WO2005017323A1

WO2005017323A1 - Hydraulisches abstützelement

Info

Publication number: WO2005017323A1
Application number: PCT/EP2004/005976
Authority: WO
Inventors: Georg Hofmann
Original assignee: Ina-Schaeffler Kg
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-02-24
Also published as: US20060137638A1; DE10332362A1; EP1646768A1; US7261075B2; EP1646768B1; DE502004001919D1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein hydraulisches Abstützelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Dieses hat ein hohlzylindrisches Gehäuse (2), in dessen Bohrung (3) ein Druckkolben (4) aus durch Glas- oder Kohlefasern verstärktem Kunststoff besteht.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Hydraulisches Abstützelement

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Abstützelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem hohlzylindrischen Gehäuse, in dessen Bohrung axial beweglich ein Druckkolben verläuft, welcher mit einem Ende einen Rand des Gehäuses überragt und stirnseitig an diesem Ende einen Kopf zur Lagerung eines Schlepphebels und an seinem dem Kopf abgewandten Ende ein Rückschlagventil aufweist, wobei zwischen dem abgewandten Ende und einem gegenüberliegenden Boden des Gehäuses ein Hochdruckraum für Hydraulikmittel generiert ist, welcher Hochdruckraum aus einem oberhalb des abgewandten Endes liegenden und von dem Druckkolben eingeschlossenen Vorratsraum mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein gattungsgemäßes Abstützelement ist aus der DE 197 06 738 A1 vorbekannt. Dessen Druckkolben besteht ebenfalls aus einem Ober- und Unterteil, wobei das Unterteil eine hydraulische Spielausgleichsvorrichtung aufweist.

Nachteilig ist es, dass sich die Fertigung des Oberteils als relativ aufwändig erweist. So ist beispielsweise ein Fließpreßvorgang mit anschließender War- mebehandlung und mehreren Schleifvorgängen erforderlich. Auch kann es aufgrund der relativ kurzen Führungslänge des Oberteils im Gehäuse zu unerwünschten Querkräften kommen. Gleichfalls erfordert die Ringnut und der Sprengring als Verliersicherung einen weiteren Bau- und Montageaufwand. Zudem kann durch das Aufstellen des Oberteils über dessen Ring im unteren Bereich auf einer zugewandten Stirnseite des Unterteils ein sogenannter "Planschlag" mit einer ebenfalls unerwünschten Krafteinleitung in das Abstützelement auftreten. Um diesen "Planschlag" so gering wie möglich zu halten, werden daher die einander zugewandten Stirnflächen von Ober- und Unterteil ex- trem genau geschliffen. Schließlich wird festgestellt, dass der vorgenannte Druckkolben relativ massiv ausgebildet ist und somit noch ein Optimierungspotential hinsichtlich Leichtbau besitzt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Abstützelement der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile beseitigt sind.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Druckkolben an seinem den Rand des Gehäuses überragenden Ende sowie zumindest einem sich daran innerhalb des Gehäuses anschließenden und bis in die Nähe des Rückschlagventils verlaufenden Abschnitt aus durch Glas- oder Kohlefasern verstärktem Kunststoff besteht.

Hierdurch sind die beschreibungseinleitend zitierten Nachteile wirkungsvoll vermieden. Der Druckkolben lässt sich sehr einfach und kostengünstig, vorzugsweise spritzgießtechnisch, fertigen. Gleichzeitig erhöht sich signifikant die Führungslänge des Druckkolbens in der Bohrung des Gehäuses, so dass durch den aufliegenden Schlepphebel eingeleitete Querkräfte besser abstützbar sind. Diese Maßnahme rührt insbesondere von der glattflächigen Ausbildung des Oberteils des Druckkolbens zumindest innerhalb der Bohrung des Gehäuses her. Wird das Oberteil des Druckkolbens, so wie es Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs ist, mit einem Ansatz bis in eine Bohrung dessen Unterteils hinein verlängert, so hat dieser eine noch größere Führungslänge.

Denkbar und mit vom Schutzumfang der Erfindung einbezogen ist auf jeden Fall auch eine Lösung, bei welcher der Druckkolben mit Oberteil und Unterteil komplett einteilig aus einem Kunststoff besteht. Somit entfallen die Fügemaßnahmen des Oberteils mit dem Unterteil. Unter dem Begriff "Kunststoff" ist insbesondere ein derartiger Stoff zu verstehen, welcher sich spritzgießtechnisch verarbeiten lässt, so z. B. organischen Ursprungs bzw. eine sog. „Plaste". Es ist auch an Aluminiumdruckguß oder Sintermetall gedacht.

Die anspruchsgemäß weiter aufgeführten Verstärkungseinlagen, wobei sich dem Fachmann an dieser Stelle noch weitere Materialien zur Einlagerung erschließen, tragen erheblich zum Verschleißschutz und zur Festigkeit des Druckkolbens bei.

Gemäß einem weiteren Unteranspruch ist es vorgeschlagen, nur das Oberteil des Druckkolbens aus dem Kunststoff zu fertigen und das Unterteil mit der hydraulischen Spielausgleichseinrichtung aus bisher ausgeführtem, metallischen Werkstoff herzustellen. Diese Maßnahme ist fertigungstechnisch besonders günstig.

