EP0623190A1 - Tappet with hydraulic compensation of valve clearance and free piston. - Google Patents

Tappet with hydraulic compensation of valve clearance and free piston.

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EP0623190A1
EP0623190A1 EP92922696A EP92922696A EP0623190A1 EP 0623190 A1 EP0623190 A1 EP 0623190A1 EP 92922696 A EP92922696 A EP 92922696A EP 92922696 A EP92922696 A EP 92922696A EP 0623190 A1 EP0623190 A1 EP 0623190A1
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EP
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piston
pressure chamber
idle
compensating
tappet
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EP92922696A
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Walter Speil
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INA Waelzlager Schaeffler OHG
Original Assignee
INA Waelzlager Schaeffler OHG
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Publication date
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Publication of EP0623190B1 publication Critical patent/EP0623190B1/en
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    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams
    • Y10T74/2107—Follower

Definitions

  • the invention relates to a tappet with a hydraulic play compensation element, consisting of a high-pressure chamber, a housing consisting of a shirt and a base, with a spring-loaded, longitudinally displaceable compensating piston which delimits the high-pressure chamber with its piston surface facing away from a valve stem of a gas exchange valve, and with an idle stroke piston of smaller diameter than the compensating piston, on the piston surface of which the hydraulic pressure of the high-pressure chamber acts.
  • tappets are used in the valve drive of internal combustion engines. They serve to compensate for changes in length due to wear, thermal expansion and manufacturing tolerances. The previously known tappets compensate for these changes in length at the beginning of the basic circular phase of the cam, that is to say after the valve has been lifted. This creates a non-positive connection between the cam and a valve.
  • a disadvantage of these devices is that, for example, in the case of base circle errors of the cam, displacements of the camshaft due to transverse vibrations and / or camshaft bearing play, the valves are relieved or even pressed open during the base circle phase of the cam. This can lead to friction Losses, increased exhaust emission values or rough engine running.
  • Such a tappet with an idle lifting device is apparent from GB-PS 1498460.
  • the high-pressure chamber on the side opposite the compensating piston is closed off by a floating piston. Since this piston has a slightly smaller piston area to the high-pressure chamber than the compensating piston, a certain idle stroke effect is achieved.
  • the area ratios of the compensating piston to the floating piston are poorly designed in this device.
  • the leakage rate of the floating piston proves unfavorable due to its relatively large surface area, or is difficult to define in terms of production technology.
  • an exact adjustment of the idle stroke proves to be difficult due to the close to 1 area ratio of the area of the compensating piston to the area of the floating piston.
  • the invention has for its object to provide a tappet with hydraulic valve lash adjuster and idle piston, in which the disadvantages described above are eliminated, and a slight flexibility of the valve train is realized during the basic circle phase of the cam, and wherein the idle stroke generated by the idle piston precisely definable and almost constant over the lifespan of the tappet and the manufacturing effort for such a tappet is low.
  • this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in that the ratio of the projected piston surface of the compensating piston facing the high pressure chamber to the projected piston surface facing the high pressure chamber of the idle stroke piston is> 3 or that, as stated in claim 2, the tolerance of the stroke of the idle piston is ⁇ 50 ⁇ m x A2 AI, where A2 is the projected Piston area of the compensating piston and AI represents the projected piston area of the idle stroke piston.
  • A2 is the projected Piston area of the compensating piston
  • AI represents the projected piston area of the idle stroke piston.
  • a preferred arrangement of the Leerhub ⁇ piston emerges from claims 3 and 4. Due to the arrangement in an edge region between the housing base and the shirt, the idle piston is separated from the compensating piston. This receptacle for the idle piston in the housing can be handled relatively easily in terms of production technology.
  • Claims 5 to 7 relate to the design of the idle piston integrated directly in the compensating piston.
  • the stop for the idle stroke piston can simultaneously be formed by the flange of the valve cap of the check valve of the compensating piston.
  • This solution is relatively simple to construct.
  • the stops for the idle stroke piston are also conceivable from metal plates or the like introduced into the compensating piston, the idle stroke also being able to be realized by a ball or another suitable object. It is also possible here to support the idle stroke movement of the ball by means of a spring.
  • Claim 8 relates once again directly to the spring support of the idle piston. This spring causes the idle piston first at the end of the stroke of the cam is pushed into its outer position facing the high-pressure chamber, so that a possibly required idle stroke movement can be realized during the base circle phase of the cam.
  • Claim 9 describes a possibility of realizing the leak gap via the idle stroke piston. It is conceivable to determine the leak rate completely or at least partially via the idle stroke piston. The smaller leakage gap compared to the compensating piston allows a larger leakage clearance. This in turn means the possibility of an expanded manufacturing tolerance for the idle stroke piston or a narrowed sinking tolerance for the compensating piston.
  • Claims 10 and 11 relate to the possibility of directly attaching the check valve of the compensating piston to the idle stroke piston, the check valve also carrying out the idle stroke movement of the idle stroke piston.
  • This solution relates in particular to the arrangement of the idle stroke piston in a bore of the compensating piston. In this case, there is again no need for a separate bore for the idle piston.
  • tappet described here should not be limited to the valve train of internal combustion engines. All areas are conceivable in which it is necessary to compensate for play due to thermal expansion or wear. Furthermore, the features of this invention are not limited to the plungers listed here. Other than tassenför ige, directly acted upon by a cam tappets are also conceivable, for example those designed as insertion elements in rocker arms or rocker arms.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a compensating piston with an integrated idle piston
  • FIG. 4 shows a section of the tappet shown in FIG. 2 in the region of its idle piston
  • FIG. 5 shows a sectional view of a compensating piston with an integrated ball as an idle stroke element
  • Fig. 5 is a sectional view of a further compensation piston with an integrated ball
  • FIG. 7 shows a sectional view of a compensating piston with an integrated idle piston.
