DE4442057B4

DE4442057B4 - Hydraulische Spielausgleichsvorrichtung

Info

Publication number: DE4442057B4
Application number: DE4442057A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Philipps; Werner Bretting; Peter Sailer; Dieter Schmidt
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2014-11-26
Also published as: DE4442057A1

Abstract

Hydraulische Spielausgleichsvorrichtung für Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen, insbesondere für Abstützelemente (1) und Rollenstößel (21), bestehend aus einem in einer Bohrung (4, 44) eines hülsenförmigen Gehäuses (2, 22) axial beweglichen sowie entlang einer Querebene in einen oberen und unteren Abschnitt (5b, 23b; 5a, 23a) geteilten Kolben (5, 23), welcher untere Abschnitt (5a, 23a) mit seinem einen Ende (6, 24) über die Kraft wenigstens einer Druckfeder (7, 25) gegen einen Boden (8, 26) des Gehäuses (2, 22) abgestützt ist, wobei zwischen dem einen Ende (6, 24) und dem Boden (8, 26) ein Hochdruckraum (9, 27) verläuft, der mit einem im Kolben (5, 23) eingeschlossenen zentrischen Ölvorratsraum (10, 28) über ein Rückschlagventil (11, 34) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der obere Abschnitt (5b, 23b) aus dünnwandigem, tiefgezogenen Stahlblech mit einer gleichbleibenden Wandstärke hergestellt ist, wobei beide Abschnitte (5b, 23b; 5a, 23a) in etwa die gleiche Wandstärke haben und der untere Abschnitt (5a, 23a) ungekuppelt...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spielausgleichsvorrichtung für Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen, insbesondere für Abstützelemente und Rollenstößel, nach den Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine derartige Spielausgleichsvorrichtung geht aus der DE-A 42 34 868 A1 hervor. Deren Kolben ist zweigeteilt ausgebildet, wobei ein oberer mit einem unteren Abschnitt durch eine relativ aufwändige Fügeverbindung gekoppelt ist. Zudem ist festzustellen, dass der obere Abschnitt massiv hergestellt ist und insbesondere im Kopfbereich eine zu große Wandstärke hat. Gleichzeitig ist ein Außenmantel des Kolbens sowie ein Außenmantel des den Kolben umschließenden Gehäuses in einem für eine Querkrafteinleitung wichtigen oberen Abschnitt nicht glattflächig hergestellt. Der Kolben hat beispielsweise beim Eintauchen in das Gehäuse durch dessen abgesetzten Kopf eine verkürzte Führungslänge. Ähnliches gilt für das Gehäuse bei dessen Einbau in eine Aufnahme der Brennkraftmaschine.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spielausgleichsvorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, bei welcher die zitierten Nachteile beseitigt sind, die insbesondere einfach und billig herstellbar ist und gut die eingeleiteten Querkräfte aufnehmen kann:
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Somit liegt eine Spielausgleichsvorrichtung vor, der nicht mehr die aufgezeigten Nachteile immanent sind. Das Gehäuse und der Kolben haben eine erhöhte Führungslänge. Dies führt dazu, dass die eingeleiteten Querkräfte gut von diesen aufgenommen werden können, wobei sich der obere Abschnitt des jeweiligen Kolbens sehr leicht fertigen lässt. Gleichzeitig kann der gesamte Kolben kostengünstig gefertigt werden. Die glattflächige Ausgestaltung des oberen Abschnitts des Kolbens gestattet zudem eine Erhöhung dessen Ölaufnahmevolumens. Gleichzeitig sind die auftretenden Spannungen minimiert.

Zur zusätzlichen Reduzierung der Gesamtmasse des hier beschriebenen Elements ist es weiterhin vorgeschlagen, den unteren Abschnitt des Kolbens mit einer Wanddicke auszugestalten, die in etwa der des oberen Abschnitts entspricht.

