DE6909964U - Sich selbsttaetig hydraulisch einstellendes spielausgleichselement - Google Patents

Description

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MOTOMAX Motorenbau, Maschinen- und Werkzeugfabrik, Konstruktionen GmbH

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Die Neuerung betrifft ein sich selbsttätig hydraulisch einstellendes Spielausgleichselement, insbesondere für die Ventilsteuerung von Kolbenbrennkraftmaschinen, bestehend aus zwei längsverschieblich ineinander geführten Teilen mit einem Druckraum, der über ein Rückschlagventil mit Öl aus dem Schmiermittelkreislauf der Maschine beaufschlagt ist und aus dem kleine ölmengen durch einen Leckspalt austreten können.

Hydraulische Spielausgleichselemente dienen beispielsweise zur Beseitigung des durch Verschleiß und Wärmedehnung in der Ventilsteuerung von Kolbenbrennkraftmaschinen auftretenden Spiels. Ihre Wirkungsweise besteht darin, daß die das Ausgleichselement bildenden, längsverschieblich ineinander geführten Teile an einer beliebigen Stelle des Ventilsteuergestänges eingeschaltet sind. Sobald ein Spiel auftritt, werden die beiden den Druckraum bildenden Teile so weit auseinandergedrückt, bis dieses Spiel beseitigt ist. Eine Feder im Druckraum kann diesen Vorgang noch unterstützen. In den so vergrößerten Druckraum wird nun öl über das Rückschlagventil gesaugt. Sobald dieser vollständig mit öl gefüllt ist, besteht beim öffnen des Maschinenventils praktisch eine starre Verbindung der beiden Teile, da die ÖlfUllung des Druckraums als inkompressibel angesehen v/erden kann.

HINwBSt

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Damit auch ein sich verringerndes Spiel ausgeglichen werden kann, ist dem Dr\ickraum ein gedrosselter Leckspalt zugeordnet, über den bei jedem Maschinenventilhub eine kleine Ölmenge austreten kann. Die einwandfreie Funktion dieses gedrosselten Leckspaltes bildet somit eine wesentliche Voraussetzung für das zuverlässige Arbeiten eines derartigen Spielausgleichselements. Einerseits soll die Leckölmenge möglichst klein gehalten werden, um nicht zu viel Ol aus dem Druckraum entweichen zu lassen. Dieses öl müßte dann bei jedem Maschinenventilhub aus dem Vorraum ersetzt werden, wodurch ein starker öldurchfluß durch das Ausgleichselement entstünde. Wegen der unvermeidbaren Verunreinigung des Schmieröls würden zahlreiche Schmutzteilchen in den Druckraum des Ausgleichselements gelangen und sich dort ansammeln, weil sie durch den engen Leckspalt nicht mehr entweichen könnten. Andererseits soll die Leckölmenge groß genug sein, um einen zuverlässigen Spielausgleich zu ermöglichen, wenn sich das Spiel im Ventilsteuergestänge verringert. Die richtige Größe der Leckölmenge muß daher sehr genau eingehalten werden und sie darf sich auch während einer möglichst langen Betriebsdauer durch Verschleiß nicht wesentlich ändern.

Bei bekannten Spielausgleichselementen wird die gedrosselte Leckage durch das Passungsspiel zwischen den beiden längsverschieblich ineinander geführten Teilen gebildet. Um die gewünschte Größe der Leckölmenge einhalten zu können, müssen die einander zugewandten Flächen der beiden längsverschieblich ineinander geführten Teile außerordentlich eng toleriert sein. In den Leckspalt eingedrungene Schmutzteilchen können sich leicht dort festsetzen, da die Relativbewegung der beiden Teile gegeneinander verhältnismäßig gering ist. Der Öldruck reicht meist nicht aus, um ein in den engen Leckspalt eingedrungenes Schmutzteilchen wieder hinauszuspülen. Dies kann zu einer Verstopfung des Leckspaltes führen. Es wurden daher schon zahlreiche spezielle Ausbildungen des Leckspaltes vorgeschlagen, die ein störungsfreies Arbeiten des

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Spielausgleichselementes ermöglichen sollen. Diese bekannten Maßnahmen zur Drosselung des Leckspaltes bedingen jedoch alle einen verhältnismäßig großen konstruktiven Aufwand, wodurch sich die Ausmaße und das Gewicht des Spielausgleichselements vergrößern. Ein Spielausgleichselement soll jedoch so klein und leicht wie möglich gebaut sein, um beispielsweise auch in den Ventilsteuerungen von modernen, hochtourig drehenden Motoren verwendet werden zu können.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem hydrauli-C sehen Spielausgleichselement den aus dem Druckraum führenden gedrosselten Leckspalt so zu gestalten, daß ohne besonderen konstruktiven Aufwand ein störungsfreies Arbeiten des Spielausgleichselements gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der Leckspalt außerhalb des eigentlichen Spielausgleichselements angeordnet und durch den Lagerspalt eines Gleitlagers gebildet ist.

