DE69001950T2

DE69001950T2 - Hydraulic ram.

Info

Publication number: DE69001950T2
Application number: DE90304249T
Authority: DE
Inventors: Flavio Rigamonti
Original assignee: Eaton Engine Lifters SpA
Current assignee: Eaton Engine Lifters SpA
Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2010-04-21
Also published as: EP0395311A1; IT8920213A0; IT1230011B; DE69001950D1; EP0395311B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Stößel zur Aufnahme von Spiel zwischen einem Antriebsnocken und dem Schaft eines Ventils, und zwar sobald wie möglich nach einem Start, sogar nach einer gewissen Ruheperiode eines Verbrennungsmotors.The present invention relates to a hydraulic tappet for taking up clearance between a drive cam and the stem of a valve as soon as possible after a start, even after a certain rest period, of an internal combustion engine.

Bekannte hydraulische Stößel weisen im wesentlichen einen ersten, äußeren Teil und einen zweiten, inneren Teil auf, wobei der erste, äußere Teil mit dem Antriebsnocken in Eingriff steht und ein inneres Reservoir, wo sich das Öl sammelt, und ein äußeres Reservoir aufweist, das mit dem inneren Reservoir über eine Öffnung verbunden ist, und wobei der zweite, innere Teil innerhalb des ersten Teils teleskopartig gleitet und mit dem Ventilschaft in Kontakt steht, wobei diese teleskopartige Anordnung des ersten Teils innerhalb des zweiten Teils eine Hochdruckkammer mit variabler Kapazität vorsieht, die auf unidirektionale Weise mit dem inneren Reservoir in Verbindung steht, zum Beispiel über ein Kugelventil.Known hydraulic tappets essentially comprise a first outer part and a second inner part, the first outer part engaging the drive cam and having an inner reservoir where the oil collects and an outer reservoir connected to the inner reservoir via an opening, and the second inner part sliding telescopically within the first part and in contact with the valve stem, this telescopic arrangement of the first part within the second part providing a high pressure chamber of variable capacity communicating in a unidirectional manner with the inner reservoir, for example via a ball valve.

Einer der Nachteile dieser Art von Stößel ist die Tatsache, daß, wenn der Motor für einige Zeit abgeschaltet gewesen ist, das Öl aus der Hochdruckkammer zu dem äußeren Reservoir abläuft, indem es durch ein Leckgebiet hindurchgeht, was zum Kollaps der teleskopartigen Anordnung führt. Daher kann, wenn der Motor wieder gestartet wird, wegen der Expansion die Ölmenge, die die Hochdruckkammer erreicht, ungenügend sein. Dies rührt von der Tatsache her, daß, obwohl ein Einweg-Kugelventil zwischen dem inneren Reservoir und der Hochdruckkammer vorgesehen ist, Öl aus der Hochdruckkammer wegsickert, wenn der Motor abgeschaltet ist, und zwar durch ein Leckgebiet zwischen der Außenoberfläche des inneren Kolbens, der mit dem äußeren Reservoir in Kontakt steht, und der Innenoberfläche der Führungswand, die in der Gleithülse vorgesehen ist, was zum Kollaps der zwei teleskopischen Teile des Stößels führt. Als Ergebnis kann ein Spiel vorhanden sein zwischen dem Stößel und dem Nocken und zwischen dem Stößel und dem Ventilschaft, wobei solch ein Spiel Geräusch verursacht, wenn der Motor angelassen wird, und wobei das Geräusch andauert, bis das Spiel aufgenommen wird dadurch, daß die Hochdruckkammer wieder mit Öl gefüllt wird.One of the disadvantages of this type of tappet is the fact that when the engine has been stopped for some time, the oil from the high pressure chamber drains to the outer reservoir by passing through a leakage area, resulting in the collapse of the telescopic arrangement. Therefore, when the engine is restarted, the amount of oil reaching the high pressure chamber may be insufficient due to expansion. This is due to the fact that, although a one-way ball valve is provided between the inner reservoir and the high pressure chamber, oil leaks out of the high pressure chamber when the engine is stopped, through a leakage area between the outer surface of the inner piston in contact with the outer reservoir and the inner surface of the guide wall provided in the sliding sleeve, resulting in the collapse of the two telescopic parts of the tappet. As a result, a clearance may exist between the tappet and the cam and between the tappet and the valve stem, such clearance causing noise when the engine is started and which noise continues until the clearance is taken up by refilling the high pressure chamber with oil.

