EP1701007A1 - Hydraulic valve lash adjuster - Google Patents

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EP1701007A1
EP1701007A1 EP06003003A EP06003003A EP1701007A1 EP 1701007 A1 EP1701007 A1 EP 1701007A1 EP 06003003 A EP06003003 A EP 06003003A EP 06003003 A EP06003003 A EP 06003003A EP 1701007 A1 EP1701007 A1 EP 1701007A1
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EP
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closing body
control valve
pressure chamber
piston
valve
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EP06003003A
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Peter Sailer
Oliver Dipl.-Ing. Schnell
Christian Dipl.-Ing. Schäfer
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IHO Holding GmbH and Co KG
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Schaeffler KG
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    • F01L1/245—Hydraulic tappets
    • F01L1/255—Hydraulic tappets between cam and rocker arm
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    • F01L2001/2438—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically with means permitting forced opening of check valve

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic valve clearance compensation element for the control drive of an internal combustion engine, which is designed as a reverse spring / free-ball element, with a cylindrical housing, guided therein with a sealing clearance cylindrical piston and a control valve which between a low pressure chamber of the piston and a high-pressure chamber of the Housing is arranged on a piston head and has a closing body, which is in application of a stroke in the closing direction against the action of a control valve spring on an axial bore of the piston head surrounding the valve seat and in the opening direction of a stop surface of a closing body surrounding the valve cap.
  • Hydraulic lash adjusters are used to compensate for the play, which forms in the transmission of the cam lift from a camshaft to a gas exchange valve of the internal combustion engine between the transmission elements due to wear or thermal expansion.
  • the compensating element By using the compensating element, a low-noise and low-wear operation of the valve train and the greatest possible match of the cam lobe with the stroke of the gas exchange valve should be achieved.
  • Such compensating elements each have a check valve designed as a control valve, which has a closing body, for example a ball, and a control valve spring, which acts on the closing body.
  • a closing body for example a ball
  • a control valve spring which acts on the closing body.
  • the closing body is acted upon by the control valve spring in the closing direction.
  • the control valve is predominantly closed and it eliminates an idle stroke of the valve clearance compensation element.
  • control valve spring acts on the closing body in the opening direction or is completely dispensed with a spring.
  • Compensating elements with such a control valve are referred to as free-spring elements because of the reverse arrangement of the control valve spring as reverse-spring elements or in the absence of the spring. These have a positive influence on the thermodynamics, the pollutant emission and the mechanical stress of the internal combustion engine and are therefore increasingly used.
  • the control valve in the base circle region of the cam is largely closed due to the spring force of the control valve spring.
  • the control valve is kept open in this area by the force of the control valve spring or the free ball element, the closure is not enforced. Since such an element only can be closed by hydrodynamic and hydrostatic forces by the beginning of the cam lobe, flowing from the high pressure chamber to the low pressure space lube oil flow, the element always has an idle stroke before the start of the valve lift of the gas exchange valve. The size of the idle stroke depends on the length of the closing time of the control valve at each engine speed and this in turn depends on the viscosity / density of the lubricating oil, which is known to be used as a hydraulic medium here.
  • Closing the control valve of a reverse spring / freeball element requires a so-called critical lubricating oil velocity. This depends on the lubricating oil viscosity and thus on the lubricating oil temperature. At high lubricating oil viscosity / density, i. At low lubricating oil temperature, the critical lubricating oil speed is lower and therefore achieved faster than at low lubricating oil viscosity, ie high lubricating oil temperature. This results in Kaltstärt to a shorter closing time of the control valve and thus to a lower idle stroke than the warm engine. A small idle stroke, however, means a large valve overlap. This results in a large internal exhaust gas recirculation, which causes a troubled, low idle. This can be improved by raising the idle speed, but this is at the expense of pollutant emissions and fuel consumption.
  • Reverse spring / free-ball elements of the type mentioned are, for example, from the publications EP 1 298 287 A2 . JP 61-185607 and US 4,054,109 known. They show compensation elements, in which the control valve has a ball as a closing body.
  • the closing body is guided in bores. Since lubricating oil for closing the control valve must flow around the closing body, the guide gap can not be chosen arbitrarily small. As a result, the closing body is not ideally guided, which leads to deviations in the closing behavior. On the other hand, a flow around the closing body is necessary in order to define the closing behavior. Here is a significant thermal dependence of the closing behavior is given.
  • the invention has for its object to achieve improved guidance of the closing body, so that the closing body can not escape from its trajectory. This should significantly reduce the stroke tolerance.
  • the interruptions may be formed by groove-shaped channels, which are incorporated in the located on the axial bore inner surface of the piston crown.
  • the closing body may have on its outer surface protruding, the interruptions forming, in the circumferential direction at intervals successively arranged and directed to the valve cap guide ribs. It can also, the valve cap on its inner surface guide ribs, which form the interruptions. The guide ribs are then on the valve cap in the circumferential direction at intervals one behind the other from the closing body down.
  • interruptions are provided in the region of the axial bore on a narrow guide surface for the control valve spring, which allow a volume flow of hydraulic fluid between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber.
  • the interruptions may be formed by groove-shaped channels, which are incorporated in the located on the axial bore inner surface of the piston crown.
  • a tight guidance of the control valve spring causes that it can not buckle. As a result, spring force tolerances and thus deviations in the closing behavior of the control valve are reduced. Due to the interruptions in the leadership of the control valve spring, the flow of the hydraulic fluid is not hindered, but even improved. However, the interruptions must not extend all the way into the valve seat so that the control valve can reliably seal.
  • the valve clearance compensation element shown in FIG. 9 is designed as a hydraulic roller tappet 1.
  • This has a rotationally symmetrical housing 2 with a arranged at the bottom, not shown role.
  • the housing 2 has a stepped blind hole, which forms a high pressure chamber 3 and in which a hollow cylindrical piston 4 is guided with sealing clearance.
  • the piston 4 has a lower piston head 5 and an upper piston head 6. It is divided horizontally into a piston lower part 7 and a piston upper part 9.
  • Below the lower piston crown 5 is the high-pressure chamber 3.
  • a low-pressure chamber 8 is arranged, which is formed by the interior of the piston 4 and serves as an oil reservoir.
  • the high-pressure chamber 3 is connected to the low-pressure chamber 8 through a central axial bore, which is arranged in the lower piston crown 5. It is part of a provided with a control valve spring 10 control valve 11. This extends into the high-pressure chamber 3 below the lower piston crown 5.
  • a compression spring 12 is supported in a central recess 13 on the bottom 14 of the high-pressure chamber 3 from. It acts on the piston 4 and thus the entire valve train with its pressure force.
  • the upper piston head 6 has on its outer surface 15 a central conical depression 16 for guiding, for example, the spherical end 17 of a push rod, not shown.
  • Another central axial bore 18, which is located in the upper piston head 6, establishes the connection of the low-pressure chamber 8 with the lubricating oil supply of the valve drive.
  • the closing body 19 of this compensating element is a ball.
  • the control valve 20 is mounted on a piston 21 of a valve clearance compensation element.
  • a low-pressure chamber 22 is connected via an axial bore 23 with the high-pressure chamber 24 of the compensating element, which is located below the piston crown 25.
  • the axial bore 23 is a stepped bore and forms a valve seat 26 for a closure member 27 formed as a ball whose stroke 28 is limited in the direction of the piston 21 there.
  • a stop surface 29 of a valve cap 30 which surrounds the closing body 27 and is located with a flange between the piston head 25 and the upper end of a compression spring 31 of the compensating element.
  • the closing body 27 is located in a longitudinal section of the axial bore 23 and is guided there on exercise of the stroke 28 on the inner surface of the piston crown 25.
  • the surface acting as a guide surface 32 has a plurality of circumferentially successively arranged, extending in the axial direction interruptions, so that there channels 33 are formed, through which hydraulic fluid can flow past the closing body 27. The interruptions are here so on the piston.
  • the control valve 20 is first held by a control valve spring 34 in the open position.
  • the control valve spring 34 is arranged in the axial bore 23 and is supported at one end on the piston head 25 and at the other end on the closing body 27.
  • the compensation element according to Figures 3 and 4 differs essentially only in that the interruptions are not arranged on the piston, but on the closing body 35.
  • This is cylindrical and formed with convex curved end faces. He has on its lateral surface as a result of the interruptions projecting guide ribs 36 Guide surfaces 37, which are provided for the system on the closing body 35 surrounding the valve cap 30. Accordingly, the construction of the piston 38 with its axial bore 39, its piston head 40 and its control valve 41 is slightly modified.
  • the closing body 42 is also guided by a guide surface 43 of a valve cap 44, wherein the interruptions are arranged here on the valve cap 44.
  • a plurality of guide ribs 46 are formed on the inner surface of the valve cap 44.
  • FIGS. 7 and 8 show an embodiment in which interruptions for the control valve spring 48 are provided on the piston 47.
  • the interruptions are provided on the inner surface of the piston head 50 in this control valve 51.
  • On the guide surface 52 for the control valve 48 are therefore a plurality of circumferentially successively arranged channels 53 for the passage of the hydraulic fluid.

