EP0468201A1 - Rollenstössel mit hydraulischem Ventilspiel-Ausgleich - Google Patents

Rollenstössel mit hydraulischem Ventilspiel-Ausgleich Download PDF

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EP0468201A1 EP91110210A EP91110210A EP0468201A1 EP 0468201 A1 EP0468201 A1 EP 0468201A1 EP 91110210 A EP91110210 A EP 91110210A EP 91110210 A EP91110210 A EP 91110210A EP 0468201 A1 EP0468201 A1 EP 0468201A1
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roller
tappet
hydraulic
piston
check valve
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Herbert Clemens
Peter Müller
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
    • F01L1/143—Tappets; Push rods for use with overhead camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/245—Hydraulic tappets
    • F01L1/25—Hydraulic tappets between cam and valve stem
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L2305/02—Mounting of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2307/00—Preventing the rotation of tappets

Definitions

  • the invention relates to a roller tappet with hydraulic valve lash compensation, wherein a roller piston carrying a roller via a roller pin, together with a tappet piston, delimits a hydraulic high-pressure chamber, which is connected to a hydraulic reservoir via a check valve device.
  • a tappet is known, for example, from European patent application 0 318 151.
  • roller tappets offer the advantage of reduced friction. Roller tappets should also enable the proven hydraulic valve lash adjustment.
  • the object of the invention is to provide measures by means of which the dimensions of roller tappets with hydraulic valve clearance compensation can be reduced.
  • the hydraulic storage space does not take up any additional volume within the roller tappet if the storage space is arranged according to the invention inside the hollow roller bolt.
  • the storage space can then be connected to the high-pressure space and also to a hydraulic circuit, such as usually the lubricant circuit of an internal combustion engine, by means of suitably provided bores and channels.
  • a hydraulic circuit such as usually the lubricant circuit of an internal combustion engine
  • the subspaces are connected to each other via channels like communicating vessels.
  • the check valve device which is usually designed in the form of a spring-loaded ball, takes up less overall height if several check valve devices are arranged next to one another - this is particularly useful when the storage space is divided into several partial rooms - or if the check valve device is designed as a reed valve or flap valve is.
  • roller tappets shown essentially consist of a roller piston 1 and a tappet piston 2. While the stem of a gas exchange valve of an internal combustion engine bears directly on the tappet piston 2 or indirectly via a tappet rod with a rocker arm, the roller piston 1 via a roller pin 3, a roller 4, which cooperates with a cam for actuating the internal combustion engine gas exchange valve.
  • the roller pin 3 is fitted into a bore 5 in the roller piston 1.
  • the roller 4 is mounted on the roller pin 3 with the interposition of rolling elements 6.
  • roller piston 1 and the tappet piston 2 can be displaced relative to one another in the direction of the arrow 7 and jointly delimit a hydraulic high-pressure chamber 8. Furthermore, a compression spring 9 acts between the two pistons.
  • a hydraulic reservoir 10 is provided in the roller tappet to supply the high-pressure chamber 8 with hydraulic medium. This is connected to the high-pressure chamber 8 via at least one channel 11, a check valve device 12 blocking in the direction of the storage chamber 10 being arranged in the channel 11. Since the function of the hydraulic valve lash adjuster is familiar to the person skilled in the art, it will not be explained further here.
  • two overflow channels 13 are also provided, which also open are connected to the tappet outside opening feed channels 16.
  • the hydraulic reservoir 10 lies essentially inside the hollow roller bolt 3.
  • the end faces of the roller bolt 3 are closed with cover plates 14.
  • the connection with the two channels 11 which conduct the hydraulic medium to the high-pressure chamber 8 produce bores 15 in the roller bolt 3.
