-
Hydraulischer Stößel Die Erfindung betrifft einen automatisch längenregulierenden,
in sich abgeschlossenen, eine Flüssigkeit enthaltenden Stößel, insbesondere für
Ventilsteuerungen von Brennkraftmaschinen, mit einem ein offenes und ein verschlossenes
Ende aufweisenden Hohlzylinder, einem im Zylinder hin und her beweglidhen Stempel,
einem Durchlaß durch den Stempel, der die an dessen einem Ende mit einer vom inneren
Ende des Stempels und dem verschlossenen Ende des Zylinders gebildete Kammer und
das andere Zyl=inderende verbindet, und einem E,inwegventia für den Durchlaß. Sie
ist gekennzeichnet durch eine axiale Aussparung am inneren Ende des Stempels, deren
Boden einen ringförmigen Ventilsitz u m das innere Ende des Durchlasses bildet,
durch einen in der Aussparung befindlichen und mit dem Ventilsitz in Eingriff zu
bringenden Ventilteller, durch einen Absatz in der Aussparung, so daß eine ringförmige
Schulter entsteht, durch eine mit einem Ende gegen die Schulter anliegende und mit
dem anderen Ende am verschlossenen Ende des Zylinders sitzende Druckfeder, wobei
der axiale Abstand vom Ventilsitz zur Schulter größer als die Dicke des Ventiltellers
und der innere Durchmesser an einem Ende der Druckfeder kleiner als der Durchmesser
des Ventiltellers ist, so daß die Feder den Teller in der Aussparung in der Nähe
des Ventilstzes hält.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sohl
sie im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben werden. Es zeigt
Fig. i einen senkrechten Teilschnitt durch einen in sich. abgeschlossenen selbstregelnden
Stößel, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der elastischen Memb-anhülse für den
Stößel nach Fig. i, Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch die Ventilano.rdnung
des Stößels, Fig. 4 einen waagrechten Querschnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3,
Fig. 5 einen senkrechten Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform einer
Hülse.
-
Die Zeichnung zeigt Einzelheiten der Erfindung. Das Bezugzeichen io
deutet allgemein den Stößel zur automatischen Regulierung der Länge in der besonderen
Ausführungsform für die Verwendung in einer Ventilsteuerung bei Ver'brennungskraftmaschinen
an, :die- :dazu dient, das Spiel automatisch auszugleichen, was zu einem ruhigeren
Lauf führt. Der Stößel besteht aus einem zylindrischen Körper 12, der an einem Ende
offen und, an seinem anderen Ende verschlossen .ist, wodurch sich ein Hohlraum 14
bildet, der eine in sich. abgeschlossene, automatisch die Länge abgleichende Einheit
16 aufnimmt.
-
Die Einheit 16 besteht aus einem zylindrischen Körper 18, der an einem
Ende verschlossen und am anderen Ende offen ist, wodurch ein Hohlraum 2o entsteht,
in dem ein Stempel 22 hin und 'her beweglich ist. Die äußere Fläche des Zylinders.
18 ist mit einer ringförmigen Verstärkung 24 versehen, deren einer Rand auf dem
axialen Ende des Stößelkörpers 12 aufliegt, wobei das verschlossene Ende des Zylinders
18 .in den Hohlraum 14 des Körpers 12 gep-eßt oder von ihm in anderer .geeigneter
Weise aufgenommen wird.
-
Der Stößelkörper 12 kann in einer Stöß:elführung (nicht gezeichnet)
gleitbar untergebracht werden und wird an seinem verschlossenen Ende mit einem Kopf
26 verschweißt oder in anderer Weise .befestigt, wobei der Kopf 26 von einem Nocken
od. dgl. (nicht :gezeichnet) betätigt wird.
-
Der Stempel 22 weist einen ringförmigen, reduzierten Teil 28 mit geringerem
Durchmesser als Kopfteil 3o und Körperteil 32 ,auf. Der Zweck dieses reduzierten
Teiles wird später klar werden. Ein Flüssigkeitsdurchlaß 34 erstreckt sich durch
den Körperteil 22 und steht mit dem reduzierten Ringteil 28 in Verbindung. Der Du-ehlaß
34 steht mit einer Hochdruck- oder Kompressionskammer 36 in Verbindung, welche sich
zwischen dem Ende des Körperteils 32 des Stempels und dem verschlossenen inneren
Ende des Zylinders 18 befindet, und .die durch eine Ventilscheibe 38 gesteuert wird,
die auf einem Ventilsitz 4o am Ende des Durchganges 34 in der Kammer 36 angebracht
werden kann. Der Ventilsitz und das Ventil 38 sind so ausgebildet, .daß sie nur
eine ringförmige Dichtung zwischen sich bilden, wodurch eine wirksame Dichtung sichergestellt
wird, und. daß das Ventil 38 in seiner radialen und axialen Bewegung durch einen
Rand 41 begrenzt wird, der einen Teil des Körperteiles 32 des Stempels 22 bildet,
welcher eine Anzahl radialer Schlitze zum freien Du :rehlaß der Flüssigkeit und
eine Spiralfeder 42 aufweist, deren Ende auf einer Schulter des Rades 41 liegt,
so daß sie die axiale Bewegung des Ventils, begrenzt. Die Feder 42, die in der Druckleammer
36 zwischen dem inneren, verschlossenen Ende des Zylinder 18 und dem Rand 41 eingesetzt
ist, dient normalerweise dazu, den Stempel aus dem Zylinder i8 zu drücken. Durch
ein leichtes Verklemmen oder Halten der Federenden am Stempel bzw. Körper verhindert
die Feder .auch eine Verdrehung zwischen Stempel und Körper, um die möglichen Beschädigungen
oder Zerstörungen der .im folgenden noch erläuterten Hülse durch Verdrehung auszuschalten.