Abstract

The hydraulic valve-play compensation element has guiding surface (32) in the area of axial drilling (23) for the closing body (27) which enables volume flow of the hydraulic means between high-pressure chamber and low-pressure chamber (22).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement für den Steuertrieb eines Verbrennungsmotors, welches als Reverse-Spring/Freeball-Element ausgebildet ist, mit einem zylindrischen Gehäuse, einem darin mit Dichtspiel geführten zylindrischen Kolben und einem Steuerventil, welches zwischen einem Niederdruckraum des Kolbens und einem Hochdruckraum des Gehäuses an einem Kolbenboden angeordnet ist und einen Schließkörper aufweist, der bei Ausführung eines Hubes in der Schließrichtung gegen die Wirkung einer Steuerventilfeder an einem eine Axialbohrung des Kolbenbodens umgebenden Ventilsitz und in der Öffnungsrichtung an einer Anschlagfläche einer den Schließkörper umgebenden Ventilkappe anlegbar ist.The invention relates to a hydraulic valve clearance compensation element for the control drive of an internal combustion engine, which is designed as a reverse spring / free-ball element, with a cylindrical housing, guided therein with a sealing clearance cylindrical piston and a control valve which between a low pressure chamber of the piston and a high-pressure chamber of the Housing is arranged on a piston head and has a closing body, which is in application of a stroke in the closing direction against the action of a control valve spring on an axial bore of the piston head surrounding the valve seat and in the opening direction of a stop surface of a closing body surrounding the valve cap.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Hydraulische Ventilspielausgleichselemente dienen dem Ausgleich des Spiels, das sich bei der Übertragung des Nockenhubs von einer Nockenwelle auf ein Gaswechselventil des Verbrennungsmotors zwischen den Übertragungselementen infolge von Verschleiß oder Wärmedehnung bildet. Durch die Verwendung des Ausgleichselements sollen eine geräusch- und verschleißarme Arbeitsweise des Ventiltriebs und eine größtmögliche Übereinstimmung der Nockenerhebung mit dem Hub des Gaswechselventils erreicht werden.Hydraulic lash adjusters are used to compensate for the play, which forms in the transmission of the cam lift from a camshaft to a gas exchange valve of the internal combustion engine between the transmission elements due to wear or thermal expansion. By using the compensating element, a low-noise and low-wear operation of the valve train and the greatest possible match of the cam lobe with the stroke of the gas exchange valve should be achieved.

