EP0247230A2 - Tassenstössel - Google Patents
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- EP0247230A2 EP0247230A2 EP86114107A EP86114107A EP0247230A2 EP 0247230 A2 EP0247230 A2 EP 0247230A2 EP 86114107 A EP86114107 A EP 86114107A EP 86114107 A EP86114107 A EP 86114107A EP 0247230 A2 EP0247230 A2 EP 0247230A2
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- F01L1/25—Hydraulic tappets between cam and valve stem
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- F01L2309/00—Self-contained lash adjusters
Definitions
- the invention relates to a bucket tappet for an internal combustion engine, comprising an outer housing with a first cavity, a hollow piston with a second cavity arranged in the first cavity, a passage opening between the first and the second cavity, an inner housing with a third cavity arranged on the hollow piston.
- the hollow piston and the inner housing are supported on one another by a compression spring and jointly delimit a throttle gap, a nonreturn valve which is permeable in the direction of the third hollow space being arranged between the second and the third hollow space, and wherein the through-opening, the throttle gap, the outer housing, the inner housing and the hollow piston together enclosing chamber is completely filled with incompressible liquid.
- Cup tappets of the aforementioned type are known. They are used for automatic valve lash compensation between the upper end of the valves of internal combustion engines and the camshaft. They comprise a piston / cylinder unit arranged in the direction of loading of the respective valve, into which oil from the oil pressure circulation lubrication of the internal combustion engine is fed. The piston / cylinder unit is thereby moved apart to a length which corresponds to the distance between the upper end of the closed valve and the camshaft when the cam is not load-bearing, leakage liquid constantly leaving the piston / cylinder unit in a defined quantity through throttle gaps provided specifically for this purpose.
- the load on the tappet caused by the cams during the valve actuation is only brief not to change the length of the piston / cylinder unit significantly. This ensures the safe closing of the valves, regardless of any wear that may have occurred.
- the rattling noises that occur when starting the engine are, however, unsatisfactory and can lead to engine damage.
- the invention has for its object to further develop a tappet of the aforementioned type such that rattling noises no longer occur when the internal combustion engine is started.
- the chamber is continuously closed off from the outside by a liquid-impermeable boundary wall, and in that the boundary wall is designed as an elastically flexible bellows in at least one partial region adjacent to the first cavity.
- the chamber of the tappet according to the invention is filled with a defined amount of a liquid and sealed off from the outside. Immediate operational readiness of the bucket tappet with the engine switched off and restarting is therefore always guaranteed. Rattling noises no longer occur.
- the outer housing, the hollow piston and the inner housing have a common axis, that the bellows is limited by a resiliently supported ring membrane and that the ring membrane seals the inner and outer housing.
- the diameter of the ring membrane considerably exceeds that of the inner housing, which results in minimal deformation of the ring membrane when the inner housing is axially displaced. The service life achieved is therefore considerable.
- the ring membrane can be designed as a rolling membrane with a view to reducing the material-specific load.
- This is expediently in contact with an annular support cage, the support cage being mounted on supporting springs which are evenly distributed over the circumference and supported on the outer housing. This ensures a particularly rapid filling of the third cavity from the second cavity via the interposed check valve, which, when the internal combustion engine is switched on, ensures that the valves which were exposed to the action of a cam during the previous engine shutdown immediately operate correctly.
- the support cage can be of a U-shaped profile, the legs of the profile projecting, at least partially, into the intermediate zone between the suspension springs and the roller membrane. This significantly reduces the risk of damage to the roll diaphragm by the suspension springs.
- the suspension springs are expediently designed as helical springs and are arranged parallel to the direction of movement of the inner housing. With a simple construction of the bucket tappet, this ensures a particularly long service life with good functional reliability.
- the ring membrane can be reinforced in the areas adjacent to the inner housing and to the outer housing by stiffening rings made of metallic material. Your assembly and thus the generation of the functional unit is particularly easy with such training.