-
Der Kopfteil 3o des Stempels 22 ist an das offene Ende des Zylinders
18 durch: eine dazwischen befestigte; elastische Gummi= od.. dgl. Hülse 44 ge-'kuppel't,
deren eines Ende auf die äußere Oberfläche .des offenen Endes des Zylinders i8 durch
ein ringförmiges Klammerglied 46 aufgelichtet ist, welches auf einem Ende der Hülse
befestigt ist. Die Klammer 46 bildet einen Lippenteil 48, der sich nach innen erstreckt
und axial auf sich selbst zurückgebogen ist, so daß sich ein Teil des Hülsenendes
ringförmig darin verklemmen läßt, damit die Hülse nicht axial von der Klammer abgezogen
werden kann. Ferner weist die Klammer einen Teil 5o auf, der -ringförmig außen .
an einem Ende der Hülse sitzt und zur Abdichtung der Innenwandung der Hülse an der
Außenfläche des Körpers i8 dient, Zur Verstärkung und Versteifung ist die Klammer
46 mit einem Rad oder einem ringförmig umgebogenen Ende 52 an dem der Lippe 48 gegenüberliegenden
Ende versehen.
-
Eine Klammer 54, die der Klammer 48 gleicht, deren Größe jedoch der
Größe der Hülse 44 an ihrem Ende 56 und dem Kopfteil 3o, auf den das Ende 56 der
Hülse befestigt werden soll, entspricht, ist auf das Ende 56 :der Hülse 44 aufgeklemmt
und weist Teile 58, 6o und 62 auf, die in ihrem Aufbau und ihrem Verwendungszweck
den Teilen 48, 5o und 52 der K1!ammer 46 entsprechen. Die Lippe 54 dient dazu, um
zwangläufig die axiale Bewegung des Endes 56 .der Hülse bezüglich des Kopfes 3o
des Stempels währenddessen Hinundherbewegung dadurch. =verhindern, daß sie in eine:ringförmige
Ausfräsung 64 an:derAußenfläche:desKopfes 3 oeing reift.
-
Die Außenflächen des Stempels 22 bzw. Zylinders 18, auf denen die
entsprechenden Enden der Hülse 44 zur Abdichtung und Halterung aufgepreßt sind,
sind mit einer Anzahl paralleler Ausfräsungen 66 versehen, in die Teile der Hülse
eingedrückt werden, um eine wirksame Dichtung und Halterung sicherzustellen.
-
Die Hülse 44 erstreckt sieh zwischen dem Kopf 3o des Stempels und
der Außenfläche des Zylinders i8 und bildet somit .mit dem ,ringförmig reduzierten
Teil des Stempels 22 eine N-iederdruekkammer 68, die über den Durchlaß 34 mit der
Druckkammer 36 verbunden ist.
-
Der-Durchmesser des Körperteiles 32 des Stempels 22 iist etwas kleiner
als der Innendurchmesser
des Zylinders 18 und gestattet einen bestimmten
Durchtritt von Hydrauli:kflüssigkeit längs der entspredhenden Wandungen zwischen
der Niederdruclz-und Hochdruckkammer 68 bzw. 36.
-
Für die im allgemeinen günstigste Wirkung des Stößels unter allen
Betriebsbedingungen hat sich herausgestellt, daß eine Flüssigkeit Verwendung finden
sol'lbe, die einen weiten Temperaturbereich ohne Beeinträchtigung beispielsweise
der Viskosität od. dgl. und einen beträchtlichen Grad von Herstellungstoleranzen
der Teile gestattet, um einen wirtschaftlichen Aufbau vorzusehen.
-
Fi:g. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Hülse ioo, die
sich von der in Fig. i dargestellten unterscheidet und in ähnlicher Weise wie die
Hülse 4.4 zwischen Stempel 22 und. Zylinder 18 verwendet wird. -D.ie Hülse ioo weist
entgegengesetzte Enden rot und io4 auf, auf denen Klammergliieder io6 bzw. io8 aufgeklemmt
werden. Diese Klammerglieder dienen dem gleichen Zweck, wie die Klammern 46 und
54 an der Hülse 44. Die Hülse ioo besteht vorzugsweise aus Textilmaterial von im
wesentlichen unelastischem Charakter und ist bei i io umgefaltet, so daß ihr Endteil!
io2 innerhalb des Hauptteiles 112 der Hülse liegt.