Bekannte hydraulische Stößel haben einen weiteren Nachteil, der sich aus dem Vorherigen ergibt. Tatsächlich kann das Öl des Schmierkreises, das sich zuerst in dem äußeren Reservoir und dann in dem inneren Reservoir sammelt, Luftblasen enthalten, die mit dem Öl in die Hochdruckkammer weitergeleitet werden, wenn der Druck in letzterer vermindert wird. Daher wird das Vorhandensein von Öl in der Hochdruckkammer vermindert, selbst wenn der Motor wieder tätig ist und daher kann das unerwünschte Spiel innerhalb des Stößels weiterhin vorhanden sein.Known hydraulic tappets have a further disadvantage that follows from the previous one. In fact, the oil of the lubrication circuit, which collects first in the external reservoir and then in the internal reservoir, can contain air bubbles that are passed with the oil into the high-pressure chamber when the pressure in the latter is reduced. Therefore, the presence of oil in the high-pressure chamber is reduced even when the engine is running again and therefore the undesirable play inside the tappet can still be present.

DE-A-3 418 707 des Standes der Technik zeigt in Fig. 1 eine Leitung zwischen einer Leckregion und einem inneren Reservoir. Deren Funktion ist nicht beschrieben, aber diese Leitung könnte nichts dazu beitragen, die obigen Probleme zu lösen. DE-A-1 808 000 legt in Fig. 1 und in der Beschreibung kein inneres oder zentrales Reservoir als solches nahe, aber der normale Speisepfad des hydraulischen Strömungsmittels verläuft nach innen von einem äußeren ringförmigen Reservoir über einen Leckpfad in eine ringförmige Speisenut (nicht ein inneres Reservoir) und dann über eine axiale Leitung zu einer Hochdruckkammer ohne Möglichkeit des Ablassens von Luftblasen.Prior art DE-A-3 418 707 shows in Fig. 1 a line between a leakage region and an inner reservoir. Its function is not described, but this line could not contribute anything to solving the above problems. DE-A-1 808 000 does not suggest an inner or central reservoir as such in Fig. 1 and in the description, but the normal feed path of the hydraulic fluid runs inwards from an outer annular reservoir via a leakage path into an annular feed groove (not an inner reservoir) and then via an axial line to a high pressure chamber without possibility of discharging air bubbles.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Stand der Technik gemäß DE-A-3 418 707 im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben.According to the present invention, the prior art is DE-A-3 418 707 in the preamble of claim 1.

Um den Nachteil, daß Luftblasen in der Hochdruckkammer vorhanden sind, zu minimieren und um eine schnelle Anpassung des Spiels des Stößels durch Füllen der Hochdruckkammer mit Öl nach dem Start vörzusehen, wird daher gemäß einem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung eine diagonale Leitung zwischen dem inneren Reservoir und dem Durchblasring vorgesehen, die einen Bypaß zu dem Kugelventil bilden kann, jedoch nur wenn die zwei teleskopartigen Teile des Stößels teleskopartig zusammengefügt sind, wobei die Hochdruckkammer kollabiert ist, wobei diese Leitung unter normalen Betriebsbedingungen fast geschlossen ist, wenn die Hochdruckkammer nicht kollabiert ist.Therefore, in order to minimize the disadvantage of air bubbles being present in the high pressure chamber and to provide for a rapid adjustment of the clearance of the tappet by filling the high pressure chamber with oil after start-up, according to a main feature of the present invention, a diagonal line is provided between the inner reservoir and the blow-through ring, which can form a bypass to the ball valve, but only when the two telescopic parts of the tappet are telescopically joined together, the high pressure chamber being collapsed, this line being almost closed under normal operating conditions when the high pressure chamber is not collapsed.

Wenn die Diagonalleitung offen ist, kann das Öl das innere Reservoir eher als das äußere Reservoir schnell erreichen und ebenso schnell kann die Luft herauskommen, wodurch die Zeitspanne minimiert wird, während der der Motor geräuschvoll oder laut ist, sobald er angelassen wird, nachdem er eine lange Zeit ausgeschaltet gewesen ist, oder nach einer großen Anzahl wiederholter Starts.When the diagonal line is open, the oil can reach the inner reservoir quickly rather than the outer reservoir and the air can come out just as quickly, thus minimizing the amount of time the engine is noisy or noisy when it is started after being off for a long time or after a large number of repeated starts.