- the cup tappet shown is used for automatic valve clearance compensation between the inlet and outlet valves of an internal combustion engine and the camshaft provided for valve actuation.
- the bucket tappet is accordingly arranged between the upper end of the respective valve of the camshaft, a mutual overlap between its axis and the direction of force having proven to be expedient.
- the tappet comprises the outer housing 1 with the first cavity 2, a hollow piston 3 arranged in the first cavity with the second cavity 4, a passage opening 5 between the first and the second cavity, an inner housing 6 arranged on the hollow piston 3 with a third cavity 7 , wherein the hollow piston 3 and the inner housing 6 are supported on one another by a compression spring 8 and together define an annular throttle gap 9, a non-return valve 10 which is permeable in the direction of the third cavity 7 being arranged between the second and third cavities 4, 7 and wherein is completely filled with incompressible liquid through the passage opening 5, the throttle gap 9, the outer housing 1, the inner housing 6 and the hollow piston 3.
- the chamber is continuously closed off from the outside by a liquid-impermeable boundary wall, the boundary wall being formed in the annular gap between the outside of the inner housing 6 and the inside of the outer housing 1 by a flexible bellows.
- the bellows has the shape of an annular roller membrane made of fabric-reinforced rubber, which is provided in the area of the inner and outer circumference with metal rings 12, 13 and is fixed by the same on the one hand to the inner housing 6 and on the other hand to the outer housing 1.
- the rolling membrane 11 is in the intermediate zone between the two metal rings 12, 13 mounted on an underside, circular-shaped support cage with a U-shaped downward-open profile in which three support springs 14 which are evenly distributed over the circumference engage.
- the suspension springs are mounted on the underside of the support ring 15, which is axially immovably held in the outer housing 1 by the snap ring 16.
- the support ring 15 can thereby give the support cage 17 and thus at the same time the rolling membrane 11 good guidance in the event of axial displacements.
- the chamber enclosed by the first cavity 2, by the passage opening 5, by the second cavity 4, by the third cavity 7 and by the throttle gap 9 is completely filled with incompressible liquid.
- the spring elasticity of the compression spring 8 is less than that of the closing spring of the associated valve and, with respect to the liquid contained in the chamber, has the same direction of action as the supporting springs 14.
- the third cavity 7 therefore reaches its maximum filling volume, while the outer housing 1 also low force is applied to the underside of the camshaft and the inner housing 6 with an equal force at the upper end of the associated valve. This is firmly closed by the action of the closing spring.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Tassenstößel für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Außengehäuse mit einem ersten Hohlraum, einen in dem ersten Hohlraum angeordneten Hohlkolben mit einem zweiten Hohlraum, eine Durchtrittsöffnung zwischen dem ersten und dem zweiten Hohlraum, ein auf dem Hohlkolben angeordnetes Innengehäuse mit einem dritten Hohlraum, wobei der Hohlkolben und das Innengehäuse durch eine Druckfeder aufeinander abgestützt sind und gemeinsam einen Drosselspalt begrenzen, wobei zwischen dem zweiten und dem dritten Hohlraum eine in Richtung des drittem Hohlraumes durchlässsiges Rückschlagventil angeordnet ist, und wobei die durch die Durchtrittsöffnung, den Drosselspalt, das Außengehäuse, das Innengehäuse und den Hohlkolben gemeinsam umschlossene Kammer vollständig mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllt ist.