  • Figure 1 shows a longitudinal section of the upper part of a Zylinderkop ⁇ fes 1.
  • the plunger 2 consists of a housing 3, which is closed by a bottom 4 in the upper part.
  • the housing 3 is guided by means of a sliding guide 5 in the above-mentioned cylinder head 1 of an internal combustion engine.
  • a cam 6 as a valve control element moves the plunger 2 with its flank 7 in a direction facing away from the base 4 of the plunger 2.
  • the housing 3 contains a concentrically arranged play compensation element 8. The structure and the mode of operation of the play compensation element 8 are not explained in more detail here, since this is already well known.
  • a spring-loaded, not shown in this figure, compensation piston lies with its end facing away from the bottom 4 on a likewise not visible End of a valve stem 9 of a gas exchange valve 10.
  • An idle stroke piston 11 according to the invention is integrated in an edge region 12, which is formed by the bottom 4 of the housing 3 and the shirt 13 of the tappet 2. The structure and function of the tappet 2 according to the invention with idle stroke piston 11 will be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 4.
  • a longitudinal section of a plunger 2, shown enlarged, can be seen from FIG.
  • the actual play compensation element 8, with the compensation piston 15, is guided axially in a hub 14 starting from the base 4 of the tappet 2 and arranged concentrically there.
  • the idle piston 11 can be seen in detail in FIG. 4. If a force now acts axially on the tappet 2 through the cam 6 (see FIG. 1) in a direction facing away from the base 4 of the cam 6, the compensating piston 15 is loaded. A part of the oil in the high-pressure chamber 18 is displaced and initially causes one Displacement of the idle stroke piston 11 in the direction of the shirt 13.
  • the idle stroke piston 11 executes due to the surface translation of its piston surface 19 facing the high pressure space 18 to the piston surface 20 of the compensating piston 15 facing the high pressure space 18 an idle stroke movement. Only when the pressure has built up in the high-pressure chamber 18 is the force fit necessary to open the valve 10 against the force of the valve spring 21 (see FIG. 1). During the stroke of the cam 6, a certain small oil volume is then pressed out of the high-pressure chamber 18 via a leakage gap, not shown, as in known lash adjusters, so that at the end of the stroke of the cam 6, a need for oil in the high-pressure chamber 18 arises.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a compensating piston 15 with an integrated idling piston 11.
  • the idling piston 11 is seated concentrically and axially displaceably in a bore 25 of the compensating piston 15.
  • the movement of the idle stroke piston 11 in the direction of the high-pressure chamber 18 is supported by a spring 26, which is supported on the one hand on a bottom 27 of the compensating piston 15 and on the other hand on a bottom 28 of the idle stroke piston 11.
  • the mode of operation of the compensation piston 15 described here for the tappet 2 and that described in FIGS. 5, 6 and 7 for further embodiments is the same as that mentioned in FIG. 2.
  • the idle stroke piston 11 also carries out the compensating movement of the compensating piston 15.
  • the idle stroke piston 11 from FIG. 2 is shown in more detail in FIG.
  • a spring 30 is supported on the one hand on the idle piston 11 and on the other hand is limited by a cap 31.
  • the spring 30 always loads the idle stroke piston 11 in the direction of the high-pressure chamber 18 (see FIG. 2).
  • FIGS. 5 to 7 show further variants of compensating piston 15 with integrated idle stroke piston 11. It is possible, as shown in FIGS. 5 and 6, to use a ball 32 as idle stroke piston 11 and, as shown in FIG. 6, by a spring 33 , which is supported on a valve cap 34. The axial movement of the ball 32 is expediently limited by a plate 34a, further stop forms also being conceivable.
  • a further variant of accommodating the idle stroke piston 11 in the compensating piston 15 can be seen in FIG. 7.
  • the idle stroke piston 11 is integrated in a bore 33b arranged in the compensating piston 15 and moves along an axis which is approximately parallel to the longitudinal central axis of the compensating piston 15. It has proven to be an advantageous solution to implement an axial end stop of the idle stroke piston 11 on a flange 35 of a valve cap 34.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Un poussoir (2) comprend un élément (8) de compensation hydraulique du jeu de soupape constitué par une chambre de haute pression (18), par un boîtier (3) avec un piston de compensation (15) sollicité par un ressort et mobile dans le sens longitudinal, ainsi que par un piston libre (11) ayant un diamètre inférieur à celui du piston de compensation (15). Afin d'obtenir par des moyens techniques simples un actionnement de soupape avec une élasticité minime pendant la phase correspondant au cercle de base d'une came (6), le rapport entre la surface (20) du piston de compensation (15) projetée, tournée du côté de la chambre de haute pression (18), et la surface (19) du piston libre (11) projetée, tournée du côté de la chambre de haute pression (18), est supérieur à trois.A pusher (2) comprises an element (8) for hydraulic compensation of the valve clearance constituted by a high pressure chamber (18), by a housing (3) with a compensation piston (15) biased by a spring and movable in the longitudinal direction, as well as by a free piston (11) having a diameter smaller than that of the compensating piston (15). In order to obtain by simple technical means valve actuation with minimal elasticity during the phase corresponding to the base circle of a cam (6), the ratio between the surface (20) of the projected compensation piston (15), facing the side of the high pressure chamber (18), and the surface (19) of the free piston (11) projected, facing the side of the high pressure chamber (18), is greater than three.