Gemäß einer Option ist auch eine schützende oder abschirmende Membran vorgesehen, die am Einlaß oder am oberen Ende des inneren Reservoirs angeordnet ist und die eine kleine zentrale Bohrung aufweist, um zu gestatten, daß das Öl dahindurchgehen kann. Durch diese Membran wird alles Öl vom Ablaufen aus dem inneren Reservoir aufgehalten, wenn die Ölpumpe für einige Zeit nicht in Betrieb ist und das Auto oder der Motor in einer Schräglage ist.According to an option, there is also provided a protective or shielding membrane which is located at the inlet or at the top of the inner reservoir and which has a small central hole to allow the oil to pass through. This membrane stops all oil from draining out of the inner reservoir when the oil pump is not in operation for some time and the car or engine is in a tilted position.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:Further advantages, objectives and details of the invention emerge from the description of embodiments with reference to the drawing; in the drawing:

Fig. 1 einen Schnitt des hydraulischen Stößels der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 is a cross-sectional view of the hydraulic ram of the present invention.

Ein bekannter hydraulischer Stößel weist einen äußeren Teil 10, einen inneren Teil 12 und ein inneres Reservoir 16 eingefügt in den inneren Teil 12 auf. Zwischen diesen Teilen 10 und 12 ist ein äußeres Reservoir 14 definiert. Zwischen dem inneren Teil 12 und dem inneren Reservoir 16 ist eine Hochdruckkammer 18 definiert. Schmieröl, das aus dem Schmierkreis herkommt, tritt in das äußere Reservoir 14 über eine Öffnung 20 ein. Von dem äußeren Reservoir 14 bewegt sich das Öl in das innere Reservoir 16 über eine Öffnung oder Apertur 36, die in einer Membran 38 vorgesehen ist, oder durch direktes Fließen in das innere Reservoir 16, falls die Membran 38 nicht vorgesehen ist. Die Funktion der wahlweise vorgesehen Membran 38 wird hierin später erklärt. Von dem inneren Reservoir 16 fließt das Öl in die Hochdruckkammer 18 als ein Ergebnis einer Relativbewegung zwischen dem inneren Teil 12 und dem inneren Reservoir 16, d. h. zwischen einer Wand 14 des inneren Teils 12 und einer Wand 42 des inneren Reservoirs 16, wodurch sich ein Einweg-Rückschlagventil oder Kugelventil 44 öffnet, wie es im Stande der Technik bekannt ist.A known hydraulic tappet comprises an outer part 10, an inner part 12 and an inner reservoir 16 inserted into the inner part 12. Between these parts 10 and 12 an outer reservoir 14 is defined. Between the inner part 12 and the inner reservoir 16 a high pressure chamber 18 is defined. Lubricating oil coming from the lubrication circuit enters the outer reservoir 14 via an opening 20. From the outer reservoir 14 the oil moves into the inner reservoir 16 via an opening or aperture 36 provided in a diaphragm 38 or by flowing directly into the inner reservoir 16 if the diaphragm 38 is not provided. The function of the optionally provided diaphragm 38 will be explained later herein. From the inner reservoir 16, the oil flows into the high pressure chamber 18 as a result of relative movement between the inner part 12 and the inner reservoir 16, i.e. between a wall 14 of the inner part 12 and a wall 42 of the inner reservoir 16, thereby opening a one-way check valve or ball valve 44, as is known in the art.

In bekannten hydraulischen Stößeln neigt das Öl, wenn der Motor für eine gewisse Zeitspanne ausgeschaltet ist, dazu, durch eine Durchblas- oder Leckregion 48 wegzusickern, die zwischen der Innenoberfläche der Wand 40 des inneren Teils 12 und der Außenoberfläche der Wand 42 des inneren Reservoirs 16 gebildet ist. Mit der Zeit oder nach wiederholten Starts verliert das innere Reservoir 16 durch die Pumpwirkung genug Öl an die Kammer 18 und dann hinaus zur Kammer 14, um ungenügend gefüllt zu werden für ein ordnungsgemäßes Speisen der Kammer 18. Dies bewirkt schließlich einen Lufteintritt und Spiel zwischen dem Nocken und einer Außenoberfläche 50 des äußeren Teils 10 und/oder zwischen der unteren Oberfläche des inneren Teils 12 und dem oberen Ende des Ventilschafts des Verbrennungsmotors. Wenn der Motor eingeschaltet wird, besteht das Spiel weiterhin für eine gewisse Zeitspanne und daher ist der Stößel ziemlich geräuschvoll oder laut, bis die ausgefahrene Hochdruckkammer 18 wieder adeguat mit Öl gefüllt ist.In known hydraulic lifters, when the engine is off for a period of time, the oil tends to seep away through a blow-by or leak region 48 formed between the inner surface of the wall 40 of the inner part 12 and the outer surface of the wall 42 of the inner reservoir 16. Over time or after repeated starts, the inner reservoir 16 loses by the pumping action, enough oil is fed to chamber 18 and then out to chamber 14 to become insufficiently filled to properly feed chamber 18. This ultimately causes air ingress and clearance between the cam and an outer surface 50 of outer member 10 and/or between the lower surface of inner member 12 and the upper end of the valve stem of the internal combustion engine. When the engine is turned on, the clearance continues for a period of time and therefore the tappet is quite noisy or loud until the extended high pressure chamber 18 is again adequately filled with oil.