Durch das vorgeschlagene einfache Aufeinanderstellen der Abschnitte ist ein weiterer Beitrag zur Senkung der Fertigungskosten geleistet. Es kann auf die ansonsten praktizierten Schweiß- oder ähnlichen Verbindungsarten, auch Fügen, verzichtet werden.

Wegen der erfindungsgemäß glattflächigen Ausbildung des Gehäuses, wie oben genannt, kann dieses bis zu seiner Stirnfläche vollständig in einer Bohrung eines Zylinderkopfes integriert werden, wodurch ebenfalls dessen Führungslänge erhöht ist. Der untere Abschnitt des Kolbens wird vorteilhaft in einem Fließpressverfahren gefertigt, jedoch ist es auch denkbar, beide Kolbenteile einteilig herzustellen.

Mit in den Schutzumfang dieser Erfindung einbezogen ist auch eine Lösung, bei der anstatt des tiefgezogenen Stahlblechs für den oberen Abschnitt ein fließgepresster Rohrabschnitt verwendet wird. Dieser bzw. der tiefgezogene Abschnitt können dann auch zumindest im Bereich des Endes (Kopfes) mit ansteigender Wandstärke vorliegen bzw. rolliert sein. Wichtig in diesem Zusammenhang ist auf jeden Fall die Spanlosherstellung des oberen Abschnittes.

Die rollierten Umfangsnuten im oberen Abschnitt gemäß Anspruch 3 wirken sich zusätzlich versteifend aus und gestatten es, dessen Festigkeit zu erhöhen. Gleichzeitig gelingt es durch diese Maßnahme besonders gut, die Wandstärke, zumindest des oberen Abschnitts, bis auf den Bereich ≤ 1,2 mm wie in Anspruch 2 aufgeführt abzusenken. Ggf. können auch Sicken angewendet werden.

Nicht näher beschriebene Ölrücklaufsicken aus dem Hochdruckraum in den zentrischen Ölvorratsraum können wahlweise in der Kolben- bzw. Gehäusewandung appliziert werden, wobei diese vorteilhaft in einem spanlosen Verfahren wie Prägen gefertigt werden.

Nach Anspruch 4 ist es vorgesehen, im oberen Abschnitt des Kolbens zumindest eine Entlüftungsbohrung anzuordnen. Durch diese wird mit einfachen Mitteln ein Entweichen der evtl. in der Versorgungsgalerie sowie im Element befindlichen Luftmenge gestattet und somit ein unnötiges Verschäumen von Hydrauliköl mit Luft vermieden.

Die Ansprüche 5 und 6 betreffen einfache Maßnahmen einer Ölzuführung zum Hydraulikelement. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Ansaugung von Hydraulikmittel in den zentrischen Ölvorratsraum möglichst tiefliegend, so wie in Anspruch 6 unmittelbar beschrieben, realisiert wird.

Ein evtl. Auseinanderfallen der Kolbenteile, insbesondere während deren Transports, kann durch die in Anspruch 7 beschriebene Maßnahme verhindert werden.

Denkbar ist es auch, zumindest einige der Elementbauteile aus einem Kunststoff bzw. Leichtbauwerkstoff herzustellen. Gegebenenfalls können geeignete Einlagerungen, beispielsweise glasfaserartige, zur Erhöhung der Festigkeit herangezogen werden.

Die erfindungsgemäße Spielausgleichsvorrichtung kann auch bei Flachstößeln sowie bei den an sich bekannten Kipphebeleinsteckelementen bzw. bei allen Elementen, über die es gelingt, im Ventiltrieb ein auftretendes Spiel hydraulisch auszugleichen, angewendet werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch ein Abstützelement mit hydraulischer Spielausgleichsvorrichtung und

2 einen Längsschnitt durch einen Rollenstößel mit hydraulischer Spielausgleichsvorrichtung.