-
Die Hülse ioo, nach Fig. 5, ist am meisten zusammengezogen, wenn der
Stempel22 am Boden des Zylinders 18 aufsitzt, worauf dann bei Verlängerung des Stößels,
also einer Bewegung des Stempels vom Boden weg, die zwischen Stempel und Zylinder
angeordnete Hülse verlängert wird. Es ist zu bemerken, daß wegen der Einstell.üng
der Hülse ioo auf ihre Minimallänge, diese die maximale Volumenkapazität aufweist,
wodurch kein merklicher Druck über dem Atmosphärendruck auf die im Behälter des
Stößels enthaltene Flüssigkeit durch die Hülse ausgeübt wird.
-
Bei Veränderung des Stößelis und bei Streckung der Hülse wird der
Hauptbeil der Hülse radial' nach innen bewegt, beeinflußt durch den außerhalb wirkenden
Atmosphärendruck im Vergleich zum leichten Vakuum, das in der Hülse entsteht, und
durch ,die Bewegung der Flüssigkeit von der Niederdruckzur Hochdruckkammer. Auf
diese Weise hält die Hülse das Volumen innerhalb des Stößels konstant, ohne d.aß
eine verschiedenartige elastische Belastung auf die Flüssigkeit aufgebracht werden
müßte.
-
Die Hülse 44 unterscheidet sich von der Hülse ioo dadurch, daß sie
wegen ihrer eliaistischen Eigenschaft auf den Stempel und Zylinder bei normaler
Betriebslänge des Stößels in einer leichten, nach außen gerichteten radialen Dehnung
angeordnet werden kann, wenn der Stempel aufsitzt, und daß sie ihre normale axialie
Länge und Nultspannung erreicht, wenn der Stößel auf seine maximale Höhe verlängert
ist. Neben dem vorher erwähnten Unterschied der Wirkungsweise der Hülsen 44 und
ioo arbeitet der Stößel io selbst .in gleicher Weisse bei Verwendung jeder Hülse,
d. h. bei einer erforderlichen Verlängerung oder entsprechenden Bewegung des Stempels
22 aus dem Zylinder 18 zum Ausgleich eines Spieles in einer Ventilsteuerung od.
dgl. fließt Flüssigkeit von der Kammer 68 durch den Durchllaß 34 im Stempel und
durch das Ventil 38 in die Kammer 36. Dieser Flüssigkeitsstrom wird durch die Erzeugung
eines leichten Vakuums in der Kammer 36 durch die nach außen gerichtete Bewegung
des Endes des Stempels verursacht, wodurch sich eine Vergrößerung des Volumens:
der Kammer 36 ergibt, was wiederum. eine stärkere Füllung derselben erforderlich
macht. Gleichzeitig, wenn die Kammer 36 an Volumen zunimmt, nimmt dm Volumen :der
Kammer 68 durch den auf das Hülsenäußere ausgeübten Atmosphärendruck und durch die
Elastizität der Hülse 44 oder durch den alleinwirkenden Außendruck im Falle der
Verwendung einer Hülse ioo ab: und suchst die Flüssigkeit aus der Kammer 68 zu bewegen.
-
Im Falle beider Hülsen 44 bzw. ioo ist es von größter Bedeutung, daß
die auf ihren Enden aufgesetzten Klammern eine zwangl!äufige hermetische Abdichtung
am Stempel und am Körper bewirken und Flüssigkeitsaustritt aus dem Stößel oder den
Eintritt von Luft in den Stößel, verhindern.
-
Durch einen bestimmten Spielraum zwischen der Außenwandung des: Stempels
und der Innenwandung des Zylinders wird ein bestimmter Durchtritt zwischen den Kammern
36 und 68 vorgesehen, der eine Zusammenziehung des Stößels, d. h. eine nach innen
gerichtete axiale Bewegung des Stempels auf den Boden des Hohlraumes 20 zu, gegen
den Widerstand der Feder 42 und einen Flüssig'keits?strom von der Kammer 36 zur
Kammer 68 längs der Spielraumwandung ermöglicht.
-
Wenn die Flüssigkeit von der Kammer 36- in die Kammer 68 fließt, ändern
sich die Volumina der Kammern, wobei das Volumen der Kammer 68 wächst und' das der
Kammer 36 abnimmt, so daß im Fahle der Hülse 44 und bei deren elastischer Nachgiebigkeit
die Hülse leicht radial nach außen gedehnt wird, um den Volumenanstieg der Kammer
68 während dieses Arbeitsvorganges des Stößels auszugleichen. Die Hüllse ioo nimmt
wegen ihres im weisentlichen unelastischen Aufbaues und ihrer Anbringungs.art auf
den Stößel bei dessen Zusammenziehung im wesentlichen ihre maximale Volumenkapazität
nach Fig. 5 ein.
-
Außer dem Unterschied in der Elastizität des Materiales, aus dem die
beidien Hülsen 44 und ioo bestehen, und. der zu kleinen Änderungen in ihren Betriebseigenschaften
führt, ist die grundsätzliche Wirkungsweise der Hülsen die gleiche.