Um diesen Nachteil zu überwinden, ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine diagonale Leitung 46 vorgesehen in der Dicke des Bodens des inneren Reservoirs 16, wobei sich das eine Ende dieser Leitung 46 normalerweise in die Ölleckregion 48 öffnet, und wobei sich das andere Ende dieser Leitung 46 in das innere Reservoir 16 öffnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Leitung 46 unter einem Winkel α von ungefähr 35º bezüglich der vertikalen Ebene angeordnet. Jedwede Luft, die unerwünschterweise in dem Öl der Hochdruckkammer vorhanden ist, kann normalerweise durch diese Leitung in ein nicht-kritisches Gebiet fließen, was es erleichtert, daß genügend Öl mit einem Minimum an Luftblasen die Hochdruckkammer 18 erreicht und besetzt. Ein noch wichtigerer Vorteil ist der, daß dank dieser Leitung 46, wenn der Motor in einem Zustand eingeschaltet wird, in dem das innere Reservoir unter dem Ventilfederdruck kollabiert ist, das untere Ende der Leitung 46 derart angeordnet ist, daß es nicht mehr in Verbindung mit der Leckregion 48 steht, sondern stattdessen mit einem ringförmigen Raum, der durch eine Ausnehmung (Nut) 52 in der Innenwand des äußeren Teils 12 vorgesehen ist. Daher kann nach einem Kollaps das Öl direkt und schnell von dem inneren Reservoir 16 in die Kammer 18 fließen unter ständiger Umgehung für eine gewisse Periode des Kugelventils 44, das sich nur zyklisch öffnet und schließt, und kann relativ schnell die Kammer 18 füllen. Folglich steigt das innere Reservoir 16 und somit die Außenoberfläche 50 des äußeren Teils 10, das bald einen perfekten Kontakt mit dem Nocken aufrechterhält, und daher wird das Spiel des Nockens schnell aufgenommen und ausgeglichen. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Tatsache, daß das Öl, das aus der Hochdruckkammer während der Kollapsphase abgelaufen ist, direkt in das innere Reservoir zurückkehren kann anstatt zuerst über das Leckgebiet 48 zu dem äußeren Reservoir zu lecken.To overcome this disadvantage, in the preferred embodiment of the present invention, a diagonal conduit 46 is provided in the thickness of the bottom of the inner reservoir 16, one end of this conduit 46 normally opening into the oil leak region 48, and the other end of this conduit 46 opening into the inner reservoir 16. In a preferred embodiment, the conduit 46 is arranged at an angle α of approximately 35° with respect to the vertical plane. Any air undesirably present in the oil of the high pressure chamber can normally flow through this conduit to a non-critical region, facilitating sufficient oil with a minimum of air bubbles to reach and occupy the high pressure chamber 18. An even more important advantage is that, thanks to this line 46, when the engine is switched on in a state in which the inner reservoir has collapsed under the valve spring pressure, the lower end of the line 46 is arranged such that it is no longer in communication with the leakage region 48, but instead with an annular space provided by a recess (groove) 52 in the inner wall of the outer part 12. Therefore, after a collapse, the oil can be directly and quickly drained from the inner reservoir 16 into the chamber 18, constantly bypassing for a certain period the ball valve 44 which only opens and closes cyclically, and can relatively quickly fill the chamber 18. Consequently, the inner reservoir 16 rises and thus the outer surface 50 of the outer part 10, which soon maintains perfect contact with the cam, and therefore the play of the cam is quickly taken up and compensated. Another important advantage is the fact that the oil which has drained from the high pressure chamber during the collapse phase can return directly to the inner reservoir instead of first leaking via the leak area 48 to the outer reservoir.