Durch die neuerungsgemäße Verwendung einer Gleitlagerstelle als gedrosselten Leckspalt des Spielausgleichselements wird eine wirksame Selbstreinigung des Leckspaltes erzielt. Wei- * terhin ergeben sich außerordentlich günstige Verhältnisse für die Schmierung der als Leckspalt dienenden Gleitlagerstelle. Wenn beispielsweise ein erfindungsgemäßes Spielausgleichselement in der Ventilsteuerung einer Kolbenbrennkraftmaschine verwendet wird, so wird beim öffnen des Maschinenventils im Zeitpunkt der höchsten Belastung des Gleitlagers eine kleine ölmenge unter hohem Druck direkt in diese Lagerstelle eingespeist. Der Verschleiß dieser Lagerstelle wird dadurch stark herabgemindert. Der verminderte Verschleiß wiederum bewirkt eine besonders geringe Veränderung der öldurchsatzmenge mit der Betriebsdauer.

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Es sind zwar bereits bei Kolbenbrennkraftmaschinen Spielausgleichselemente vorgeschlagen worden, bei denen das aus dem Druckraum über den Leckspalt zwischen den beiden längsverschieblich ineinander geführten Teilen austretende Lecköl zur Schmierung der Kipphebellagerung herangezogen wird. Dies erwies sich jedoch als unzureichend, da die zur Verfügung stehende Leckölmenge zu gering war. Die bereits ebenfalls vorgeschlagene Verbindung der Kipphebellagerung mit dem Schmiermittelkreislauf der Haschine brachte zwar genügend Schmieröl zur Lagerstelle; diese Konstruktion war jedoch aufwendig und brachte gegenüber der Schmierung bei Ventilsteuergestängen ohne Spielausgleichselemente keine Verbesserung der Schmierwirkung.

Bei dem neuerungsgemäßen Spielausgleichselement steht zwar zur Schmierung der als Leckspalt dienenden Gleitlagerstelle ebenfalls nur die relativ kleine Leckölmenge zur Verfügung, diese kann jedoch unter hohem Druck direkt in die belastete Zone des Gleitlagers eingespeist werden. Bei Kolbenbrennkraftmaschinen tritt diese Schmierwirkung praktisch beim Anlassen sofort ein und somit ist auch bei Kaltstarts eine sofortige Schmierwirkung gewährleistet.

Ein weiterer Vorteil des neuerungsgemäßen Spielausgleichselements besteht darin, daß es aus wenigen, leicht herzustellenden Teilen besteht, die verhältnismäßig dünnwandig sein können und daher nur geringes Gewicht aufweisen.

Grundsätzlich wirkt bei einem neuerungsgemäßen Ausgleichselement auch der Ringspalt zwischen den beiden längsverschieblich ineinander geführten Teilen als gedrosselter Leckspalt. Durch die Länge und Breite dieses Ringspalts kann das Verhältnis der durch ihn austretenden Verlustölmenge zu der ölmenge bestimmt werden, die zur Schmierung der Gleitlagerung verwendet wird. In den Fällen, in denen die gesamte Leckölmenge zur

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Schmierung der Gleitlagerung verwendet werden soll, sieht eine Ausgestaltung der Neuerung vor, daß der Ringspalt zwischen den beiden längsverschieblich ineinander geführten Teilen abgedichtet ist. Diese AusfUhrungsform ist auch fertigungsmäßig besonders günstig, da die einander zugekehrten Flächen der beiden längsverschieblich ineinander geführten Teile großzügiger toleriert werden können.

Eine für die Anwendung bei der Ventilsteuerung von Kolbenbrennkraftmaschinen besonders zweckmäßige AusfUhrungsform Q der vorliegenden Neuerung ergibt sich dadurch, daß der Leckspalt durch den Lagerspalt einer als Gleitlager ausgebildeten Kipphebellagerung gebildet ist, wobei ein vom Druckraum ausgehender Kanal in der Lastzone der Kipphebellagerung mündet.