- Tassenstößel der vorgenannten Art sind bekannt. Sie dienen dem automatischen Ventilspielausgleich zwischen dem oberen Ende der Ventile von Verbrennungsmotoren und der Nockenwelle. Sie umfassen eine in der Belastungsrichtung des jeweiligen Ventiles angeordnete Kolben/Zylindereinheit, in welche Öl aus der Öldruckumlaufschmierung des Verbrennungsmotor eingespeist wird. Die Kolben/Zylindereinheit wird hierdurch auseinandergefahren auf eine Länge, die dem Abstand zwischen dem oberen Ende des geschlossenen Ventils und der Nockenwelle bei nichttragendem Nocken entspricht, wobei Leckflüssigkeit die Kolben/Zylindereinheit in definierter Menge ständig durch eigens für diesen Zweck vorgesehene Drosselspalten verläßt. Die nur kurze Zeit andauernde Belastung das Tassenstößels durch die Nocken während der Ventilbetätigung vermag die Länge der Kolben/Zylindereinheit nicht nennenswert zu ändern. Das sichere Schließen der Ventile, unabhängig von gegebenenfalls eingetretenem Verschleiß, ist dadurch stets gewährleistet. Die beim Starten des Motors auftretenden Klappergeräusche sind indessen wenig befriedigend und können zu Motorschäden führen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tassenstößel der vorgenannten Art derart weiter zu entwickeln, daß beim Starten des Verbrennungsmotors Klappergeräusche nicht mehr auftreten.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kammer durchgehend durch eine flüssigkeitsundurchlässige Begrenzungswand nach außen abgeschlossen ist, und daß die Begrenzungswand in wenigstens einem an den ersten Hohlraum angrenzenden Teilbereich als elastisch nachgiebiger Federbalg gestaltet ist.
- Die Kammer des erfindungsgemäßen Tassenstößels ist mit einer definierten Menge einer Flüssigkeit gefüllt und nach außen abgeschlossen. Sofortige Betriebsbereitschaft des Tassenstößels bei abgeschaltetem Motor und erneuter Inbetriebnahme ist daher stets gewährleistet. Klappergeräusche treten nicht mehr auf.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das Außengehäuse, der Hohlkolben und das Innengehäuse eine gemeinsame Achse haben, daß der Federbalg durch eine federnd abgestützte Ringmembran begrenzt ist und daß die Ringmenbran das Innen- und das Außengehäuse dichtend verbindet. Der Durchmesser der Ringmembran übertrifft denjenigen des Innengehäuses erheblich, wodurch sich bei einer axialen Verlagerung des Innengehäuses nur eine minimale Deformierung der Ringmembran ergibt. Die erzielte Gebrauchsdauer ist daher erheblich.
- Die Ringmembran kann im Hinblick auf eine Verminderung der werkstoffspezifischen Belastung als Rollmembran gestaltet sein. Zweckmäßig liegt diese an einem kreisringförmig gestalteten Stützkäfig an, wobei der Stützkäfig auf gleichmäßig auf dem Umfang verteilten, auf dem Außengehäuse abgestützten Tragfedern gelagert ist. Hierdurch ist ein besonders schnelles Auffüllen des dritten Hohlraumes aus dem zweiten Hohlraum über das zwischengeschaltete Rückschlagventil gewährleistet, was beim Einschalten des Verbrennungsmotors eine sofort richtige Betätigung auch derjenigen Ventile gewährleistet, die während des vorausgegangenen Motorstillstandes der Einwirkung eines Nockens ausgesetzt waren.
- Der Stützkäfig kann von U-förmigem Profil sein, wobei die Schenkel des Profils in die Zwischenzone zwischen den Tragfedern und der Rollmembran, zumindest teilweise hineinragen. Die Gefahr einer Beschädigung der Rollmembran durch die Tragfedern ist hierdurch entscheidend vermindert.
- Die Tragfedern sind zweckmäßig als Wendelfedern ausgebildet und parallel zur Bewegungsrichtung des Innengehäuses angeordnet. Bei einfachem Aufbau des Tassenstößels wird hierdurch eine besonders lange Gebrauchsdauer bei guter Funktionssichereit gewährleistet.
- Die Ringmembran kann in den an dem Innengehäuse und an dem Außengehäuse anliegenden Bereichen durch Versteifungsringe aus metallischem Werkstoff verstärkt sein. Ihre Montage und damit die Erzeugung der funktionsfähigen Einheit gestaltet sich bei einer solchen Ausbildung besonders einfach.
- Der Gegenstand der voliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnung weiter erläutert.