Aus 1 geht ein Abstützelement 1 für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine hervor. Das Abstützelement 1 weist ein hülsenförmiges Gehäuse 2 auf. Mit einem Außenmantel 3 des Gehäuses 2 ist das Abstützelement 1 ortsfest in einer nicht dargestellten Bohrung eines Zylinderkopfes angeordnet. In einer Bohrung 4 des Gehäuses 2 verläuft axial beweglich ein zweigeteilter Kolben 5. Dieser Kolben 5 besteht aus einem unteren und einem oberen Abschnitt 5a und 5b. Der untere Abschnitt 5a ist mit seinem einen Ende 6 über eine Druckfeder 7 gegenüber einem Boden 8 des Gehäuses 2 abgestützt. Zwischen dem Ende 6 des unteren Abschnitts 5a und dem Boden 8 verläuft ein Hochdruckraum 9. Dieser Hochdruckraum 9 ist integraler Bestandteil einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung des Kolbens 5. Gleichzeitig verläuft im Inneren des Kolbens 5 ein zentrischer Ölvorratsraum 10, der über ein Rückschlagventil 11 in an sich bekannter Weise mit dem Hochdruckraum 9 kommuniziert. Ein weiteres Ende 12 des Kolbens 5, welches am oberen Abschnitt 5b dieses angeordnet ist, ist von einem Ende eines nicht dargestellten Schlepphebels beaufschlagt. Das Ende 12 kann ebenfalls als Kugelkopf ausgebildet sein, der in einer nicht dargestellten Pfanne des hier erwähnten Schlepphebels eine Aufnahme findet.
Im oberen Abschnitt 5b sowie im Gehäuse 2 sind Radialbohrungen 13, 14 für einen Öldurchtritt zum zentrischen Ölvorratsraum 10 angeordnet. Gleichzeitig weist der obere Abschnitt 5b im Bereich seiner Radialbohrung 13 eine Umfangs nut 15 auf, welche sich vom Außenmantel 16 des Kolbens 5 radial nach innen erstreckt. Diese Umfangsnut 15 garantiert eine sichere Ölversorgung des zentrischen Ölvorratsraumes 10 bei allen Hubsituationen des Kolbens 5 sowie Verdreh- bzw. Einbaulagen.
Der obere Abschnitt 5b ist zumindest in dem Bereich seines Außenmantels 16 glattflächig ausgebildet, der von der Stirnfläche 17 des Gehäuses 2 während seiner Hubbewegung geschnitten wird. Hierdurch ist, wie eingangs dargelegt, die Führungslänge des Kolbens 5 im Gehäuse 2 verbessert. Gleichzeitig ist es vorgesehen, zumindest den oberen Abschnitt 5b des Kolbens 5 in einem Tiefziehverfahren aus Stahlblech mit gleichbleibender Wandstärke zu fertigen. Auch ist das Gehäuse 2 in seinem oberen Bereich glattflächig gestaltet, da auf die beim Stand der Technik ansonsten allgemein verwendete Haltekappe verzichtet werden kann. Somit ist über den relativ glattflächigen Außenmantel 3 des Gehäuses 2 ebenfalls eine gegenüber dem Stand der Technik erheblich verlängerte Führungslänge geschaffen.
Beide Kolbenabschnitte 5b und 5a sind unter Verzicht auf eine Schweißverbindung mit ihren Stirnflächen 18, 19 im Gehäuse 2 einfach aufeinander gestellt. Dies beeinträchtigt in keiner Art und Weise die Abstützfunktion des gesamten Elements 1, da durch die Druckfeder 7 sowie durch den nicht dargestellten und nockenbeaufschlagten Schlepphebel beide Abschnitte 5a und 5b in ständiger Anlage zueinander gehalten sind.