  • the bores 15 connect the storage space 10 with two overflow channels 13. Since two channels 11 are provided in the exemplary embodiment shown, there are of course also two check valve devices 12 which are designed in the usual manner as spring-loaded balls. Since the storage space 10 is arranged inside the roller bolt 3, no additional installation space is required for the storage space. This results in an extremely compact roller tappet. The compact design is further promoted by the provision of two check valve devices 12, since these can each be made smaller and therefore lower in construction. Finally, the dimensions of the high-pressure chamber 8 can also be optimized or minimized due to the compression spring 9 arranged outside the high-pressure chamber and thereby concentrically to the latter.
  • the storage space 10 is subdivided into five subspaces, of which only the subspaces 10a, 10b, 10c are shown due to the cut.
  • Each sub-space can be connected to the high-pressure space 8 via a channel 11.
  • the individual subspaces are connected to one another and to the overflow channel 13 via channels 17. Because each individual subspace has a relatively small volume, the subspaces can be moved into available free spaces without significantly increasing the overall space of the ram.
  • the subspaces 10a, 10b are arranged essentially to the side of the roller bolt 3 and the roller 4, while the subspace 10c is formed by the hollow roller bolt 3.
  • the check valve device 12 is designed as a reed valve made from a disk.
  • the two tongue valves for the two channels 11 form a single component.
  • Figures 9, 10, 11 show a further variant.
  • plunger piston 2 and roller piston 1 are conical in their lower region and adapted to the contour of a valve spring plate 21 in order to further reduce overall height.
  • the compression spring 9 is designed as a plate spring.
  • the storage compartments 10a, 10b provided in addition to the storage compartment 10c (interior of the roller bolt 3), as well as the additional compartments mirrored thereto, are adapted to the contour or the circumference of the roller piston 1.

Abstract

Ein Rollenstößel mit hydraulischem Ventilspielausgleich soll die Abmessungen eines üblichen Tassenstößels nicht überschreiten. Um dies zu erreichen, kann der Hydraulik-Vorratsraum (10) im Inneren des die Rolle (4) tragenden Rollenbolzens (3) vorgesehen sein. Es ist auch möglich, den Vorratsraum in mehrere Teilräume (10a,10b) aufzuteilen und diese in geeigneten Freiräumen anzuordnen. Über mehrere Kanäle (17) mit mehreren Rückschlagventilen (12), die auch zungenventilartig ausgebildet sein können, ist der Vorratsraum mit dem Hochdruckraum verbunden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rollenstößel mit hydraulischem Ventilspiel-Ausgleich, wobei ein über einen Rollenbolzen eine Rolle tragender Rollen-Kolben gemeinsam mit einem Stößel-Kolben einen hydraulischen Hochdruckraum begrenzt, der über eine Rückschlagventil-Vorrichtung mit einem Hydraulik-Vorratsraum in Verbindung steht. Ein derartiger Stößel ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung 0 318 151 bekannt.
  • Gegenüber herkömmlichen Tassenstößeln zur Betätigung der Gaswechselventile von Brennkraftmaschinen bieten Rollenstößel den Vorteil verminderter Reibleistung. Dabei sollen auch Rollenstößel den bewährten, hydraulischen Ventilspielausgleich ermöglichen. Da jedoch die bislang bekannt gewordenen Rollenstößel mit hydraulischem Ventilspiel- ausgleich relativ großvolumig bauen und insbesondere eine gegenüber herkömmlichen Tassenstößeln gesteigerte Bauhöhe aufweisen, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer die Abmessungen von Rollenstößeln mit hydraulischem Ventilspielausgleich verringert werden können.