Description

Beschreibung description
Stößel mit hydraulischem Ventilspielausgleich und LeerhubkolbenTappet with hydraulic valve clearance compensation and idle piston
Die Erfindung betrifft einen Stößel mit einem hydraulischen Spielaus¬ gleichselement, bestehend aus einem Hochdruckraum, einem aus einem Hemd und einem Boden bestehenden Gehäuse, mit einem federbelasteten, längsverschieblich gleitenden Ausgleichskolben, der mit seiner einem Ventilschaft eines Gaswechselventils abgewandten Kolbenfläche den Hochdruckraum begrenzt, und mit einem Leerhubkolben geringeren Durch¬ messers als der Ausgleichskolben, auf dessen Kolbenfläche der hydrau¬ lische Druck des Hochdruckraumes wirkt.The invention relates to a tappet with a hydraulic play compensation element, consisting of a high-pressure chamber, a housing consisting of a shirt and a base, with a spring-loaded, longitudinally displaceable compensating piston which delimits the high-pressure chamber with its piston surface facing away from a valve stem of a gas exchange valve, and with an idle stroke piston of smaller diameter than the compensating piston, on the piston surface of which the hydraulic pressure of the high-pressure chamber acts.
Diese Stößel werden im Vent ltrieb von Verbrennungsmotoren verwendet. Sie dienen einem Ausgleich von Längenänderungen infolge von Ver¬ schleiß, thermischer Dehnung und Fertigungstoleranzen. Die bisher bekannten Stößel gleichen diese Längenänderungen zu Beginn der Grund¬ kreisphase des Nockens, das heißt nach realisiertem Ventilhub, auf Null aus. Somit entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Nocken und einem Ventil.These tappets are used in the valve drive of internal combustion engines. They serve to compensate for changes in length due to wear, thermal expansion and manufacturing tolerances. The previously known tappets compensate for these changes in length at the beginning of the basic circular phase of the cam, that is to say after the valve has been lifted. This creates a non-positive connection between the cam and a valve.
Als nachteilig bei diesen Einrichtungen erweist es sich, daß bei¬ spielsweise bei Grundkreisfehlern des Nockens, Verlagerungen der Nockenwelle wegen Transversalschwingungen und/oder Nockenwellenlager- spiels die Ventile während der Grundkreisphase des Nockens entlastet oder sogar aufgedrückt werden. Dies kann beispielsweise zu Reibungs- Verlusten, erhöhten Abgasemissionswerten oder unrundem Motorlauf führen.A disadvantage of these devices is that, for example, in the case of base circle errors of the cam, displacements of the camshaft due to transverse vibrations and / or camshaft bearing play, the valves are relieved or even pressed open during the base circle phase of the cam. This can lead to friction Losses, increased exhaust emission values or rough engine running.
Um diese Nachteile auszugleichen, wurde versucht, eine geringfügige Nachgiebigkeit des Ventiltriebes während der Grundkreisphase des Nockens zu erzielen.In order to compensate for these disadvantages, an attempt was made to achieve a slight flexibility of the valve train during the base circle phase of the cam.
Ein derartiger Stößel mit einer Leerhubeinrichtung geht aus der GB-PS 1498460 hervor. Bei dieser Ausführung ist der Hochdruckraum an der dem Ausgleichskolben gegenüberliegenden Seite durch einen schwimmenden Kolben abgeschlossen. Da dieser Kolben eine geringfügig kleinere Kolbenfläche zum Hochdruckraum als der Ausgleichskolben aufweist, wird eine gewisse Leerhubwirkung erzielt. Jedoch sind bei dieser Einrich¬ tung die Flächenverhältnisse des Ausgleichskolbens zum schwimmenden Kolben schlecht gestaltet. Die Leckrate des schwimmenden Kolbens erweist sich aufgrund seiner relativ großen Mantelfläche ungünstig, oder ist fertigungstechnisch nur schwer zu definieren. Desweiteren zeigt sich eine genaue Einstellung des Leerhubes aufgrund des nahe 1 liegenden Flächenverhältnisses der Fläche des Ausgleichskolbens zu der Fläche des schwimmenden Kolbens als schwierig.Such a tappet with an idle lifting device is apparent from GB-PS 1498460. In this version, the high-pressure chamber on the side opposite the compensating piston is closed off by a floating piston. Since this piston has a slightly smaller piston area to the high-pressure chamber than the compensating piston, a certain idle stroke effect is achieved. However, the area ratios of the compensating piston to the floating piston are poorly designed in this device. The leakage rate of the floating piston proves unfavorable due to its relatively large surface area, or is difficult to define in terms of production technology. Furthermore, an exact adjustment of the idle stroke proves to be difficult due to the close to 1 area ratio of the area of the compensating piston to the area of the floating piston.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stößel mit hydrauli¬ schem Ventilspielausgleich und Leerhubkolben zu schaffen, bei dem die eingangs beschriebenen Nachteile beseitigt sind, und eine geringfügige Nachgiebigkeit des Ventiltriebes während der Grundkreisphase des Nockens realisiert ist, und wobei der durch den Leerhubkolben erzeugte Leerhub genau definierbar und über die Lebensdauer des Stößels nahezu konstant und der Fertigungsaufwand für einen derartigen Stößel gering ist.The invention has for its object to provide a tappet with hydraulic valve lash adjuster and idle piston, in which the disadvantages described above are eliminated, and a slight flexibility of the valve train is realized during the basic circle phase of the cam, and wherein the idle stroke generated by the idle piston precisely definable and almost constant over the lifespan of the tappet and the manufacturing effort for such a tappet is low.