Zur Versteifung des ansonsten relativ dünnwandig gegenüber dem Stand der Technik ausgebildeten Kolbens 5 können in diesem auch nicht näher dargestellte weitere Versteifungssicken appliziert werden.
Am oberen Ende 12 des oberen Abschnitts 5b ist eine Entlüftungsöffnung 20 vorgesehen. Durch diese kann sich evtl. im zentrischen Ölvorratsraum 10 befindende Luft ins Freie geleitet werden.
Für evtl. Schrägeinbauten kann auch an diesem Abstützelement 1 für seinen Kolben 5 bzw. das Gehäuse 2 eine nicht näher beschriebene Verdrehsicherung geschaffen werden.
Aus 2 kann der Fachmann sich einen Rollenstößel 21 entnehmen. Dieser Rollenstößel 21 besteht aus einem hülsenförmigen Gehäuse 22. In dem Gehäuse 22 verläuft, wie zu vorheriger Figur beschrieben, ein axial beweglicher Kolben 23. Dieser Kolben 23 besteht wiederum aus einem unteren und einem oberen Abschnitt 23a und 23b. Der Kolben 23 stellt einen integralen Bestandteil einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung dar. Ein unteres Ende 24 des unteren Abschnitts 23a ist von einer Druckfeder 25 beaufschlagt, die sich anderenends gegen einen Boden 26 des Gehäuses 22 abstützt. Axial zwischen diesem Ende 24 und dem Boden 26 verläuft ein an sich bekannter Hochdruckraum 27 für Hydraulikmittel. Gleichzeitig schließt der Kolben 23 einen zentrischen Ölvorratsraum 28 ein, welcher über eine Radialbohrung 29 und eine Radialbohrung 30 im Gehäuse 22 mit Hydraulikmittel versorgt wird. Ein Ende 31 des Gehäuses 22 ist mit einer Rolle 32 versehen, die einem unmittelbaren Nockenkontakt dient. Ein weiteres Ende 33 des Rollenstößels 21 kommuniziert dabei mit einem Ende eines nicht dargestellten Kipphebels.
Die Räume 28 und 27 sind wiederum über ein Rückschlagventil 34 hydraulisch verbunden. Das Gehäuse 22 ist von einem weiteren Ölvorratsraum 35 partiell umschlossen. Der Ölvorratsraum 35 wird dabei nach außen durch ein dünnwandiges Blechteil 36 begrenzt. Um ein unnötiges Ansaugen von Luft in den zentrischen Ölvorratsraum 28 zu vermeiden, ist das Gehäuse 22 im Bereich des ringförmigen Ölvorratsraums 35 von einem Ringteil 37 begrenzt. Im Ringteil 37 verläuft in Axialrichtung wenigstens ein Kanal 38 zur Ölzufuhr zum zentrischen Ölvorratsraum 28. Der Kanal 38 weist dabei einen Einlas 39 in der Nähe des Bodens 26 auf.
Als Verliersicherung bzw. als Wegbegrenzung für den oberen Abschnitt 23b des Kolbens 23 ist zwischen diesem und dem Gehäuse 22 ein ringförmiges Element 40, beispielsweise ein metallischer Sicherungsring, positioniert.
Der Kolben 23 nach 2 ist in Übereinstimmung mit dem Kolben 5 der 1 an seinem Außenmantel 41 zumindest im oberen Bereich glattflächig ausgebildet. Somit verfügt der Kolben 23 in seinem oberen Abschnitt 23b über eine gegenüber dem Stand der Technik erheblich verbesserte Führungslänge. Gleichzeitig finden die weiteren erfindungsgemäßen Maßnahmen, so wie zur 1 beschrieben, Anwendung.
Über ein einen Außenmantel 42 des Blechteils 36 überragendes Sicherungselement 43 ist der Rollenstößel 21 verdrehgesichert in seiner nicht dargestellten Aufnahmebohrung angeordnet.