  • Zur Lösung der Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 oder 2 vorgesehen; vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
  • So beansprucht der Hydraulik-Vorratsraum kein zusätzliches Volumen innerhalb des Rollenstößels, wenn der Vorratsraum erfindungsgemäß im Inneren des hohl ausgeführten Rollenbolzens angeordnet ist. Über geeignet angebrachte Bohrungen und Kanäle kann dann der Vorratsraum ohne Schwierigkeiten mit dem Hochdruckraum und auch mit einem Hydraulik-Kreislauf, so üblicherweise dem Schmiermittelkreislauf einer Brennkraftmaschine, verbunden werden. Es ist aber auch möglich, den üblicherweise relativ großvolumig bauenden, zusammenhängenden Vorratsraum in mehrere Teilräume zu unterteilen, die dann im Sinne einer bauraumoptimierenden Bauweise an geeigneten Freiräumen im Rollenstößel angeordnet werden können. Insbesondere bieten sich hierfür Bereiche seitlich des Rollenbolzens und/oder seitlich der Rolle an. Kommunizierenden Gefäßen gleich sind die Teilräume über Kanäle miteinander verbunden.
  • Die zumeist in Form einer federbelasteten Kugel ausgebildete Rückschlagventil-Vorrichtung beansprucht weniger Bauhöhe, wenn mehrere Rückschlagventil-Vorrichtungen nebeneinander angeordnet sind - dies bietet sich insbesondere bei einer Aufteilung des Vorratsraumes in mehrere Teilräume an -, oder wenn die Rückschlagventil-Vorrichtung als Zungenventil oder Flatterventil ausgebildet ist. Auch hier ist es im Sinne eines verringerten Bauaufwandes möglich, mit Hilfe einer einzigen zungenventilartigen Rückschlagventil-Vorrichtung den Durchfluß durch mehrere Kanäle zu steuern.
  • Weitere Möglichkeiten zur Verringerung des Bauraumes eines Rollenstößels mit hydraulischem Ventilspiel-Ausgleich sind in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben, sowie aus den im folgenden erläuterten, bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ersichtlich. Im einzelnen zeigt
    • Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rollenstößel mit im Rollenbolzen vorgesehenen Hydraulik-Vorratsraum im Schnitt,
    • Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1,
    • Fig. 3 einen weiteren Schnitt des Stößels aus Fig. 1,
    • Fig. 4 einen Rollenstößel mit mehreren Vorrats-Teilräumen im Schnitt,
    • Fig. 5 den Schnitt B-B aus Fig. 4,
    • Fig. 6 einen Stößel ähnlich Fig. 1 mit einem Zungen-Rückschlagventil,
    • Fig. 7 den Schnitt A-A aus Fig. 6,
    • Fig. 8 eine Aufsicht auf das Zungen-Rückschlagventil des Stößels aus Fig. 6,
    • Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rollenstößels,
    • Fig. 10 den Schnitt A-A aus Fig. 9, sowie
    • Fig. 11 einen weiteren Schnitt des Stößels aus Fig. 9..
  • Die gezeigten Rollenstößel bestehen im wesentlichen aus einem Rollen-Kolben 1 sowie einem Stößel-Kolben 2. Während am Stößel-Kolben 2 der Schaft eines Gaswechselventiles einer Brennkraftmaschine direkt - oder über eine Stößelstange mit einem Kipphebel indirekt - anliegt, trägt der Rollen- Kolben 1 über einen Rollenbolzen 3 eine Rolle 4, die mit einem Nocken zur Betätigung des Brennkraftmaschinen-Gaswechselventiles zusammenwirkt.
  • Der Rollenbolzen 3 ist in eine Bohrung 5 im Rollen-Kolben 1 eingepaßt. Auf dem Rollenbolzen 3 ist die Rolle 4 unter Zwischenschaltung von Wälzkörpern 6 gelagert.
  • Der Rollen-Kolben 1 und der Stößel-Kolben 2 sind gemäß Pfeilrichtung 7 gegeneinander verschiebbar und begrenzen gemeinsam einen hydraulischen Hochdruckraum 8. Ferner wirkt zwischen den beiden Kolben eine Druckfeder 9.