Solche Ausgleichselemente besitzen jeweils ein als Rückschlagventil ausgebildetes Steuerventil, das einen Schließkörper, beispielsweise eine Kugel, und eine Steuerventilfeder aufweist, welche den Schließkörper beaufschlagt. Bei der Standardbauweise des Steuerventils ist der Schließkörper von der Steuerventilfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Dadurch ist das Steuerventil überwiegend geschlossen und es entfällt ein Leerhub des Ventilspielausgleichselementes. Bei dieser Ausführung besteht die Gefahr des Aufpumpens des Ausgleichselements und der Entstehung eines "negativen Ventilspiels".Such compensating elements each have a check valve designed as a control valve, which has a closing body, for example a ball, and a control valve spring, which acts on the closing body. In the standard construction of the control valve, the closing body is acted upon by the control valve spring in the closing direction. As a result, the control valve is predominantly closed and it eliminates an idle stroke of the valve clearance compensation element. In this embodiment, there is a risk of inflation of the compensating element and the emergence of a "negative valve clearance".

Diese Nachteile werden mit Steuerventilen vermieden, deren Steuerventilfeder den Schließkörper in Öffnungsrichtung beaufschlagt bzw. bei denen ganz auf eine Feder verzichtet wird. Ausgleichselemente mit einem derartigen Steuerventil werden wegen der umgekehrten Anordnung der Steuerventilfeder als Reverse-Spring-Elemente bzw. bei Entfallen der Feder als Freeball-Elemente bezeichnet. Diese üben einen positiven Einfluss auf die Thermodynamik, die Schadstoffemission und die mechanische Beanspruchung des Verbrennungsmotors aus und werden deshalb in zunehmendem Maße eingesetzt.These disadvantages are avoided with control valves, the control valve spring acts on the closing body in the opening direction or is completely dispensed with a spring. Compensating elements with such a control valve are referred to as free-spring elements because of the reverse arrangement of the control valve spring as reverse-spring elements or in the absence of the spring. These have a positive influence on the thermodynamics, the pollutant emission and the mechanical stress of the internal combustion engine and are therefore increasingly used.

Bei der Standardbauweise ist das Steuerventil im Grundkreisbereich des Nockens infolge der Federkraft der Steuerventilfeder überwiegend geschlossen. Bei einem Reverse-Spring-Element wird das Steuerventil in diesem Bereich jedoch durch die Kraft der Steuerventilfeder offen gehalten bzw. beim Freeball-Element wird die Schließung nicht erzwungen. Da ein solches Element erst durch den mit Beginn der Nockenerhebung einsetzenden, vom Hochdruckraum zum Niederdruckraum fließenden Schmierölstrom durch hydrodynamische und hydrostatische Kräfte geschlossen werden kann, besitzt das Element vor Beginn des Ventilhubs des Gaswechselventils immer einen Leerhub. Die Größe des Leerhubs hängt bei jeder Motordrehzahl von der Länge der Schließzeit des Steuerventils und diese hängt wiederum von der Viskosität/Dichte des Schmieröls ab, welches hier bekanntlich als Hydraulikmittel verwendet wird.In the standard construction, the control valve in the base circle region of the cam is largely closed due to the spring force of the control valve spring. In a reverse spring element, however, the control valve is kept open in this area by the force of the control valve spring or the free ball element, the closure is not enforced. Since such an element only can be closed by hydrodynamic and hydrostatic forces by the beginning of the cam lobe, flowing from the high pressure chamber to the low pressure space lube oil flow, the element always has an idle stroke before the start of the valve lift of the gas exchange valve. The size of the idle stroke depends on the length of the closing time of the control valve at each engine speed and this in turn depends on the viscosity / density of the lubricating oil, which is known to be used as a hydraulic medium here.

Zum Schließen des Steuerventils eines Reverse-Spring/Freeball-Elements ist eine so genannte kritische Schmierölgeschwindigkeit erforderlich. Diese hängt von der Schmierölviskosität und damit von der Schmieröltemperatur ab. Bei hoher Schmierölviskosität/Dichte, d.h. bei niedriger Schmieröltemperatur, ist die kritische Schmierölgeschwindigkeit niedriger und wird deshalb schneller erreicht, als bei niedriger Schmierölviskosität, also hoher Schmieröltemperatur. Das führt beim Kaltstärt zu einer kürzeren Schließzeit des Steuerventils und damit zu einem geringeren Leerhub als bei dem betriebswarmen Motor. Ein kleiner Leerhub bedeutet jedoch eine große Ventilüberschneidung. Diese hat eine große interne Abgasrückführung zur Folge, die einen unruhigen, niedrigen Leerlauf verursacht. Dieser kann durch Anheben der Leerlaufdrehzahl zwar verbessert werden, jedoch geht das zu Lasten der Schadstoffemission und des Kraftstoffverbrauchs.Closing the control valve of a reverse spring / freeball element requires a so-called critical lubricating oil velocity. This depends on the lubricating oil viscosity and thus on the lubricating oil temperature. At high lubricating oil viscosity / density, i. At low lubricating oil temperature, the critical lubricating oil speed is lower and therefore achieved faster than at low lubricating oil viscosity, ie high lubricating oil temperature. This results in Kaltstärt to a shorter closing time of the control valve and thus to a lower idle stroke than the warm engine. A small idle stroke, however, means a large valve overlap. This results in a large internal exhaust gas recirculation, which causes a troubled, low idle. This can be improved by raising the idle speed, but this is at the expense of pollutant emissions and fuel consumption.

