftschlüssig aufgenommen sein kann, geht einteilig vom Federteller aus und ersetzt ohne größeren konstruktiven Aufwand die bisher beim Stand der Technik verwendete separate Führungshülse. Denkbar wäre es jedoch auch, das Spielausgleichselement axial beweglich in dem Ansatz aufzunehmen und die für den Spielausgleich erforderliche Leckrate an hydraulischem Mittel über einen zwischen dem Ansatz und dem Spielaus­ gleichselement dann befindlichen Ringspalt zu realisieren.

Durch den in Anspruch 3 beschriebenen Ringspalt zwischen dem Federtel­ ler und der Innenmantelfläche des Stößels ist auf einfache Art und Weise ein evtl. Mittenversatz der Bohrungen für den Stößel und die Ventilschaftführung ausgleichbar, wobei sich für Lösungen mit einer Versorgung mit hydraulischem Mittel von außen die in den Ansprüchen 5 und 6 beschriebenen Ausgestaltungen anbieten.

In Weiterbildung der Erfindung geht es aus den Ansprüchen 7 und 8 hervor, das Dichtelement entweder als Kolbenring oder als elastische und/oder elastomere Dichtung auszubilden. Für beide Elemente sind standardisierte Massenartikel verwendbar. Vorgesehen ist, diese wahl­ weise einzusetzenden Dichtelemente mit gewisser radialer Vorspannung in einer Ringnut der Mantelfläche des Federtellers anzuordnen, um ein gewisses Radialspiel in der Nut zum Ausgleich des obengenannten Mit­ tenversatzes zu erzielen. Denkbar und in den Schutzumfang mit ein­ bezogen sind auch Lösungen mit einem Dichtelement, welches ein Ein- oder Mehrlippendichtprofil aufweist. Es ist vorgesehen, das Dicht­ element, dessen Anordnung im Federteller und/oder den Federteller oder die Öleinlaßbohrung so auszubilden, daß bei abgesunkener Hydraulik­ einheit (beispielsweise bei Stillstand der Brennkraftmaschine) das Dichtelement die Öleinlaßbohrung verschließt und somit wirkungsvoll ein Zurücklaufen von Hydraulikmittel vermieden ist.

Die in Anspruch 9 beschriebenen Ansätze dienen in zweckmäßiger Ausge­ staltung dazu, den Stößel des erfindungsgemäßen Ventiltriebs auslauf­ sicher zu gestalten. Zudem wird durch den relativ tiefliegenden An­ saugpunkt verhindert, daß Luft oder aufgeschäumtes Hydraulikmittel in das Spielausgleichselement gesaugt wird, was zu den bekannten nach­ teiligen Wirkungen führt. Der sich vom Boden erstreckende Ansatz ist bei dieser Lösung zweckmäßigerweise aus Stahlblech gefertigt, kann jedoch auch als Leichtbau- und/oder Kunststoffelement ausgebildet sein.

Mit in den Schutzumfang dieser Erfindung soll auch eine Lösung ein­ bezogen sein, bei welcher der Federteller einen in etwa M-förmigen Querschnitt aufweist, wobei sein innenliegender Ringabschnitt das Spielausgleichselement einschließt und zwischen dem innenliegenden Ringabschnitt und dem außenliegenden die Ventilfeder angeordnet ist. Dieser Federteller kann als Tiefziehteil ausgebildet sein, wobei sich noch weitere Lösungen anbieten, beispielsweise derartige mit einem trichterförmigen Querschnitt, dessen nockenseitige Stirnfläche über einen Radialflansch verfügt, an dem die Ventilfeder anliegt.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche be­ schränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestal­ tungsbeispiel Offenbarten. Zudem wäre ein Einsatz des erfindungs­ gemäßen Federtellers auch bei mechanischen Stößeln ohne Spielausgleich denkbar. Hierzu müßte lediglich in die Bohrung des nabenförmigen Abschnitts ein entsprechendes Distanzstück eingesetzt werden, über dessen längenmäßige Differenzierung ebenfalls das Spiel im Ventiltrieb eingestellt werden kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ven­ tiltrieb;

Fig. 2 einen Längsschnitt nach Fig. 1, jedoch mit einer Ölversorgung des Spielausgleichselementes von außen und

Fig. 3 eine weitere Gestaltungsvariante mit verbesserter Aus­ laufsicherheit gemäß Fig. 1.