- Der gezeigte Tassenstößel dient dem automatischen Ventilspielausgleich zwischen dem Ein- bzw. dem Auslaßventil eines Verbrennungsmotors und der für die Ventilbetätigung vorgesehenen Nockenwelle. Der Tassenstößel ist demgemäß zwischen dem oberen Ende des jeweiligen Ventils der Nockenwelle angeordnet, wobei sich eine gegenseitige Deckung zwischen seiner Achse und der Kraftwirkungsrichtung als zweckmäßig erwiesen hat.
- Der Tassenstößel umfaßt das Außengehäuse 1 mit dem ersten Hohlraum 2, einen in dem ersten Hohlraum angeordneten Hohlkolben 3 mit dem zweiten Hohlraum 4, eine Durchtrittsöffnung 5 zwischen dem ersten und dem zweiten Hohlraum, ein auf dem Hohlkolben 3 angeordnetes Innengehäuse 6 mit einem dritten Hohlraum 7, wobei der Hohlkolben 3 und das Innengehäuse 6 durch eine Druckfeder 8 aufeinander abgestützt sind und gemeinsam einen ringförmigen Drosselspalt 9 begrenzen, wobei zwischen dem zweiten und dem dritten Hohlraum 4,7 einen in Richtung des dritten Hohlraumes 7 durchlässiges Rückschlagventil 10 angeordnet ist und wobei die durch die Durchtrittsöffnung 5, den Drosselspalt 9, das Außengehäuse 1, das Innengehäuse 6 und den Hohlkolben 3 gemeinsam umschlossene Kammer vollständig mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllt ist. Die Kammer ist durchgehend durch eine flüssigkeitsundurchlässige Begrenzungswand nach außen abgeschlossen, wobei die Begrenzungswand im Ringspalt zwischen der Außenseite des Innengehäuses 6 und der Innenseite des Außengehäuses 1 durch einen nachgiebigen Federbalg gebildet wird. Der Federbalg hat die Gestalt einer kreisringförmig ausgebildeten Rollmembran aus gewebearmiertem Gummi, welche im Bereich des Innen- und des Außenumfanges mit Metallringen 12,13 versehen und durch dieselben dichtend einerseits an dem Innengehäuse 6 und andererseits an dem Außengehäuse 1 festgelegt ist. Die Rollmembran 11 ist in der Zwischenzone zwischen beiden Metallringen 12,13 auf einem unterseits anliegenden, kreisringförmig gestalteten Stützkäfig von U-förmig nach unten geöffnetem Profil gelagert in welchen drei gleichmäßig auf den Umfang verteilte Tragfedern 14 eingreifen. Die Tragfedern sind unterseits auf dem Stützring 15 gelagert, welcher durch den Sprengring 16 axial unverrückbar in dem Außengehäuse 1 gehaltert ist. Durch gegenseitige Anpassung des Außendurchmessers des Stützringes 15 an den Innendurchmessers des Gehäuses 1 ist eine präzise gegenseitige Zuordnung in radialer Richtung gewährleistet. Der Stützring 15 vermag dadurch dem Stützkäfig 17 und damit zugleich der Rollmembran 11 eine gute Führung bei axialen Verlagerungen zu verleihen.