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß das Verhältnis der dem Hochdruckraum zugewandten projizierten Kolbenfläche des Ausgleichskolbens zu der dem Hochdruckraum zugewandten projizierten Kolbenfläche des Leerhubkolbens > 3 ist oder daß, wie in Anspruch 2 ausgeführt, die Toleranz des Hubes des Leerhubkolbens < 50 μm x A2 AI ist, wobei A2 die projizierte Kolbenfläche des Ausgleichskolbens und AI die projizierte Kolbenfläche des Leerhubkolbens darstellt. Durch diese Ausbildung gelingt es, einen genau definierten Leerhub zu erzielen, wobei die fertigungstechnischen Anforderungen aufgrund des obengenannten Flächenverhältnisses für die Ausbildung des Leerhubkolbens niedrig gehalten sind. Durch das oben¬ genannte Flächenverhältnis > 3 ist die Wirksamkeit des Leerhubkolbens auch schon bei geringen Grundkreisfehlern des Nockens oder ähnlichem gegeben. Aufgrund der nach Anspruch 2 gewählten Toleranz gelingt es, den Leerhub in der Größenordnung der Grundkreisfehler des Nockens einzustellen. Je größer man dieses Flächenverhältnis wählt, desto empfindlicher reagiert der Leerhubkolben auf beispielsweise die oben¬ genannten Grundkreisfehler, oder desto ungenauer kann die Auslegung der Hubtoleranz des Leerhubkolbens sein.According to the invention, this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in that the ratio of the projected piston surface of the compensating piston facing the high pressure chamber to the projected piston surface facing the high pressure chamber of the idle stroke piston is> 3 or that, as stated in claim 2, the tolerance of the stroke of the idle piston is <50 μm x A2 AI, where A2 is the projected Piston area of the compensating piston and AI represents the projected piston area of the idle stroke piston. This design makes it possible to achieve a precisely defined idle stroke, the manufacturing requirements being kept low due to the area ratio mentioned above for the formation of the idle stroke piston. Due to the above-mentioned area ratio> 3, the effectiveness of the idle piston is given even with small base circle errors of the cam or the like. Due to the tolerance chosen according to claim 2, it is possible to set the idle stroke in the order of the base circle errors of the cam. The larger this area ratio is selected, the more sensitive the idle stroke piston reacts to, for example, the above-mentioned basic circle errors, or the less precise the design of the stroke tolerance of the idle stroke piston can be.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im folgenden näher beschrieben.Further features of the invention are the subject of the dependent claims and are described in more detail below.
Aus den Ansprüchen 3 und 4 geht eine bevorzugte Anordnung des Leerhub¬ kolbens hervor. Durch die Anordnung in einem Kantenbereich zwischen dem Gehäuseboden und dem Hemd ist der Leerhubkolben von dem Aus¬ gleichskolben getrennt. Diese Aufnahme für den Leerhubkolben im Gehäu¬ se läßt sich fertigungstechnisch relativ einfach bewältigen.A preferred arrangement of the Leerhub¬ piston emerges from claims 3 and 4. Due to the arrangement in an edge region between the housing base and the shirt, the idle piston is separated from the compensating piston. This receptacle for the idle piston in the housing can be handled relatively easily in terms of production technology.
Die Ansprüche 5 bis 7 betreffen die Ausbildung des Leerhubkolbens direkt im Ausgleichskolben integriert. Dabei kann, wie in Anspruch 5 beschrieben, der Anschlag für den Leerhubkolben gleichzeitig durch den Flansch der Ventilkappe des Rückschlagventiles des Ausgleichskolbens gebildet sein. Diese Lösung läßt sich konstruktiv relativ einfach herstellen. Die Anschläge für den Leerhubkolben sind jedoch auch aus in den Ausgleichskolben eingebrachten Metallplatten oder ähnlichem denkbar, wobei der Leerhub auch durch eine Kugel oder einen anderen geeigneten Gegenstand realisiert werden kann. Es ist hier auch mög¬ lich, die Leerhubbewegung der Kugel durch eine Feder zu unterstützen.Claims 5 to 7 relate to the design of the idle piston integrated directly in the compensating piston. In this case, as described in claim 5, the stop for the idle stroke piston can simultaneously be formed by the flange of the valve cap of the check valve of the compensating piston. This solution is relatively simple to construct. However, the stops for the idle stroke piston are also conceivable from metal plates or the like introduced into the compensating piston, the idle stroke also being able to be realized by a ball or another suitable object. It is also possible here to support the idle stroke movement of the ball by means of a spring.
Anspruch 8 bezieht sich noch einmal direkt auf die Federunterstützung des Leerhubkolbens. Diese Feder bewirkt, daß zuerst der Leerhubkolben am Ende des Hubes des Nockens in seine dem Hochdruckraum zugewandte äußere Stellung geschoben wird, damit während der Grundkreisphase des Nockens eine eventuell erforderliche Leerhubbewegung realisiert werden kann.Claim 8 relates once again directly to the spring support of the idle piston. This spring causes the idle piston first at the end of the stroke of the cam is pushed into its outer position facing the high-pressure chamber, so that a possibly required idle stroke movement can be realized during the base circle phase of the cam.
Eine Möglichkeit der Verwirklichung des Leckspaltes über den Leerhub¬ kolben beschreibt der Anspruch 9. Denkbar ist, die Leckrate komplett oder zumindest teilweise über den Leerhubkolben zu bestimmen. Der gegenüber dem Ausgleichskolben kleinere Leckspaltu fang erlaubt ein größeres Leckspaltspiel. Dies bedeutet wiederum die Möglichkeit einer erweiterten Fertigungstoleranz für den Leerhubkolben oder einer einge¬ engten Absinktoleranz für den Ausgleichskolben.Claim 9 describes a possibility of realizing the leak gap via the idle stroke piston. It is conceivable to determine the leak rate completely or at least partially via the idle stroke piston. The smaller leakage gap compared to the compensating piston allows a larger leakage clearance. This in turn means the possibility of an expanded manufacturing tolerance for the idle stroke piston or a narrowed sinking tolerance for the compensating piston.