Reverse-Spring/Freeball-Elemente der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 1 298 287 A2 , JP 61-185607 und US 4,054,109 bekannt. Sie zeigen Ausgleichselemente, bei welchen das Steuerventil jeweils als Schließkörper eine Kugel besitzt. Bei diesen vorbekannten Veröffentlichungen ist der Schließkörper in Bohrungen geführt. Da Schmieröl zum Schließen des Steuerventils den Schließkörper umspülen muss, kann der Führungsspalt jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. Dadurch ist der Schließkörper nicht ideal geführt, was zu Abweichungen beim Schließverhalten führt. Auf der anderen Seite ist eine Umströmung des Schließkörpers notwendig, um das Schließverhalten definieren zu können. Hier ist eine erhebliche thermische Abhängigkeit des Schließverhaltens gegeben.Reverse spring / free-ball elements of the type mentioned are, for example, from the publications EP 1 298 287 A2 . JP 61-185607 and US 4,054,109 known. They show compensation elements, in which the control valve has a ball as a closing body. In these prior art publications, the closing body is guided in bores. Since lubricating oil for closing the control valve must flow around the closing body, the guide gap can not be chosen arbitrarily small. As a result, the closing body is not ideally guided, which leads to deviations in the closing behavior. On the other hand, a flow around the closing body is necessary in order to define the closing behavior. Here is a significant thermal dependence of the closing behavior is given.

Bei Reverse-Spring/Freeball-Elementen ist also der Schließkörper des Steuerventils im Grundkreis des Nockens offen. Zum Schließen des Steuerventils muss ein Volumenstrom am Schließkörper vorbeifließen, der eine Druckdifferenz am Schließkörper bewirkt, wodurch dieser das Steuerventil schließt. Um die Toleranzen des erzeugten Leerhubs gering zu halten, soll der Hub des Schließkörpers möglichst nicht schwanken. Außerdem wirkt sich ein exzentrischer Spalt zwischen dem Schließkörper und der ihn umgebenden Führungswand negativ auf die Strömung aus, wodurch das Schließverhalten ebenfalls beeinflusst wird.In reverse spring / freeball elements so the closing body of the control valve in the base circle of the cam is open. To close the control valve, a volume flow must flow past the closing body, which causes a pressure difference on the closing body, whereby it closes the control valve. In order to keep the tolerances of the generated Leerhubs small, the stroke of the closing body should not fluctuate as possible. In addition, an eccentric gap between the closing body and the surrounding guide wall negatively affects the flow, whereby the closing behavior is also affected.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Führung des Schließkörpers zu erreichen, so dass der Schließkörper aus seiner Bewegungsbahn nicht ausweichen kann. Dadurch soll die Hubtoleranz deutlich eingeschränkt werden.The invention has for its object to achieve improved guidance of the closing body, so that the closing body can not escape from its trajectory. This should significantly reduce the stroke tolerance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Bereich der Axialbohrung für den Schließkörper eine enge Führungsfläche mit Unterbrechungen ausgebildet ist, welche einen Volumenstrom von Hydraulikmittel zwischen dem Hochdruckraum und dem Niederdruckraum ermöglichen. Damit trotz der besseren Führung das Schließverhalten nicht beeinträchtigt wird, ist der Schließkörper nach der Erfindung also in unterbrochenen Geometrien geführt.This object is achieved in that in the region of the axial bore for the closing body a narrow guide surface is formed with interruptions, which allow a volume flow of hydraulic fluid between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber. So that the closing behavior is not impaired despite the better guidance, the closing body according to the invention is therefore guided in interrupted geometries.

Die Unterbrechungen können von nutförmigen Kanälen gebildet sein, welche in die an der Axialbohrung befindliche innere Oberfläche des Kolbenbodens eingearbeitet sind.The interruptions may be formed by groove-shaped channels, which are incorporated in the located on the axial bore inner surface of the piston crown.

Der Schließkörper kann an seiner äußeren Oberfläche abstehende, die Unterbrechungen bildende, in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander angeordnete und auf die Ventilkappe gerichtete Führungsrippen aufweisen. Es kann auch die Ventilkappe an ihrer inneren Oberfläche Führungsrippen aufweisen, welche die Unterbrechungen bilden. Die Führungsrippen stehen dann an der Ventilkappe in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander zu dem Schließkörper hin ab.The closing body may have on its outer surface protruding, the interruptions forming, in the circumferential direction at intervals successively arranged and directed to the valve cap guide ribs. It can Also, the valve cap on its inner surface guide ribs, which form the interruptions. The guide ribs are then on the valve cap in the circumferential direction at intervals one behind the other from the closing body down.

Infolge der Kanäle oder Führungsrippen wird eine gute Führung des Schließkörpers erreicht, wobei durch die Unterbrechungen genügend Hydraulikmittel das Steuerventil passieren kann, so dass sich das Schließverhalten nicht verschlechtert. Wenn die Unterbrechungen, durch die das Hydraulikmittel fließt, sich am Schließkörper selbst befinden, ist dieser sinnvollerweise so ausgeführt, dass er sich um seine Hochachse nicht verkippen kann, damit eine saubere Abdichtung am Ventilsitz des Steuerventils erfolgt.As a result of the channels or guide ribs good guidance of the closing body is achieved, which can pass through the interruptions sufficient hydraulic fluid, the control valve, so that the closing behavior does not deteriorate. If the interruptions through which the hydraulic fluid flows, are on the closing body itself, this is usefully designed so that it can not tilt about its vertical axis, so that a clean seal on the valve seat of the control valve.