  • Zur Versorgung des Hochdruckraumes 8 mit Hydraulikmedium ist im Rollenstößel ein Hydraulik-Vorratsraum 10 vorgesehen. Dieser steht über zumindest einen Kanal 11 mit dem Hochdruckraum 8 in Verbindung, wobei im Kanal 11 eine in Richtung des Vorratsraumes 10 sperrende Rückschlagventil-Vorrichtung 12 angeordnet ist. Da die Funktion des hydraulischen Ventilspielausgleichs dem Fachmann geläufig ist, soll diese hier nicht weiter erläutert werden. Zur Befüllung des Vorratsraumes 10 mit einem geeigneten Hydraulikmedium sind ferner zwei Überströmkanäle 13 vorgesehen, die mit auf der Stößelaußenseite mündenden Zufuhrkanälen 16 in Verbindung stehen.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 liegt der Hydraulik-Vorratsraum 10 im wesentlichen im Inneren des hohl ausgebildeten Rollenbolzens 3. Dazu sind die Stirnseiten des Rollenbolzens 3 mit Deckplatten 14 verschlossen. Die Verbindung mit den beiden das Hydraulikmedium zum Hochdruckraum 8 leitenden Kanälen 11 stellen Bohrungen 15 im Rollenbolzen 3 her. In gleicher Weise verbinden die Bohrungen 15 den Vorratsraum 10 mit zwei Überströmkanälen 13. Da beim gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Kanäle 11 vorgesehen sind, finden sich selbstverständlich auch zwei Rückschlagventil-Vorrichtungen 12, die in üblicher Weise als federbelastete Kugeln ausgebildet sind. Indem der Vorratsraum 10 im Inneren des Rollenbolzens 3 angeordnet ist, wird für den Vorratsraum kein zusätzlicher Bauraum benötigt. Hierdurch ergibt sich ein äußerst kompakt bauender Rollenstößel. Weiter gefördert wird die kompakte Bauweise durch Vorsehen zweier Rückschlagventil-Vorrichtungen 12, da diese jeweils für sich kleiner und daher niedriger bauend ausgebildet werden können. Schließlich kann aufgrund der außerhalb des Hochdruckraumes und dabei konzentrisch zu diesem angeordneten Druckfeder 9 auch der Hochdruckraum 8 in seinen Abmessungen optimiert bzw. minimiert werden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4, 5 ist der Vorratsraum 10 in fünf Teilräume unterteilt, von denen aufgrund der Schnittführung nur die Teilräume 10a, 10b, 10c dargestellt sind. Jeder Teilraum kann über einen Kanal 11 mit dem Hochdruckraum 8 in Verbindung stehen. Ferner sind die einzelnen Teilräume über Kanäle 17 miteinander sowie mit dem Überströmkanal 13 verbunden. Indem jeder einzelne Teilraum für sich ein relativ geringes Volumen aufweist, können die Teilräume in zur Verfügung stehende Freiräume verlegt werden, ohne dabei den gesamten Bauraum des Stößels wesentlich zu vergrößern. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Teilräume 10a, 10b im wesentlichen seitlich des Rollenbolzens 3 sowie der Rolle 4 angeordnet, während der Teilraum 10c durch den hohl ausgeführten Rollenbolzen 3 gebildet wird.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 hat analog dem Stößel nach den Fig. 1, 2 den Hydraulik-Vorratsraum 10 im wesentlichen im Inneren des Rollenbolzens 3, wobei selbstverständlich auch die die Bohrungen 15 umgebenden Freiräume 10a, 10b die Funktion von Teil-Vorratsräumen übernehmen. Zur weiteren Verringerung der Bauhöhe ist bei diesem Stößel die Rückschlagventil-Vorrichtung 12 als ein aus einer Scheibe herausgearbeitetes Zungenventil ausgebildet. Vorteilhafterweise bilden dabei - wie die Aufsicht gemäß Fig. 8 zeigt - die beiden Zungenventile für die beiden Kanäle 11 ein einziges Bauteil.