Aus Fig. 1 geht ein Ventiltrieb 1 hervor. Dieser besteht aus einem tassenförmigen Stößel 2, dessen eine Stirnseite durch einen Boden 3 verschlossen ist. Der Boden 3 ist durch einen Steuernocken 4 beauf­ schlagt. Mit seinem hohlzylindrischen Außenmantel 5 seines Hemdes 6 ist der Stößel 2 axial beweglich in einer Bohrung 7 eines Zylinderkop­ fes 8 geführt. Konzentrisch zu dem Hemd 6 ist im Inneren 9 des Stößels 2 ein sich am Boden 3 abstützendes und hydraulisch wirkendes Spielaus­ gleichselement 10 angeordnet. Dieses Spielausgleichselement 10 sitzt mit seiner bodenfernen Stirnfläche 11 auf einem Schaftende 12 eines Gaswechselventils 13 auf. Am Schaftende 12 ist ein Federteller 14 mit einem Flanschteil 14a befestigt, welcher das Schaftende 12 ringförmig umschließt. Eine Druckfeder 15 ist mit ihrem einen Ende 16 an einer Unterseite 17 des Flanschteiles 14a angeordnet und stützt sich ande­ rerseits an einer nicht näher dargestellten Auflagefläche des Zylin­ derkopfes 8 ab. Von einer Stirnseite 18 des Flanschteiles 14a erstreckt sich in Nockenrichtung ein konzentrisch angeordneter, hohl­ zylindrischer Ansatz 19. In einer Bohrung 20 dieses Ansatzes 19 ist das hydraulisch wirkende Spielausgleichselement 10 angeordnet. Durch diese Ausgestaltung bilden, wie einleitend schon dargelegt, der Feder­ teller 14 mit einer ansonsten separaten Führungshülse (hier Ansatz 19) für das Spielausgleichselement 20 eine Baueinheit.

Der in Fig. 1 dargestellte Stößel 2 benötigt zum hydraulischen Spiel­ ausgleich keine Ölversorgung von außen. Hierzu ist ein Ringspalt 21, zwischen einem zueinander relativverschieblichen Innen- und Außen­ element 22, 23 über eine elastische, ringförmige Ausgleichsmembran 24 öldicht umschlossen. Diese Ausgleichsmembran 24 nimmt die für den Spielausgleich aus einem Hochdruckraum (nicht dargestellt) über den Ringspalt 21 während der Hochdruckphase des Stößels 2 gepreßte Menge an Hydraulikmittel auf und dient andererseits als Ölvorratsraum. Vorteilhaft ist, wenn die Ausgleichsmembran 24 derart ausgelegt ist, daß sie einen Vordruck auf die von ihr eingeschlossene Menge an Hy­ draulikmittel realisiert. Zwischen dem Federteller 14 und einer Innen­ mantelfläche 25 des Hemdes 6 ist ein Ringspalt 26 vorgesehen. Durch diesen Ringspalt 26 gelingt es, einen evtl. Mittenversatz zwischen der Bohrung 7 und einer nicht dargestellten Bohrung zur Aufnahme einer Ventilschaftführung für das Gaswechselventil 13 auszugleichen.

Auf eine weitere Beschreibung des Aufbaus und der Wirkungsweise des hier vorgestellten Ventiltriebs, insbesondere eine Beschreibung der Wirkungsweise des Spielausgleichs, wird an dieser Stelle verzichtet, weil dies der Fachwelt allgemein bekannt ist. Anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibungen wird lediglich auf die erfindungswesentlichen Ausgestaltungen bzw. auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung verwiesen.

Aus Fig. 2 kann der Fachmann sich einen Stößel 2, ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten, entnehmen. Dieser ist jedoch nicht hydraulisch autark wirkend ausgelegt, sondern wird über eine Ölzuleitung 27 mit hydraulischem Mittel für den Spielausgleich versorgt. In einer Ringnut 28 einer Mantelfläche 29 des Federtellers 14 ist ein Kolbenring 30 als Dichtelement angeordnet. Dieser Kolbenring 30 ist in Gleitkontakt mit der Innenmantelfläche 25 des Hemdes 6. Durch das Hemd 6, den Boden 3 und die Stirnseite 18 des Flanschteiles 14a ist somit ein Ölvorrats­ raum 31 für hydraulisches Mittel/Öl gebildet.