Entsprechende Vorteile können erreicht werden, wenn im Bereich der Axialbohrung an einer engen Führungsfläche für die Steuerventilfeder Unterbrechungen vorgesehen sind, welche einen Volumenstrom von Hydraulikmittel zwischen dem Hochdruckraum und dem Niederdruckraum ermöglichen. Dabei können die Unterbrechungen von nutförmigen Kanälen gebildet sein, welche in die an der Axialbohrung befindliche innere Oberfläche des Kolbenbodens eingearbeitet sind.Corresponding advantages can be achieved if interruptions are provided in the region of the axial bore on a narrow guide surface for the control valve spring, which allow a volume flow of hydraulic fluid between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber. In this case, the interruptions may be formed by groove-shaped channels, which are incorporated in the located on the axial bore inner surface of the piston crown.

Eine enge Führung der Steuerventilfeder bewirkt, dass diese nicht ausknicken kann. Dadurch werden Federkrafttoleranzen und damit Abweichungen im Schließverhalten des Steuerventils verringert. Durch die Unterbrechungen in der Führung der Steuerventilfeder wird die Strömung des Hydraulikmittels nicht behindert, sondern sogar noch verbessert. Die Unterbrechungen dürfen sich jedoch nicht bis in den Ventilsitz erstrecken, damit das Steuerventil sicher abdichten kann.A tight guidance of the control valve spring causes that it can not buckle. As a result, spring force tolerances and thus deviations in the closing behavior of the control valve are reduced. Due to the interruptions in the leadership of the control valve spring, the flow of the hydraulic fluid is not hindered, but even improved. However, the interruptions must not extend all the way into the valve seat so that the control valve can reliably seal.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1
den Bereich des Steuerventils eines Reverse-Spring/Freeball-Elementes in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, im Längsschnitt;
Figur 2
den Steuerventilbereich in einem durch den Schließkörper verlaufenden Querschnitt gemäß Linie ||-|| der Figur 1;
Figur 3
den Steuerventilbereich in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, im Längsschnitt;
Figur 4
den Steuerventilbereich in einem durch den Schließkörper verlaufenden Querschnitt gemäß Linie IV- IV der Figur 3;
Figur 5
den Steuerventilbereich in einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform, im Längsschnitt;
Figur 6
den Steuerventilbereich in einem durch den Schließkörper verlaufenden Querschnitt gemäß Linie VI - VI der Figur 5;
Figur 7
den Steuerventilbereich in einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform, im Längsschnitt;
Figur 8
den Steuerventilbereich in einem durch die Steuerventilfeder verlaufenden Querschnitt gemäß Linie VIII - VIII der Figur 7;
Figur 9
ein Reverse-Spring/Freeball-Element mit einem herkömmlich geführten Schließkörper des Steuerventils, im Längsschnitt.
Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it:
FIG. 1
the region of the control valve of a reverse spring / freeball element in a first embodiment according to the invention, in longitudinal section;
FIG. 2
the control valve area in a through the closing body extending cross section according to line || - || the figure 1;
FIG. 3
the control valve area in a second embodiment according to the invention, in longitudinal section;
FIG. 4
the control valve area in a running through the closing body cross section according to line IV IV of Figure 3;
FIG. 5
the control valve area in a third embodiment according to the invention, in longitudinal section;
FIG. 6
the control valve area in a running through the closing body cross section according to line VI - VI of Figure 5;
FIG. 7
the control valve portion in a fourth embodiment of the invention, in longitudinal section;
FIG. 8
the control valve area in a through the control valve spring extending cross section according to line VIII - VIII of Figure 7;
FIG. 9
a reverse spring / freeball element with a conventionally guided closing body of the control valve, in longitudinal section.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Das in Figur 9 dargestellte Ventilspielausgleichselement ist als hydraulischer Rollenstößel 1 ausgebildet. Dieser weist ein drehsymmetrisches Gehäuse 2 mit einer am unteren Ende angeordneten, nicht dargestellten Rolle auf. Das Gehäuse 2 besitzt ein abgestuftes Sackloch, welches einen Hochdruckraum 3 bildet und in dem ein hohlzylindrischer Kolben 4 mit Dichtspiel geführt ist. Der Kolben 4 weist einen unteren Kolbenboden 5 und einen oberen Kolbenboden 6 auf. Er ist in ein Kolbenunterteil 7 und ein Kolbenoberteil 9 horizontal aufgeteilt. Unterhalb des unteren Kolbenbodens 5 befindet sich der Hochdruckraum 3. Oberhalb des unteren Kolbenbodens 5 ist ein Niederdruckraum 8 angeordnet, der von dem Innenraum des Kolbens 4 gebildet ist und als Ölvorratsraum dient.The valve clearance compensation element shown in FIG. 9 is designed as a hydraulic roller tappet 1. This has a rotationally symmetrical housing 2 with a arranged at the bottom, not shown role. The housing 2 has a stepped blind hole, which forms a high pressure chamber 3 and in which a hollow cylindrical piston 4 is guided with sealing clearance. The piston 4 has a lower piston head 5 and an upper piston head 6. It is divided horizontally into a piston lower part 7 and a piston upper part 9. Below the lower piston crown 5 is the high-pressure chamber 3. Above the lower piston crown 5, a low-pressure chamber 8 is arranged, which is formed by the interior of the piston 4 and serves as an oil reservoir.