  • Die Figuren 9, 10, 11 zeigen eine weitere Variante. Hier sind Stößelkolben 2 und Rollenkolben 1 in ihrem unteren Bereich konisch ausgebildet und der Kontur eines Ventilfedertellers 21 angepaßt, um weiter Bauhöhe einzusparen. Zu gleichem Zweck ist die Druckfeder 9 als Tellerfeder ausgebildet. Die neben dem Vorrats-Teilraum 10c (Innenraum des Rollenbolzens 3) vorgesehenen VorratsTeilräume 10a, 10b, sowie die dazu spiegelbildlichen weiteren Teilräume sind an die Kontur bzw. den Umfang des Rollenkolbens 1 angepaßt.
  • Die Fig. 2, 5, 7, 10 zeigen darüber hinaus eine an der Außenseite eines der beiden Kolben (Rollen-Kolben 1 oder Stößel-Kolben 2) vorgesehene, in Stößelbewegungsrichtung (Pfeilrichtung 7) verlaufende Längsnut 18. Diese Längsnut bildet gemeinsam mit einem Vorsprung 19, der als Einsteckteil in der Wandung 20 einer den Rollenstößel führenden Bohrung ausgebildet ist, eine Stößel-Verdrehsicherung. Auch diese relativ einfache Ausbildung einer Stößel-Verdrehsicherung erhöht die kompakte Bauweise eines erfindungsgemäßen Rollenstößels. Die beschriebenen wesentlichen Merkmale gestatten es somit, einen Rollenstößel mit hydraulischem Ventilspielausgleich äußerst niedrig und kompakt bauend zu gestalten. Dabei können konstruktive Ausführungsformen durchaus von den gezeigten Ausführungsbeispielen abweichen, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (7)

1. Rollenstößel mit hydraulischem Ventilspielausgleich, wobei ein über einen Rollenbolzen (3) eine Rolle (4) tragender Rollen-Kolben (1) gemeinsam mit einem Stößel-Kolben (2) einen hydraulischen Hochdruckraum (8) begrenzt, der über eine Rückschlagventil-Vorrichtung (12) mit einem Hydraulik-Vorratsraum (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulik-Vorratsraum (10) zumindest teilweise durch den hohl ausgeführten Rollenbolzen (3) gebildet wird.
2. Rollenstößel mit hydraulischem Ventilspielausgleich, wobei ein über einen Rollenbolzen (3) eine Rolle (4) tragender Rollen-Kolben (1) gemeinsam mit einem Stößel-Kolben (2) einen hydraulischen Hochdruckraum (8) begrenzt, der über eine Rückschlagventil-Vorrichtung (12) mit einem Hydraulik-Vorratsraum (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulik-Vorratsraum (10) in mehrere durch einen Kanal (17) miteinander verbundene, im wesentlichen seitlich des Rollenbolzens (3) angeordnete Teilräume (10a, 10b) unterteilt ist.
3. Rollenstößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckraum (8) mit dem Vorratsraum (10) oder den Teilräumen (10a, 10b) über mehrere Rückschlagventil-Vorrichtungen (12) verbunden ist.
4. Rollenstößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rückschlagventile (12) im wesentlichen unterhalb des Rollenbolzens (3) beidseitig der Rolle (4) vorgesehen sind.
5. Rollenstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventil-Vorrichtung (12) als ein einen oder mehrere Kanäle (11) verschließendes Zungenventil ausgebildet ist.
6. Rollenstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Rollen-Kolben (1) und dem Stößel-Kolben (2) wirkende Druckfeder (9) im wesentlichen konzentrisch außerhalb des Hochdruckraumes (8) angeordnet ist.
7. Rollenstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des Rollen-Kolbens (1) oder des Stößel-Kolbens (2) eine in Stößelbewegungsrichtung (7) verlaufende Längsnut (18) vorgesehen ist, die gemeinsam mit einem Vorsprung (19) in einer den Stößel führenden Bohrung eine Stößel-Verdrehsicherung bildet.
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