Die Ansprüche 10 und 11 beziehen sich auf die Möglichkeit der direkten Befestigung des Rückschlagventiles des Ausgleichskolbens auf dem Leerhubkolben, wobei das Rückschlagventil die Leerhubbewegung des Leerhubkolbens mit ausführt. Diese Lösung betrifft insbesondere die Anordnung des Leerhubkolbens in einer Bohrung des Ausgleichskolbens. Es kann in diesem Fall wiederum auf eine separate Bohrung für den Leerhubkolben verzichtet werden.Claims 10 and 11 relate to the possibility of directly attaching the check valve of the compensating piston to the idle stroke piston, the check valve also carrying out the idle stroke movement of the idle stroke piston. This solution relates in particular to the arrangement of the idle stroke piston in a bore of the compensating piston. In this case, there is again no need for a separate bore for the idle piston.
Der Einsatz des hier beschriebenen Stößels soll sich nicht nur auf den Ventiltrieb von Verbrennungsmotoren beschränken. Denkbar sind alle Bereiche, in denen es infolge von Wärmedehnung oder Verschleiß erfor- derlich ist, ein Spiel auszugleichen. Desweiteren sind die Merkmale dieser Erfindung nicht nur auf die hier aufgeführten Stößel begrenzt. Denkbar sind auch andere, als tassenför ige, direkt von einem Nocken beaufschlagte Stößel, beispielsweise solche als Einsteckelemente in Kipp- oder Schlepphebeln ausgebildete.The use of the tappet described here should not be limited to the valve train of internal combustion engines. All areas are conceivable in which it is necessary to compensate for play due to thermal expansion or wear. Furthermore, the features of this invention are not limited to the plungers listed here. Other than tassenför ige, directly acted upon by a cam tappets are also conceivable, for example those designed as insertion elements in rocker arms or rocker arms.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmale der Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkma¬ le mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten. Selbstverständlich sind auch die Lehren der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 miteinander kombinierbar. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is not limited to the features of the claims. There are also possible combinations of individual claim features with what is disclosed in the information on advantages and in the exemplary embodiment. Of course, the teachings of independent claims 1 and 2 can also be combined with one another. Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt des oberen Teiles eines Zylinderkop- fes,1 shows a longitudinal section of the upper part of a cylinder head,
Fig. 2 einen Längsschnitt eines vergrößert dargestellten Stö¬ ßels,2 shows a longitudinal section of a plunger shown enlarged,
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Ausgleichskolbens mit inte¬ griertem Leerhubkolben,3 shows a sectional view of a compensating piston with an integrated idle piston,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus dem in Fig. 2 dargestellten Stößel im Bereich von dessen Leerhubkolben,4 shows a section of the tappet shown in FIG. 2 in the region of its idle piston,
Fig. 5 eine Schnittansicht eines Ausgleichskolbens mit inte¬ grierter Kugel als Leerhubelement,5 shows a sectional view of a compensating piston with an integrated ball as an idle stroke element,
Fig. 5 eine Schnittansicht eines weiteren Ausgleichskolbens mit integrierter Kugel undFig. 5 is a sectional view of a further compensation piston with an integrated ball and
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Ausgleichskolbens mit inte¬ griertem Leerhubkolben.7 shows a sectional view of a compensating piston with an integrated idle piston.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt des oberen Teiles eines Zylinderkop¬ fes 1. Der Stößel 2 besteht aus einem Gehäuse 3, welches im oberen Teil durch einen Boden 4 verschlossen ist. Das Gehäuse 3 wird mittels einer Gleitführung 5 im obengenannten Zylinderkopf 1 eines Verbren¬ nungsmotors geführt. Ein Nocken 6 als VentilSteuerelement verschiebt mit seiner Flanke 7 den Stößel 2 in eine vom Boden 4 des Stößels 2 abgewandte Richtung. Das Gehäuse 3 beinhaltet ein konzentrisch an¬ geordnetes Spielausgleichselement 8. Der Aufbau und die Wirkungsweise des Spielausgleichselementes 8 werden an dieser Stelle nicht näher erläutert, da dies schon hinlänglich bekannt ist. Ein federbelasteter, in dieser Figur nicht dargestellter, Ausgleichskolben liegt mit seiner vom Boden 4 abgewandten Stirnseite an einem ebenfalls nicht sichtbaren Ende eines VentilSchaftes 9 eines Gaswechselventils 10 an. Ein erfin¬ dungsgemäßer Leerhubkolben 11 ist in einem Kantenbereich 12, welcher gebildet wird durch den Boden 4 des Gehäuses 3 und dem Hemd 13 des Stößels 2, integriert. Anhand der Figuren 2 und 4 soll der Aufbau und die Funktion des erfindungsgemäßen Stößels 2 mit Leerhubkolben 11 näher erläutert werden.Figure 1 shows a longitudinal section of the upper part of a Zylinderkop¬ fes 1. The plunger 2 consists of a housing 3, which is closed by a bottom 4 in the upper part. The housing 3 is guided by means of a sliding guide 5 in the above-mentioned cylinder head 1 of an internal combustion engine. A cam 6 as a valve control element moves the plunger 2 with its flank 7 in a direction facing away from the base 4 of the plunger 2. The housing 3 contains a concentrically arranged play compensation element 8. The structure and the mode of operation of the play compensation element 8 are not explained in more detail here, since this is already well known. A spring-loaded, not shown in this figure, compensation piston lies with its end facing away from the bottom 4 on a likewise not visible End of a valve stem 9 of a gas exchange valve 10. An idle stroke piston 11 according to the invention is integrated in an edge region 12, which is formed by the bottom 4 of the housing 3 and the shirt 13 of the tappet 2. The structure and function of the tappet 2 according to the invention with idle stroke piston 11 will be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 4.