Der Hochdruckraum 3 ist mit dem Niederdruckraum 8 durch eine zentrale Axialbohrung verbunden, die im unteren Kolbenboden 5 angeordnet ist. Sie ist Teil eines mit einer Steuerventilfeder 10 versehenen Steuerventils 11. Dieses erstreckt sich bis in den Hochdruckraum 3 unterhalb des unteren Kolbenbodens 5. Eine Druckfeder 12 stützt sich in einer zentralen Ausnehmung 13 am Boden 14 des Hochdruckraums 3 ab. Sie beaufschlagt den Kolben 4 und damit den gesamten Ventiltrieb mit ihrer Druckkraft. Der obere Kolbenboden 6 weist an seiner Außenfläche 15 eine zentrale konische Einsenkung 16 zur Führung beispielsweise des kugelförmigen Endes 17 einer nicht dargestellten Stößelstange auf. Eine weitere zentrale Axialbohrung 18, die sich in dem oberen Kolbenboden 6 befindet, stellt die Verbindung des Niederdruckraums 8 mit der Schmierölversorgung des Ventiltriebs her. Der Schließkörper 19 dieses Ausgleichselementes ist eine Kugel.The high-pressure chamber 3 is connected to the low-pressure chamber 8 through a central axial bore, which is arranged in the lower piston crown 5. It is part of a provided with a control valve spring 10 control valve 11. This extends into the high-pressure chamber 3 below the lower piston crown 5. A compression spring 12 is supported in a central recess 13 on the bottom 14 of the high-pressure chamber 3 from. It acts on the piston 4 and thus the entire valve train with its pressure force. The upper piston head 6 has on its outer surface 15 a central conical depression 16 for guiding, for example, the spherical end 17 of a push rod, not shown. Another central axial bore 18, which is located in the upper piston head 6, establishes the connection of the low-pressure chamber 8 with the lubricating oil supply of the valve drive. The closing body 19 of this compensating element is a ball.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Steuerventil 20 ist an einem Kolben 21 eines Ventilspielausgleichselements angebracht. In diesem ist ein Niederdruckraum 22 über eine Axialbohrung 23 mit dem Hochdruckraum 24 des Ausgleichselements verbunden, der sich unterhalb des Kolbenbodens 25 befindet. Die Axialbohrung 23 ist eine Stufenbohrung und bildet einen Ventilsitz 26 für einen als Kugel ausgebildeten Schließkörper 27, dessen Hub 28 in Richtung zum Kolben 21 dort begrenzt ist. In der entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Schließkörpers 27 ist der Hub 28 von einer Anschlagfläche 29 einer Ventilkappe 30 begrenzt, welche den Schließkörper 27 umgibt und sich mit einem Flanschbereich zwischen dem Kolbenboden 25 und dem oberen Ende einer Druckfeder 31 des Ausgleichselements befindet. Der Schließkörper 27 befindet sich in einem Längsabschnitt der Axialbohrung 23 und wird dort bei Ausübung des Hubes 28 an der inneren Oberfläche des Kolbenbodens 25 geführt. Die als Führungsfläche 32 wirkende Oberfläche weist mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete, in Achsrichtung sich erstreckende Unterbrechungen auf, so dass dort Kanäle 33 gebildet sind, durch welche Hydraulikmittel an dem Schließkörper 27 vorbeiströmen kann. Die Unterbrechungen befinden sich hier also an dem Kolben. Das Steuerventil 20 wird zunächst von einer Steuerventilfeder 34 in der Öffnungsstellung gehalten. Die Steuerventilfeder 34 ist in der Axialbohrung 23 angeordnet und stützt sich mit einem Ende an dem Kolbenboden 25 und mit dem anderen Ende an dem Schließkörper 27 ab. Infolge des Volumenstroms des Hydraulikmittels am Schließkörper 27 vorbei entsteht am Schließkörper eine Druckdifferenz, deren Druckkraft der Kraft der Steuerventilfeder 34 entgegenwirkt und diese überwindet. Dadurch wird der Schließkörper 27 an dem Ventilsitz 26 angelegt und somit das Steuerventil 20 geschlossen.The control valve 20 according to the invention shown in Figures 1 and 2 is mounted on a piston 21 of a valve clearance compensation element. In this, a low-pressure chamber 22 is connected via an axial bore 23 with the high-pressure chamber 24 of the compensating element, which is located below the piston crown 25. The axial bore 23 is a stepped bore and forms a valve seat 26 for a closure member 27 formed as a ball whose stroke 28 is limited in the direction of the piston 21 there. In the opposite direction of movement of the closing body 27 of the stroke 28 is bounded by a stop surface 29 of a valve cap 30 which surrounds the closing body 27 and is located with a flange between the piston head 25 and the upper end of a compression spring 31 of the compensating element. The closing body 27 is located in a longitudinal section of the axial bore 23 and is guided there on exercise of the stroke 28 on the inner surface of the piston crown 25. The surface acting as a guide surface 32 has a plurality of circumferentially successively arranged, extending in the axial direction interruptions, so that there channels 33 are formed, through which hydraulic fluid can flow past the closing body 27. The interruptions are here so on the piston. The control valve 20 is first held by a control valve spring 34 in the open position. The control valve spring 34 is arranged in the axial bore 23 and is supported at one end on the piston head 25 and at the other end on the closing body 27. As a result of the volume flow of the hydraulic fluid past the closing body 27, a pressure difference arises on the closing body whose pressure force counteracts the force of the control valve spring 34 and overcomes this. Thereby, the closing body 27 is applied to the valve seat 26 and thus the control valve 20 is closed.