- Zur Funktion ist folgendes auszuführen:
Bei dem gezeigten Tassenstößel ist die durch den ersten Hohlraum 2, durch die Durchtrittsöffnung 5, durch den zweiten Hohlraum 4, durch den dritten Hohlraum 7 und durch den Drosselspalt 9 umlossene Kammer vollständig mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllt. Die Federelastizität der Druckfeder 8 ist kleiner als diejenige der Schließfeder des zugehörigen Ventiles und in bezug auf die in der Kammer enthaltene Flüssigkeit von gleicher Wirkungsrichtung wie die Tragfedern 14. Bei nichtbetätigtem Ventil erreicht daher der dritte Hohlraum 7 sein maximales Füllvolumen, während das Außengehäuse 1 mit geringer Kraft an der Unterseite der Nockenwelle anliegt und das Innengehäuse 6 mit einer gleich großen Kraft am oberen Ende des zugehörigen Ventils. Dieses ist durch die Wirkung der Schließfeder fest verschlossen. - Gelangt bei weiterer Umdrehung der Nocken der Nockenwelle in Eingriff mit der Oberseite des Gehäuses 1, dann baut sich im Inneren des dritten Hohlraumes 7 ein Druck auf, was dazu führt, daß Leckflüssigkeit den Drosselspalt 7 in Richtung des ersten Hohlraumes 2 passiert und in denselben eingespeichert wird. Durch die kurze Zeitspanne der Krafteinwirkung des Nockens unter normalen Betriebsbedingungen führt dieser Flüssigkeitsverlust indessen nicht zu einer nennenswerten Verminderung des in dem dritten Hohlraums 7 enthaltenen Flüssigkeitsvolumens, wodurch die ursprünglich vorhandene Abstützlänge zwischen dem oberen Ende des zugehörigen Ventils und der Nockenwelle im wesentlichen unverändert beibehalten wird. Die Verlagerung des Ventils ist dementsprechend und stimmt weitgehend mit der Exzentrizität des Nockens überein, wobei die Kraft der Schließfeder ohne weitere Bedeutung ist.
- Bei weiterer Verdrehung der Nockenwelle gelangt der Nocken außer Eingriff, was dazu führt, daß das Ventil einschließlich des Tassenstößels durch die Kraft der Schließfeder zurück in die ursprüngliche Lage bewegt wird. Der Weg des Ventils ist dabei durch das Anschlagen an seinem Ventilsitz begrenzt, so daß sich zunächst ein gewisses Spiel zwischen der Nockenwelle und dem oberen Ende des Ventils ergibt. Die Kraft der Druckfeder 8 kommt jetzt wiederum zum Tragen und bewirkt eine Auseinanderbewegung zwischen dem Innengehäuse 6 und dem Hohlkolben 3 in axialer Richtung. Dabei strömt das während des Arbeitstaktes aus dem dritten Hohlraum 7 über den Drosselspalt 9 in den ersten Hohlraum 2 verdrängte Flüssigkeitsvolumen über die Durchrittsöffnung 5, den zweiten Hohlraum 4 und das Rückschlagventil 10 zurück in den dritten Hohlraum 7, wodurch der ursprünglich vorhandene Betriebszustand wiederum erreicht ist. Der Vorgang wird durch die Tragfedern 14 zusätzlich beschleunigt.
- Gelangt der Motor zum Stillstand, während einer der vorhandenen Nocken in Eingriff steht, dann fürht das zu einer allmählichen, entsprechenden Entleerung des dritten Hohlraumes 7 über dem Drosselspalt 9 in den ersten Hohlraum 2. Ergibt sich durch das anschließende Anlassen des Verbrennungsmoters eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem oberen Ende des Ventils und der Nockenwelle, dann hat das durch die Wirkung der Druckfeder 8 eine sofortige Auseinanderbewegung zwischen dem Innengehäuse 6 und dem Hohlkolben 3 in axialer Richtung zur Folge und die gleichzeitige Auffüllung des dritten Hohlraumes 7. Durch die Wirkung der Tragfedern 14 sind Kavitationserscheinungen auch bei schneller Drehung der Nockenwelle ausgeschlossen und es wird eine sofortige Funktionsbereitschaft des Tassenstößels erzielt. Bereits das erste nachfolgende Ineingriffgelangen des Nockens mit der Oberseite des Gehäuses führt daher zu einer richtigen Ventilbetätigung. Klappergeräusche und eventuelle Schäden am Motor werden daher sicher vermieden.
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Title |
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MOTORTECHNISCHE ZEITSCHRIFT, Band 41, nr. 12, Dezember 1980, Seiten 539-542, Schw{bisch Gm}nd, DE; K. DANIEL: "Hydraulischer Ventilspielausgleich - Aufbau, Funktion, Entwicklungsgrundlagen" * |
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