Bei einem derartigen Spielausgleichselement wird der gedrosselte Leckspalt durch mehrere Faktoren bestimmt. Neben dem Querschnitt des vom Druckraum ausgehenden Kanals sind noch der Winkel zwischen der Richtung der auf die Kipphebellagerung einwirkenden Belastung und der Mündung dieses Kanals, sowie der axiale Abstand der K^aT1<^ "Hyflung zur Seitenfläche des Kipphebellagers von Bedeutung. Das Lagerspiel zwischen O der Kipphebelachse und der Bohrung des Kipphebels wirkt sich auf die Größe des Leckspaltes un>rschiedlich stark aus, je nach dem, in welchem Winkel die Kanalmündung zur Richtung der auf die Kipphebellagerung einwirkenden Belastung angeordnet ist. Wenn beispielsweise der Kanal unter einem Winkel von etwa 45° zur Richcung der einwirkenden Belastung in der Lastzone der Kipphebellagerung mündet, so ist der gedrosselte Leckspalt weitgehend unabhängig von den sich während der Betriebsdauer durch Verschleiß ergebenden Veränderungen.

Durch eine geeignete Wahl der oben erwähnten Einflußgrößen läßt sich daher die gewünschte Drosselung des Leckspaltes

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bestimmen und einhalten, ohne daß unzulässige Änderungen
dieser Drosselung während der Betriebsdauer durch Verschleiß
zu befürchten sind. Die ständigen Schwenkbewegungen des
Kipphebels auf der Kipphebelachse fördern die Reinigung des
Leckspaltes von eingedrungenen Schmutzteilchen.

Falls die Berührungsfläche zwischen dem Ventilschaft und dem
darauf wirkenden Ende des Kipphebels nicht auf andere Weise
mit Schmieröl versorgt wird, so kann man durch einen weite- t ren Kanal im Kipphebel eine ausreichende Schmierölmenge an i| ζϊ diese Stelle leiten. Es ist hierzu lediglich erforderlich, '■'■■ die Kipphebellagerung beidseitig axial abzudichten und Boh- %> rungen vorzusehen, die von der Kipphebellagerung zu dem auf '' den Ventilschaft wirkenden Ende des Kipphebels fuhren.

Wenngleich in der Beschreibung lediglich die Anwendung eines !

neuerungsgemäßen hydraulischen Spielausgleichselements für '|

die Ventilsteuerung von Kolbenbrennkraftmaschinen im einzel- |

; nen ausgeführt wurde, so ist die vorliegende Neuerung keines- f

wegs auf diesen Anwendungsbereich beschränkt. ',

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Der Nocken 1 wirkt über den Stößel 2 und die hohle Stoßstange ( 3 auf den Kipphebel 4. Am oberen Ende der Stoßstange 3 ist ' das hydraulische Spielausgleichselement angebracht, das aus j den beiden Teilen 5 und 6 besteht, die längsverschiebbar in- ^: einander geführt sind und die zwischen sich einen Druckraum · 7 einschließen. Sobald im Ventilantriebsgestänge ein Spiel
. auftritt, wird dieses durch die Feder 8 im Druckraum 7 ausgeglichen. Dabei wird öl über das Rückschlagventil 9 aus der : hohlen Stoßstange 3 in den Druckraum 7 gesaugt. Die hohle \ Stoßstange 3 wird aus dem Schmiermittelkreislauf 10 der Ma- j schine mit unter dem Schmieröldruck stehenden öl gefüllt und ; dient somit als Ölvorratsraum. Sie kann zweckmäßigerweise mit ' einer Auslaufsicherung versehen sein, damit der in ihr be-