Von dieser Ausführung unterscheidet sich das Ausgleichselement nach den Figuren 3 und 4 im Wesentlichen nur dadurch, dass die Unterbrechungen nicht am Kolben, sondern am Schließkörper 35 angeordnet sind. Dieser ist zylindrisch und mit konvex gewölbten Stirnseiten ausgebildet. Er weist an seiner Mantelfläche infolge der Unterbrechungen abstehende Führungsrippen 36 mit Führungsflächen 37 auf, die für die Anlage an der den Schließkörper 35 umgebenden Ventilkappe 30 vorgesehen sind. Dementsprechend ist die Konstruktion des Kolbens 38 mit seiner Axialbohrung 39, seinem Kolbenboden 40 und seinem Steuerventil 41 geringfügig abgewandelt.Of this embodiment, the compensation element according to Figures 3 and 4 differs essentially only in that the interruptions are not arranged on the piston, but on the closing body 35. This is cylindrical and formed with convex curved end faces. He has on its lateral surface as a result of the interruptions projecting guide ribs 36 Guide surfaces 37, which are provided for the system on the closing body 35 surrounding the valve cap 30. Accordingly, the construction of the piston 38 with its axial bore 39, its piston head 40 and its control valve 41 is slightly modified.

Bei der ähnlichen Ausführung nach den Figuren 5 und 6 wird der Schließkörper 42 ebenfalls von einer Führungsfläche 43 einer Ventilkappe 44 geführt, wobei die Unterbrechungen hier an der Ventilkappe 44 angeordnet sind. Bei diesem Steuerventil 45 sind daher an der inneren Oberfläche der Ventilkappe 44 mehrere Führungsrippen 46 ausgebildet.In the similar embodiment according to Figures 5 and 6, the closing body 42 is also guided by a guide surface 43 of a valve cap 44, wherein the interruptions are arranged here on the valve cap 44. In this control valve 45, therefore, a plurality of guide ribs 46 are formed on the inner surface of the valve cap 44.

Schließlich zeigen die Figuren 7 und 8 eine Ausführung, bei welcher am Kolben 47 Unterbrechungen für die Steuerventilfeder 48 vorgesehen sind. In dem die Steuerventilfeder 48 enthaltenden Bereich der Axialbohrung 49, welche den Kolbenboden 50 durchdringt und den Niederdruckraum 22 mit dem Hochdruckraum 24 verbindet, sind bei diesem Steuerventil 51 die Unterbrechungen an der inneren Oberfläche des Kolbenbodens 50 vorgesehen. An der Führungsfläche 52 für das Steuerventil 48 befinden sich daher mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Kanäle 53 für den Durchtritt des Hydraulikmittels.Finally, FIGS. 7 and 8 show an embodiment in which interruptions for the control valve spring 48 are provided on the piston 47. In the control valve spring 48 containing area of the axial bore 49, which penetrates the piston head 50 and the low-pressure chamber 22 connects to the high-pressure chamber 24, the interruptions are provided on the inner surface of the piston head 50 in this control valve 51. On the guide surface 52 for the control valve 48 are therefore a plurality of circumferentially successively arranged channels 53 for the passage of the hydraulic fluid.

BezugszahlenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Rollenstößelroller plunger
22
Gehäusecasing
33
HochdruckraumHigh-pressure chamber
44
Kolbenpiston
55
unterer Kolbenbodenlower piston bottom
66
oberer Kolbenbodenupper piston crown
77
KolbenunterteilPiston part
88th
NiederdruckraumLow-pressure chamber
99
KolbenoberteilPiston crown
1010
SteuerventilfederControl valve spring
1111
Steuerventilcontrol valve
1212
Druckfedercompression spring
1313
Ausnehmungrecess
1414
Bodenground
1515
Außenflächeouter surface
1616
konische Einsenkungconical depression
1717
kugelförmiges Endespherical end
1818
Axialbohrungaxial bore
1919
Schließkörperclosing body
2020
Steuerventilcontrol valve
2121
Kolbenpiston
2222
NiederdruckraumLow-pressure chamber
2323
Axialbohrungaxial bore
2424
HochdruckraumHigh-pressure chamber
2525
Kolbenbodenpiston crown
2626
Ventilsitzvalve seat
2727
Schließkörperclosing body
2828
Hubstroke
2929
Anschlagflächestop surface
3030
Ventilkappevalve cap
3131
Druckfedercompression spring
3232
Führungsflächeguide surface
3333
Kanalchannel
3434
SteuerventilfederControl valve spring
3535
Schließkörperclosing body
3636
Führungsrippeguide rib
3737
Führungsflächeguide surface
3838
Kolbenpiston
3939
Axialbohrungaxial bore
4040
Kolbenbodenpiston crown
4141
Steuerventilcontrol valve
4242
Schließkörperclosing body
4343
Führungsflächeguide surface
4444
Ventilkappevalve cap
4545
Steuerventilcontrol valve
4646
Führungsrippeguide rib
4747
Kolbenpiston
4848
SteuerventilfederControl valve spring
4949
Axialbohrungaxial bore
5050
Kolbenbodenpiston crown
5151
Steuerventilcontrol valve
5252
Führungsflächeguide surface
5353
Kanalchannel

Claims (6)