1: Abstützelement
2: Gehäuse
3: Außenmantel
4: Bohrung
5: Kolben
5a: unterer Abschnitt
5b: oberer Abschnitt
6: Ende
7: Druckfeder
8: Boden
9: Hochdruckraum
10: zentrischer Ölvorratsraum
11: Rückschlagventil
12: Ende
13: Radialbohrung
14: Radialbohrung
15: Umfangsnut
16: Außenmantel
17: Stirnfläche
18: Stirnfläche
19: Stirnfläche
20: Entlüftungsöffnung
21: Rollenstößel
22: Gehäuse
23: Kolben
23a: unterer Abschnitt
23b: oberer Abschnitt
24: Ende
25: Druckfeder
26: Boden
27: Hochdruckraum
28: Ölvorratsraum
29: Radialbohrung
30: Radialbohrung
31: Ende
32: Rolle
33: Ende
34: Rückschlagventil
35: Ölvorratsraum
36: Blechteil
37: Ringteil
38: Kanal
39: Einlas
40: Element
41: Außenmantel
42: Außenmantel
43: Sicherungselement
44: Bohrung
45: Stirnfläche
46: Außenmantel
47: Umfangsnut

Claims

Hydraulische Spielausgleichsvorrichtung für Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen, insbesondere für Abstützelemente (1) und Rollenstößel (21), bestehend aus einem in einer Bohrung (4, 44) eines hülsenförmigen Gehäuses (2, 22) axial beweglichen sowie entlang einer Querebene in einen oberen und unteren Abschnitt (5b, 23b; 5a, 23a) geteilten Kolben (5, 23), welcher untere Abschnitt (5a, 23a) mit seinem einen Ende (6, 24) über die Kraft wenigstens einer Druckfeder (7, 25) gegen einen Boden (8, 26) des Gehäuses (2, 22) abgestützt ist, wobei zwischen dem einen Ende (6, 24) und dem Boden (8, 26) ein Hochdruckraum (9, 27) verläuft, der mit einem im Kolben (5, 23) eingeschlossenen zentrischen Ölvorratsraum (10, 28) über ein Rückschlagventil (11, 34) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der obere Abschnitt (5b, 23b) aus dünnwandigem, tiefgezogenen Stahlblech mit einer gleichbleibenden Wandstärke hergestellt ist, wobei beide Abschnitte (5b, 23b; 5a, 23a) in etwa die gleiche Wandstärke haben und der untere Abschnitt (5a, 23a) ungekuppelt auf den oberen Abschnitt (5b, 23b) gestellt ist, wobei ein Außenmantel (16, 41) des oberen Abschnitts (5b, 23b), der zwischen einem Minimal- und einem Maximalhub aus dem Gehäuse (2, 22) austritt, glattflächig und unmittelbar vom Durchmesser der Bohrung (4, 44) umschlossen sowie ein Außenmantel (3, 46) des Gehäuses (2, 22), zumindest nahe einer dem Boden (8, 26) abgewandten Stirnfläche (17, 45), ebenfalls glattflächig ist.
Spielausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (5b, 23b; 5a, 23a) eine Wandstärke von ≤ 1,2 mm besitzen.
Spielausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2, 22) und oberen Abschnitt (5b, 23b) des Kolbens (5, 23) zumindest eine Radialbohrung (14, 30; 13, 29) für einen Ölübertritt in den zentrischen Ölvorratsraum (10, 28) vorgesehen ist, welche im oberen Abschnitt (5b, 23b) in einer rollierten Umfangsnut (15, 47) dessen Außenmantels (16, 41) verläuft.
Spielausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (5b) des Kolbens (5) wenigstens eine Entlüftungsöffnung (20) hat.
Spielausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) im Bereich des Kolbens (23) von einem weiteren Ölvorratsraum (35) ringförmig umfasst ist, der nach außen von einem dünnwandigen Blechteil (36) begrenzt ist, dass mit dem Gehäuse (22) verbunden ist.
Spielausgleichsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Ölvorratsraum (35) radial nach innen durch ein unmittelbar am Gehäuse (22) anliegendes Ringteil (37) begrenzt ist, in welchem wenigstens ein Kanal (38) mit einem Einlass (39) nahe dem Boden (26) des Gehäuses (22) für einen Ölübertritt zu dem zentrischen Ölvorratsraum (28) geschaffen ist.
Spielausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem oberen Abschnitt (23b) und dem Gehäuse (22) wenigstens ein ringförmiges Element (40) als Anschlagelement appliziert ist.