In Fig. 3 ist ein besonders auslaufsicher gestalteter Stößel 2 für den Ventiltrieb 1 gezeigt. Hierzu erstreckt sich von einem Randbereich 32 der Stirnseite 18 des Flanschteiles 14a in Nockenrichtung ein weiterer ringförmiger Ansatz 33. Durch diesen ist ein Zurücklaufen von Hydraulikmittel über eine Ölzulaufbohrung 35 in die Zuleitung 30 verhindert. Des weiteren erstreckt sich ausgehend vom Boden 3 in nockenferne Richtung ein weiterer ringförmiger Ansatz 34 in den Ölvor­ ratsraum 31. Durch diesen Ansatz 34 ist gewährleistet, daß das Öl aus dem unteren Bereich des Ölvorratsraumes gesaugt wird und so die Wahr­ scheinlichkeit des nachteiligen Ansaugens von Luft stark vermindert ist.

Bezugszeichenliste

1 Ventiltrieb
2 Stößel
3 Boden
4 Steuernocken
5 Außenmantelfläche
6 Hemd
7 Bohrung
8 Zylinderkopf
9 Inneres
10 Spielausgleichselement
11 Stirnfläche
12 Schaftende
13 Gaswechselventil
14 Federteller
14a Flanschteil
15 Druckfeder
16 Ende
17 Unterseite
18 Stirnseite
19 Ansatz, Abschnitt
20 Bohrung
21 Ringspalt
22 Innenelement
23 Außenelement
24 Ausgleichsmembran
25 Innenmantelfläche
26 Ringspalt
27 Ölzuleitung
28 Ringnut
29 Mantelfläche
30 Kolbenring, Dichtelement
31 Ölvorratsraum
32 Randbereich
33 Ansatz
34 Ansatz
35 Ölzulaufbohrung.

Claims (9)

1. Ventiltrieb (1) mit hydraulischem Ventilspielausgleich, insbesonde­ re für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem von einem Steuernocken (4) an einem Boden (3) beaufschlagten tassen­ förmigen Stößel (2), welcher mit einem hohlzylindrischen Außenmantel (5) seines Hemdes (6) in einer Aufnahmebohrung (7) eines Zylinderkop­ fes (8) axial beweglich geführt ist, wobei in dessen Innerem (9) ein sich am Boden (3) abstützendes Spielausgleichselement (10) konzen­ trisch angeordnet ist, das mit seiner dem Boden (3) abgewandten Stirn­ fläche (11) an einem Schaftende (12) eines Gaswechselventils (13) anliegt, wobei am Schaftende (12) ein Federteller (14) befestigt ist, über dessen Flanschteil (14a) sich das Gaswechselventil (13) in Schließrichtung an wenigstens einer Druckfeder (15) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Flanschteil (14a) des Federtellers (14) innerhalb des tassenförmigen Stößels (2) angeordnet ist und einen nabenförmigen, sich in Richtung des Bodens (3) erstreckenden Abschnitt (19) zur unmittelbaren Führung des Spielausgleichselementes (10) aufweist.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der naben­ förmige Abschnitt (19) aus einem an der Stirnseite (18) des Flansch­ teiles (14a) konzentrisch angeordneten, hohlzylindrischen Ansatz be­ steht, in dessen Bohrung (20) das Spielausgleichselement (10) geführt ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Federteller (14) und einer Innenmantelfläche (25) des Stößels (2) ein radiales Spiel vorgesehen ist, daß das Spielausgleichselement (10) hydraulisch autark wirkend ausgebildet ist und daß ein Ringspalt (26) zwischen Innen- und Außenelement (22, 23) des Spielausgleichselementes (10) über eine elastische und/oder elastomere Ausgleichsmembran (24) öldicht umschlossen ist.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel­ ausgleichselement (10) in der Bohrung (20) des Ansatzes (19) des Federtellers (14) form- und/oder kraftschlüssig aufgenommen ist.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder­ teller (14) dichtend im Inneren (9) des Stößels (2) geführt ist und gemeinsam mit dem Stößel (2) einen das Spielausgleichselement (10) umgebenden ringförmigen Ölvorratsraum (31) bildet.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder­ teller (14) an seiner Mantelfläche (29) mit wenigstens einem ringför­ migen Dichtelement (30) versehen ist, wobei das Dichtelement (30) in Gleitkontakt mit einer Innenmantelfläche (25) des Hemdes (6) des Stößels (2) ist.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dicht­ element (30) als Kolbenring ausgebildet ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dicht­ element (30) als elastische und/oder elastomere Dichtung ausgebildet ist.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich von einem Randbereich (32) der Stirnseite (18) des Flanschteiles (14a) ein sich in Nockenrichtung erstreckender, ringförmiger und konzentrischer zweiter Ansatz (33) erstreckt und/oder daß vom Boden (3) des Stößels (2) in Richtung zum Inneren (9) des Stößels (2) hin wenigstens ein ringförmiger Ansatz (34) ausgeht.