Aus Figur 2 ist ein Längsschnitt eines vergrößert dargestellten Stö¬ ßels 2 entnehmbar. Das eigentliche Spielausgleichselement 8, mit dem Ausgleichskolben 15, ist axial in einer von dem Boden 4 des Stößels 2 ausgehenden und dort konzentrisch angeordneten Nabe 14 geführt. Der Leerhubkolben 11 ist detailliert der Figur 4 entnehmbar. Wirkt nun auf den Stößel 2 durch den Nocken 6 (siehe Figur 1) axial in eine vom Boden 4 des Nockens 6 abgewandte Richtung eine Kraft, erfolgt eine Belastung des Ausgleichskolbens 15. Ein Teil des im Hochdruckraum 18 befindlichen Öles wird verdrängt und bewirkt zunächst eine Verschie¬ bung des Leerhubkolbens 11 in Richtung des Hemdes 13. Bevor also im Hochdruckraum 18 ein Hochdruck aufgebaut wird, vollzieht der Leer¬ hubkolben 11.aufgrund der Flächenübersetzung seiner dem Hochdruckraum 18 zugewandten Kolbenfläche 19 zu der dem Hochdruckraum 18 zugewandten Kolbenfläche 20 des Ausgleichskolbens 15 eine Leerhubbewegung. Erst wenn der Druckaufbau im Hochdruckraum 18 erfolgt ist, ist der zum Öffnen des Ventiles 10 gegen die Kraft der Ventilfeder 21 (siehe Figur 1) notwendige Kraftschluß wirksam. Während des Hubes des Nockens 6 wird dann, wie bei bekannten Spielausgleichselementen, über einen nicht dargestellten Leckspalt ein bestimmtes geringes Ölvolumen aus dem Hochdruckraum 18 ausgepreßt, so daß am Ende des Hubes des Nockens 6 ein Bedarf an Öl im Hochdruckraum 18 entsteht. Wird nun der Aus¬ gleichskolben 15 zum Ausgleich des während des Hubes des Nockens 6 entstandenen Spieles durch eine Rückstellfeder 22 in eine vom Boden 4 abgewandte Richtung gedrückt, so wird zuerst eine Bewegung des Leer¬ hubkolbens 11 in Richtung des Hochdruckraumes 18 bis an einen Anschlag 23 erfolgen. Jetzt kann an dem nicht dargestellten Rückschlagvent l (siehe Figur 3) der zum Öffnen dieses erforderliche Differenzdruck aufgebaut werden. Die aus dem Hochdruckraum 18 während des Hubes des Nockens 6 ausgepreßte Ölmenge wird jetzt wieder nachgesaugt. Würde nun, aufgrund von beispielsweise Grundkreisfehlern des Nockens 6, ein unerwünschtes Entlasten oder sogar Öffnen des Ventiles 10 gegenüber einem Ventilsitzring 24 (siehe Figur 1) auftreten, so wird dies durch die Nachgiebigkeit des Leerhubkolbens 11 gegenüber dem Hochdruckraum 18 ausgeglichen.A longitudinal section of a plunger 2, shown enlarged, can be seen from FIG. The actual play compensation element 8, with the compensation piston 15, is guided axially in a hub 14 starting from the base 4 of the tappet 2 and arranged concentrically there. The idle piston 11 can be seen in detail in FIG. 4. If a force now acts axially on the tappet 2 through the cam 6 (see FIG. 1) in a direction facing away from the base 4 of the cam 6, the compensating piston 15 is loaded. A part of the oil in the high-pressure chamber 18 is displaced and initially causes one Displacement of the idle stroke piston 11 in the direction of the shirt 13. Before a high pressure is built up in the high pressure chamber 18, the idle stroke piston 11 executes due to the surface translation of its piston surface 19 facing the high pressure space 18 to the piston surface 20 of the compensating piston 15 facing the high pressure space 18 an idle stroke movement. Only when the pressure has built up in the high-pressure chamber 18 is the force fit necessary to open the valve 10 against the force of the valve spring 21 (see FIG. 1). During the stroke of the cam 6, a certain small oil volume is then pressed out of the high-pressure chamber 18 via a leakage gap, not shown, as in known lash adjusters, so that at the end of the stroke of the cam 6, a need for oil in the high-pressure chamber 18 arises. If the compensating piston 15 is now pressed by a return spring 22 in a direction facing away from the base 4 to compensate for the play that occurs during the stroke of the cam 6, first a movement of the empty piston 11 in the direction of the high-pressure chamber 18 up to a stop 23 take place. The non-illustrated check valve 1 (see FIG. 3) can now be used to build up the differential pressure required to open this. The amount of oil squeezed out of the high-pressure chamber 18 during the stroke of the cam 6 is now sucked in again. Would Now, due to, for example, base circle errors of the cam 6, an undesired relief or even opening of the valve 10 with respect to a valve seat ring 24 (see FIG. 1) occur, this is compensated for by the flexibility of the idle stroke piston 11 with respect to the high pressure chamber 18.