Hydraulisches Ventilspielausgleichselement für den Steuertrieb eines Verbrennungsmotors, welches als Reverse-Spring/Freeball-Element ausgebildet ist, mit einem zylindrischen Gehäuse, einem darin mit Dichtspiel geführten zylindrischen Kolben (21, 38) und einem Steuerventil (20, 41, 45), welches zwischen einem Niederdruckraum (22) des Kolbens (21, 38) und einem Hochdruckraum (24) des Gehäuses an einem Kolbenboden (25, 40) angeordnet ist und einen Schließkörper (27, 35, 42) aufweist, der bei Ausführung eines Hubes (28) in der Schließrichtung gegen die Wirkung einer Steuerventilfeder (34) an einem eine Axialbohrung (23, 39) des Kolbenbodens (25, 40) umgebenden Ventilsitz (26) und in der Öffnungsrichtung an einer Anschlagfläche (29) einer den Schließkörper (27, 35, 42) umgebenden Ventilkappe (30, 44) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Axialbohrung (23, 39) für den Schließkörper (27, 35, 42) eine enge Führungsfläche (32, 37, 43) mit Unterbrechungen ausgebildet ist, welche einen Volumenstrom von Hydraulikmittel zwischen dem Hochdruckraum (24) und dem Niederdruckraum (22) ermöglichen.Hydraulic valve clearance compensation element for the control drive of an internal combustion engine, which is designed as a reverse spring / free-ball element, with a cylindrical housing, guided therein with a sealing clearance cylindrical piston (21, 38) and a control valve (20, 41, 45) which between a low pressure chamber (22) of the piston (21, 38) and a high-pressure chamber (24) of the housing on a piston head (25, 40) is arranged and a closing body (27, 35, 42), which in execution of a stroke (28) in the closing direction against the action of a control valve spring (34) on a valve seat (26) surrounding an axial bore (23, 39) of the piston head (25, 40) and in the opening direction on a stop surface (29) of a closing body (27, 35, 42) surrounding the valve cap (30, 44) can be applied, characterized in that in the region of the axial bore (23, 39) for the closing body (27, 35, 42) has a narrow guide surface (32, 37, 43) with interruptions is formed, which allow a flow of hydraulic fluid between the high-pressure chamber (24) and the low-pressure chamber (22). Ausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen von nutförmigen Kanälen (33) gebildet sind, welche in die an der Axialbohrung (23) befindliche innere Oberfläche des Kolbenbodens (25) eingearbeitet sind.Compensation element according to claim 1, characterized in that the interruptions of groove-shaped channels (33) are formed, which are incorporated in the at the axial bore (23) located inner surface of the piston head (25). Ausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (35) an seiner äußeren Oberfläche abstehende, die Unterbrechungen bildende, in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander angeordnete und auf die Ventilkappe (30) gerichtete Führungsrippen (36) aufweist.Compensation element according to claim 1, characterized in that the closing body (35) on its outer surface protruding, the interruptions forming, in the circumferential direction at intervals one behind the other and on the valve cap (30) directed guide ribs (36). Ausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkappe (44) an ihrer inneren Oberfläche die Unterbrechungen bildende, in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander zu dem Schließkörper (42) hin abstehende Führungsrippen (46) aufweist.Compensation element according to claim 1, characterized in that the valve cap (44) on its inner surface the interruptions forming, in the circumferential direction at intervals in succession to the closing body (42) projecting guide ribs (46) has. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement für den Steuertrieb eines Verbrennungsmotors, welches als Reverse-Spring/Freeball-Element ausgebildet ist, mit einem zylindrischen Gehäuse, einem darin mit Dichtspiel geführten zylindrischen Kolben (47) und einem Steuerventil (51), welches zwischen einem Niederdruckraum (22) des Kolbens (47) und einem Hochdruckraum (24) des Gehäuses an einem Kolbenboden (50) angeordnet ist und einen Schließkörper (27) aufweist, der bei Ausführung eines Hubes (28) in der Schließrichtung gegen die Wirkung einer Steuerventilfeder (48) an einem eine Axialbohrung (49) des Kolbenbodens (50) umgebenden Ventilsitz (26) und in der Öffnungsrichtung an einer Anschlagfläche (29) einer den Schließkörper (27) umgebenden Ventilkappe (30) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Axialbohrung (49) an einer engen Führungsfläche (52) für die Steuerventilfeder (48) Unterbrechungen vorgesehen sind, welche einen Volumenstrom von Hydraulikmittel zwischen dem Hochdruckraum (24) und dem Niederdruckraum (22) ermöglichen.Hydraulic valve clearance compensation element for the control drive of an internal combustion engine, which is designed as a reverse spring / free-ball element, with a cylindrical housing, guided therein with a sealing clearance cylindrical piston (47) and a control valve (51) which between a low pressure space (22) of the Piston (47) and a high-pressure chamber (24) of the housing to a piston head (50) is arranged and a closing body (27) which in execution of a stroke (28) in the closing direction against the action of a control valve spring (48) on a a Axial bore (49) of the piston head (50) surrounding the valve seat (26) and in the opening direction on a stop surface (29) surrounding the closing body (27) valve cap (30) can be applied, characterized in that in the region of the axial bore (49) a narrow guide surface (52) for the control valve spring (48) interruptions are provided which a volume flow of hydraulic fluid zwisc hen the high pressure chamber (24) and the low pressure chamber (22) allow. Ausgleichselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen von nutförmigen Kanälen (53) gebildet sind, welche in die an der Axialbohrung (49) befindliche innere Oberfläche des Kolbenbodens (50) eingearbeitet sind.Compensation element according to claim 5, characterized in that the interruptions of groove-shaped channels (53) are formed, which are incorporated in the on the axial bore (49) located inner surface of the piston head (50).
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