Sobald die Kollapsphase vorbei ist, hört der Auslaß der Diagonalleitung 46 auf, mit dem durch die Nut 52 vorgesehenen ringförmigen Raum in Verbindung zu stehen, und daher kann das Öl normal von dem inneren Reservoir 16 zu der Kammer 18 fließen, und zwar nur über das Kugelventil 44 mit Ausnahme eines leichten Leckens, was herkömmlich ist, aber das Öl wird weiterhin teilweise wieder von der Kammer 18 zu dem inneren Reservoir 16 zirkuliert anstatt vollständig zur Kammer 14.Once the collapse phase is over, the outlet of the diagonal line 46 ceases to communicate with the annular space provided by the groove 52 and therefore the oil can flow normally from the inner reservoir 16 to the chamber 18 only via the ball valve 44 except for a slight leakage, which is conventional, but the oil will continue to be partially recirculated from the chamber 18 to the inner reservoir 16 rather than fully to the chamber 14.

Darüber hinaus neigt das Öl unter gewissen Bedingungen und Konstruktionen, zum Beispiel, wenn ein Fahrzeug mit einem Motor vorübergehend in einer nicht-horizontalen Position ist, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug an einer Steigung befindet oder mit einer Seite auf einem unterschiedlichen Niveau von der anderen, oder bei geneigtem Motoreneinbau, dazu, bei einem Stößel des Standes der Technik schnell aus dem inneren Reservoir abzulaufen. Das wahlweise Vorsehen der Membran 38, die auf dem offenen oberen Ende des oberen Reservoirs 16 angeordnet ist, verlangsamt und verhindert, daß alles Öl abläuft, wogegen ihre Öffnung 36 gestattet, daß das Öl von dem äußeren Reservoir unter Druck in das innere Reservoir 16 strömt. Die Membran wirkt somit dem Kollaps der teleskopartigen Teile, der durch das Weglaufen von Öl hervorgerufen wird, entgegen oder verhindert ihnMoreover, under certain conditions and designs, for example when a vehicle with an engine is temporarily in a non-horizontal position, such as when the vehicle is on a slope or with one side at a different level from the other, or with the engine installed at an angle, the oil tends to drain rapidly from the inner reservoir in a prior art tappet. The optional provision of the diaphragm 38 located on the open upper end of the upper reservoir 16 slows and prevents all the oil from draining, whereas its opening 36 allows the oil to drain from the outer reservoir flows under pressure into the inner reservoir 16. The membrane thus counteracts or prevents the collapse of the telescopic parts caused by the running away of oil.

Claims

1. A hydraulic ram having:

an outer part (10) in contact with a drive cam, an inner part (12) in contact with the stem of a valve of an internal combustion engine and disposed within the outer part (10), the two parts together forming an outer oil reservoir (14), an inner oil reservoir (16) slidable in the inner part (12) and normally axially abutting the outer part (10), the inner reservoir (16) and the inner part (12) sliding together and axially defining therebetween a high pressure chamber (18) of variable axial length which can communicate with the inner reservoir (16) via a unidirectional path (44) to minimize axial free play, the sliding parts radially defining therebetween a leak or blow-by connection ring region (48) between the pressure chamber (18) and the outer reservoir (14) and the hydraulic tappet having a conduit (46) providing a fluid path between the inner reservoir (16) and a point in the leak ring (48), characterized in that for faster recovery from the effects of collapse of the high pressure chamber (18) and subsequent non-abutment between the inner reservoir (16) and the outer part (10), the conduit (46) is arranged to open directly into the high pressure chamber (18) upon collapse of that chamber.

2. Hydraulic tappet according to claim 1, characterized in that from an inlet adjacent to the bottom of the inner reservoir (16) a line (46) which passes generally obliquely through the thickness of said bottom to an outlet position where it meets the exterior of its perimeter wall (42), said outlet position thus facing the leak ring, said duct (46) being inclined at an angle of inclination with respect to the perimeter wall (42) of the inner reservoir (16), said angle of inclination preferably being around 35º, the outlet position of said diagonal duct (46) being in the leak region (48) when the high pressure chamber is not in a collapsed state, but the outlet position of the diagonal duct (46) opening into an annular space obtained by means of a recess (52) provided on the inner surface of an inner wall of the inner part (12) of the tappet only when the collapse occurs as a result of the high pressure chamber (18) being insufficiently filled with oil.

3. Tappet according to claim 1 or 2, characterized in that a membrane (38) having an opening (36) is arranged substantially at a position corresponding to the upper end of the inner reservoir (16), with a resulting tendency for the loss of fluid from this reservoir to occur less rapidly and therefore for a more rapid recovery from the collapsed state of the high pressure chamber (18).