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines Ausgleichskolbens 15 mit integriertem Leerhubkolben 11. Der Leerhubkolben 11 sitzt dabei kon¬ zentrisch und axial verschieblich in einer Bohrung 25 des Ausgleichs- kolbens 15 ein. Die Bewegung des Leerhubkolbens 11 in Richtung zum Hochdruckraum 18 wird dabei durch eine Feder 26, die sich einerseits an einem Boden 27 des Ausgleichskolbens 15 und andererseits an einem Boden 28 des Leerhubkolbens 11 abstützt, unterstützt. Die Funktions¬ weise des hier beschriebenen Ausgleichskolbens 15 für den Stößel 2 und die in den Figuren 5, 6 und 7 für weitere Ausführungsformen beschrie¬ bene, ist gleich der in Figur 2 genannten. Im Unterschied zu der in Figur 2 aufgezeigten Lösung, führt der Leerhubkolben 11 hier die Ausgleichsbewegung des Ausgleichskolbens 15 mit aus. Dabei kann es, wie in diesem Beispiel dargestellt, möglich sein, das Rückschlagventil 29 für den Ausgleichskolben 15 unmittelbar auf dem Leerhubkolben 11 anzuordnen.FIG. 3 shows a sectional view of a compensating piston 15 with an integrated idling piston 11. The idling piston 11 is seated concentrically and axially displaceably in a bore 25 of the compensating piston 15. The movement of the idle stroke piston 11 in the direction of the high-pressure chamber 18 is supported by a spring 26, which is supported on the one hand on a bottom 27 of the compensating piston 15 and on the other hand on a bottom 28 of the idle stroke piston 11. The mode of operation of the compensation piston 15 described here for the tappet 2 and that described in FIGS. 5, 6 and 7 for further embodiments is the same as that mentioned in FIG. 2. In contrast to the solution shown in FIG. 2, the idle stroke piston 11 also carries out the compensating movement of the compensating piston 15. As shown in this example, it may be possible to arrange the check valve 29 for the compensating piston 15 directly on the idle stroke piston 11.
Der Leerhubkolben 11 aus Figur 2 ist in Figur 4 detaillierter darge¬ stellt. Eine Feder 30 stützt sich einerseits am Leerhubkolben 11 ab und ist andererseits von einer Kappe 31 begrenzt. Die Belastung des Leerhubkolbens 11 durch die Feder 30 erfolgt stets in Richtung des Hochdruckraumes 18 (siehe Figur 2).The idle stroke piston 11 from FIG. 2 is shown in more detail in FIG. A spring 30 is supported on the one hand on the idle piston 11 and on the other hand is limited by a cap 31. The spring 30 always loads the idle stroke piston 11 in the direction of the high-pressure chamber 18 (see FIG. 2).
Die Figuren 5 bis 7 zeigen weitere Varianten des Ausgleichskolbens 15 mit integriertem Leerhubkolben 11. Dabei ist es, wie die Figuren 5 und 6 zeigen, möglich, eine Kugel 32 als Leerhubkolben 11 zu verwenden und, wie in Figur 6 dargestellt, durch eine Feder 33, welche sich an einer Ventilkappe 34 abstützt, zu unterstützen. Die axiale Bewegung der Kugel 32 wird dabei zweckmäßigerweise von einer Platte 34a be- grenzt, wobei auch weitere Anschlagformen denkbar sind. Eine weitere Variante der Unterbringung des Leerhubkolbens 11 in dem Ausgleichskolben 15 ist aus Figur 7 ersichtlich. Der Leerhubkolben 11 ist dabei in eine im Ausgleichskolben 15 angeordnete Bohrung 33b integriert und bewegt sich entlang einer Achse, die sich in etwa parallel zur Längsmittelachse des Ausgleichskolbens 15 befindet. Als vorteilhafte Lösung erweist es sich, einen axialen Endanschlag des Leerhubkolbens 11 an einem Flansch 35 einer Ventilkappe 34 zu reali¬ sieren. FIGS. 5 to 7 show further variants of compensating piston 15 with integrated idle stroke piston 11. It is possible, as shown in FIGS. 5 and 6, to use a ball 32 as idle stroke piston 11 and, as shown in FIG. 6, by a spring 33 , which is supported on a valve cap 34. The axial movement of the ball 32 is expediently limited by a plate 34a, further stop forms also being conceivable. A further variant of accommodating the idle stroke piston 11 in the compensating piston 15 can be seen in FIG. 7. The idle stroke piston 11 is integrated in a bore 33b arranged in the compensating piston 15 and moves along an axis which is approximately parallel to the longitudinal central axis of the compensating piston 15. It has proven to be an advantageous solution to implement an axial end stop of the idle stroke piston 11 on a flange 35 of a valve cap 34.
Bezugszah1en1isteReference Numbers List

Claims

Ansprüche Expectations
1. Stößel (2) mit einem hydraulischen Spielausgleichselement (8), bestehend aus einem Hochdruckraum (18), einem aus einem Hemd (13) und einem Boden (4) bestehenden Gehäuse (3), mit einem federbelasteten, längsverschieblich gleitenden Ausgleichskolben (15), der mit seiner einem Ventilschaft (9) eines Gaswechselventils abgewandten Kolben- fläche (20) den Hochdruckraum (18) begrenzt, und mit einem Leerhubkol¬ ben (11) geringeren Durchmessers als der Ausgleichskolben (15), auf dessen Kolbenfläche (19) der hydraulische Druck des Hochdruckraumes (18) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der dem Hoch¬ druckraum (18) zugewandten projizierten Kolbenfläche (20) des Aus- gleichskolbens (15) zu der dem Hochdruckraum (18) zugewandten proji¬ zierten Kolbenfläche (19) des Leerhubkolbens (11) > 3 ist.1. tappet (2) with a hydraulic play compensation element (8), consisting of a high-pressure chamber (18), a housing (3) consisting of a shirt (13) and a base (4), with a spring-loaded, longitudinally displaceable compensation piston (15 ), which delimits the high-pressure chamber (18) with its piston surface (20) facing away from a valve stem (9) of a gas exchange valve, and with an idle stroke piston (11) of smaller diameter than the compensating piston (15), on the piston surface (19) The hydraulic pressure of the high-pressure chamber (18) acts, characterized in that the ratio of the projected piston surface (20) facing the high-pressure chamber (18) of the compensating piston (15) to the projected piston surface (18) facing the high-pressure chamber (18) 19) of the idle piston (11)> 3.