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findllche ölvorrat während des Stillstandes der Kolbenmaschine nicht in den ölsumpf zurückläuft, sondern beim Anlassen der Maschine sofort zur Auffüllung des Druckraumes zur Verfügung steht. Zwischen den beiden Teilen 5 und 6 besteht während des Maschinenventilhübes praktisch eine starre Verbindung, da das öl im Druckraum als inkompressibel angesehen werden kann. Damit ein Spielausgleich nicht nur dann erfolgen kann, wenn sich das Spiel im Ventilantriebsgestänge vergrößert, sondern auch wenn /<*■ es sich verringert, muß eine geringe ölmenge wieder aus dem Druckraum austreten können. Dazu dient eine gedrosselte Leckage, die bei bekannten Spielau^Ieichselementen durch das Passungsspiel zwischen den Teilen 5 und 6 gebildet wird. Bei dem dargestellten Spielausgleichselement ist dieser Ringspalt jedoch durch einen O-Ring 11 abgedichtet. Die Leckage wird statt dessen durch die als Gleitlager ausgebildete Kipphebellagerung bestimmt, die durch einen Kanal 12 mit dem Druckraum 7 verbunden ist. Der Kanal 12 ist als Bohrung im Kipphebel ausgeführt und an seinem Ende 13 verschlossen,

In der Zeichnung ist der Lagerspalt zwischen der Kipphebelf achse 14 und der Bohrung 15 des Kipphebels übertrieben groß dargestellt. Die Lastzone der Kipphebellagerung liegt stets in der gleichen Umfangszorie der Kipphebelachse 14 und der Bohrung 15 des Kipphebels. Diese Umfangszone ist daher stark dem Verschleiß unterworfen. Durch den Kanal 12 wird jedoch gerade in die Lastzone der Kipphebellagerung Schmieröl unter hohem Druck eingespeist und bewirkt dadurch eine ausgezeichnete Schmiarung dieser Lagerstelle. Der Verschleiß wird dadurch stark herabgesetzt und die Lebensdauer entsprechend erhöht.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wirkt sich das Spiel j zwischen der Kipphebelachse und der Bohrung des Kipphebels

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auf die Größe der Leckage cinterschiedlich stark aus, Je nach dem, in welchem Winkel die Kanalmündung zur Richtung der in die Kipphebellagerung eingeleiteten Kraft angeordnet ist. Ordnet man die Kanalmündung in der dargestellten Weise an, so wirkt sich die Änderung des Spiels in der Kipphebellagerung während deren Lebensdauer praktisch nicht auf die Größe der gedrosselten Leckage aus. Diese ist auch von Fertigungstoleranzen weitgehend unabhängig.

Eine wesentliche Voraussetzung für die einwandfreie Punktion des erfindungsgemäßen Spielausgleichselementes ist der absolut dichte Sitz zwischen dem Kugelkopf 16 des äußeren Teiles 5 des Elementes und der entsprechenden innenkalotte des Kipphebels. Bereits nach kurzer Betriebsdauer treten an dieser Lagerstelle keine Dichtungsprobleme mehr auf, da sich die beiden Teile durch ihre ständige gegenseitige Reibung ausgezeichnet aneinander anpassen. Dieser Vorgang wird noch dadurch gefördert, daß der Nocken 1 nicht auf das Zentrum, des Stößels 2 v/irkt, sondern daß der Angriffspunkt des Nockens zum Zentrum des Stößels versetzt ist. Dadurch wird dem Stößel eine Drehbewegung aufgezwungen, die sich über die Stößelstange 3 auch auf das Spielausgleichselement überträgt.

Claims (3)

MOTOMAK Motorenbau, Maschinen- und Werkzeugfabrik, Konstuktionen GmbH Pt-Gu/Bi G 1345 Schutzansprüche

1. Sich selbsttätig hydraulisch einstellendes Spielausgleichselement, insbesondere für die Ventilsteuerung von Kolbenbrennkraftmaschinen, bestehend aus zwei längsverschieblich ineinander geführten Teilen mit einem Druckraum, der über ein Rückschlagventil mit öl aus dem Schmiermittelkreislauf der Maschine beaufschlagt ist und aus dem kleine Ölmengen durch einen Leckspalt austreten können, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckspalt außerhalb des eigentlichen Spielausgleichselements angeordnet und durch den Lagerspalt eines Gleitlagers gebildet ist.

2. Sich selbsttätig hydraulisch einstellendes Spielausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckspalt zwischen den beiden längsverschieblich

, ineinander geführten Teilen abgedichtet ist.

3. Sich selbsttätig hydraulisch einstellendes Spielausgleichselement nach den Ansprüchen 1 oder 2 für die Ventilsteuerung von Kolbenbrennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckspalt durch den Lagerspalt einer als Gleitlager ausgebildeten Kipphebellagerung gebildet ist, wobei ein vom Druckraum ausgehender Kanal in der Lastzone der Kipphebellagerung mündet.