2. Stößel (2) mit einem hydraulischen Spielausgleichselement (8), bestehend aus einem Hochdruckraum (18), einem aus einem Hemd (13) und einem Boden (4) bestehenden Gehäuse (3), mit einem federbelasteten, längsverschieblich gleitenden Ausgleichskolben (15), der mit seiner einem Ventilschaft (9) eines Gaswechselventils abgewandten Kolben¬ fläche (20) den Hochdruckraum (18) begrenzt, und mit einem Leerhubkol¬ ben (11) geringeren Durchmessers als der Ausgleichskolben (15), auf dessen Kolbenfläche (19) der hydraulische Druck des Hochdruckraumes (18) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Toleranz des Hubes des Leerhubkolbens (11) < 50 μ x A2 ■-• AI ist, wobei A2 die projizierte Kolbenfläche (20) des Ausgleichskolbens (15) und AI die projizierte Kolbenfläche (19) des Leerhubkolbens (11) darstellt.2.Tappet (2) with a hydraulic play compensation element (8), consisting of a high-pressure chamber (18), a housing (3) consisting of a shirt (13) and a base (4), with a spring-loaded, longitudinally displaceable compensation piston (15 ), which delimits the high-pressure chamber (18) with its piston surface (20) facing away from a valve stem (9) of a gas exchange valve, and with an idle stroke piston (11) of smaller diameter than the compensating piston (15), on the piston surface (19) the hydraulic pressure of the high-pressure chamber (18) acts, characterized in that the tolerance of the stroke of the idle stroke piston (11) is <50 μ x A2 ■ - • AI, where A2 is the projected Piston surface (20) of the compensating piston (15) and AI represents the projected piston surface (19) of the idle stroke piston (11).
3. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerhubkol¬ ben (11) in einer radialen Bohrung (37) des Hemdes (13) angeordnet ist.3. Tappet according to claim 1, characterized in that the Leerhubkol¬ ben (11) in a radial bore (37) of the shirt (13) is arranged.
4. Stößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerhubkol- ben (11) in einem Kantenbereich (12), welcher gebildet wird durch den4. Tappet according to claim 3, characterized in that the idle piston (11) in an edge region (12) which is formed by the
Boden (4) des Gehäuses (3) und einen Teil des Hemdes (13), angeordnet ist.Bottom (4) of the housing (3) and part of the shirt (13) is arranged.
5. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerhub- kolben (11) in einer sich im Ausgleichskolben (15) befindlichen Boh¬ rung (25) angeordnet ist.5. A tappet according to claim 1, characterized in that the idle stroke piston (11) is arranged in a bore (25) located in the compensating piston (15).
6. Stößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegung des Leerhubkolbens (11) entlang einer Achse der Bohrung (25) erfolgt, die sich parallel zur Längsmittelachse des Ausgleichskolbens (15) befindet.6. Tappet according to claim 5, characterized in that a movement of the idle piston (11) takes place along an axis of the bore (25) which is parallel to the longitudinal center axis of the compensating piston (15).
7. Stößel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Weg des Leerhubkolbens (11) an einer seiner Kolbenflächen (19) durch einen Anschlag an einem Flansch (35) einer Ventilkappe (34) eines Rück¬ schlagventiles (29) des Ausgleichskolbens (15) begrenzt ist.7. Tappet according to claim 5 or 6, characterized in that a path of the idle piston (11) on one of its piston surfaces (19) by a stop on a flange (35) of a valve cap (34) of a check valve (29) of the compensating piston (15) is limited.
8. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerhubkol¬ ben (11) in Richtung des Hochdruckraums (18) durch eine Feder (30) beaufschlagt ist.8. Tappet according to claim 1, characterized in that the Leerhubkol¬ ben (11) in the direction of the high-pressure chamber (18) is acted upon by a spring (30).
9. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich zwischen einer radialen Außenfläche (16) des Leerhubkolbens (11) und der ihn umschließenden Bohrung (25) befindlicher Spalt (36) als Leck- spalt für das im Hochdruckraum (18) befindliche Strömungsmittel dient.9. Tappet according to claim 1, characterized in that a gap (36) located between a radial outer surface (16) of the idle stroke piston (11) and the bore (25) surrounding it as a leakage gap for that located in the high-pressure chamber (18) Fluid serves.
10. Stößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rück- schlagventil (29) des Ausgleichskolbens (15) an der dem Hochdruckraum (18) zugewandten Kolbenfläche (19) des Leerhubkolbens (11) befestigt ist.10. Tappet according to claim 5, characterized in that the back Impact valve (29) of the compensating piston (15) is attached to the piston surface (19) of the idle stroke piston (11) facing the high pressure chamber (18).
11. Stößel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil¬ kappe (34) des Rückschlagventiles (29) in einer zylindrischen Aus¬ nehmung (38) des Leerhubkolbens (11) befestigt ist. 11. Tappet according to claim 10, characterized in that the Ventil¬ cap (34) of the check valve (29) in a cylindrical recess (38) of the idle piston (11) is attached.
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