Eine einfache Verlier- und Transportsicherung am Abstützelement geht aus einem weiteren Unteranspruch hervor. Demnach sind an einem Außenmantel des Druckkolbens, zweckmäßigerweise an dessen Oberteil, keilartige Schnappvorsprünge angespritzt. Diese finden einen oberen Anschlag an einem Ringabsatz einer Ringnut der Bohrung des Gehäuses. Gegebenenfalls können die Schnappvorsprünge auch als separate Bauteile ausgebildet sein. Auch ist es denkbar, auf die Schnappvorsprünge und somit die vorgenannte Sicherung komplett zu verzichten.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es auch vorgeschlagen, und dies betrifft die zweiteilige Ausbildung des Druckkolbens, an einem Ring, über welchen das Ober- auf dem Unterteil aufliegt, umfangsverteilte elastisch oder plastisch verformbare Noppen anzuordnen. Diese Noppen haben zweckmäßigerweise eine relativ geringe Kontaktfläche, so dass ein Linien- oder Kugelkontakt hergestellt ist. Der Fachmann wird die Noppen derartig auslegen, dass der vorgenannte Planschlag nicht mehr oder nicht mehr signifikant zum Tragen kommt.

Es kann auch vorgesehen sein, über die in Umfangsrichtung zwischen den Noppen liegenden Durchlässe einen internen Hydraulikmittelübertritt vom Hochdruckraum in den vom Druckkolben eingeschlossenen Vorratsraum zu- rück zu generieren. Gegebenenfalls können derartige Durchlässe nach einem weiteren Unteranspruch auch dadurch geschaffen werden, dass in der entsprechenden Stirnseite im Kontaktbereich vom Ober- zum Unterteil Radialdurchbrüche, beispielsweise kronenartiger Geometrie, bestehen.

Wird, was zudem erfindungsgemäß ausgeführt ist, das Oberteil über einen Ansatz innerhalb einer Bohrung des Innenteils fortgeführt, kann der Hydraulikmit- teldurchtritt in den Vorratsraum auch durch in dem Ansatz angeordnete Längsschlitze erfolgen. Aufgrund der Längsschlitze wird zudem hervorragend die Wärmedehnung im Element ausgeglichen. Dabei soll über den Ansatz eine feste Verbindung mit dem Unterteil erfolgen. Eine zusätzliche Anlage ist über sogenannte Anbindungsnoppen am unteren Kantenbereich realisiert.

Durch die somit feste Verbindung des Oberteils mit dem Unterteil kann der gesamte Druckkolben, hervorgerufen durch eine Druckfeder im Hochdruckraum, eine erwünschte Drehbewegung um seine Längsachse vollziehen. Gleichzeitig ist durch die axiale Verlängerung des Druckkolbens nach unten eine zusätzlich verbesserte Einleitung der Querkräfte geschaffen. Die Maßnahmen der Erfindung können gleichermaßen bei sogenannten schaltbaren und nichtschaltbaren Abstützelementen Anwendung finden. Unter schaltbaren Abstützelementen sind insbesondere diejenigen zu verstehen, bei welchen über Koppelmittel wahlweise der Druckkolben mit dem Gehäuse verbindbar ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Abstützele- ment;

Figur 2 eine Ansicht auf einen Druckkolben des vorgenannten Abstützelements und

Figur 3 eine Unteransicht auf den Druckkolben nach Figur 2.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Dargestellt ist in Figur 1 ein hydraulisches Abstützelement 1. Dieses hat ein hohlzylindrisches Gehäuse 2. In einer Bohrung 3 des Gehäuses 2 verläuft axial beweglich ein Druckkolben 4. Dieser Druckkolben 4 überragt mit seinem Ende 5 einen Rand 6 des Gehäuses 2. Endseitig hat der Druckkolben 4 einen Kopf 7. Auf diesem Kopf 7 kann ein Schlepphebel gelagert werden. Wie zudem er- kennbar ist, besteht ein Oberteil 4a des Druckkolbens 4 aus Kunststoff. Dieser Kunststoff ist zweckmäßigerweise durch Glas- oder Kohlefasern verstärkt und hat zusätzlich Glas- oder Kohlekugeln für einen weiteren Verschleißschutz oder zur Steifigkeitsoptimierung.

Ein Außenmantel 14 des Oberteils 4a ist innerhalb der Bohrung 3 des Gehäu- ses 2 vollkommen glattflächig ausgebildet. Hierdurch hat der Druckkolben 4 insgesamt eine hervorragende Führungslänge im Gehäuse 2, wodurch das vom Schlepphebel in das Abstützelement 1 geleitete Kippmoment gut abstützbar ist.

Die Bohrung 3 des Gehäuses 2 hat eine Ringnut 16. An einer Oberseite dieser Ringnut 16 schlägt das Oberteil 4a über umfangsverteilte und vorteilhafterweise einteilig von diesem ausgehende Schnappvorsprünge 15 an. Somit wird über diese Schnappvorsprünge 15 eine einfache Transport- und Verliersicherung für das Abstützelement 1 geschaffen.

Nach Figur 1 grenzt das Oberteil 4a über einen durch eine Durchmesserverringerung seines Außenmantels 14 gebildeten Ring 18 an eine zugewandte Stirnseite 17 eines Unterteils 4b des Druckkolbens 4 an. Dabei hat, wie aus den Figuren 2, 3 hervorgeht, der Ring 18 umfangsverteilte und beispielsweise plas- tisch verformbare Noppen 19. Aufgrund dieser Noppen 19 wird eine hervorragende Kontaktfläche im Kontaktbereich zwischen dem Oberteil 4a und dem Unterteil 4b geschaffen, so daß das die im Stand der Technik auftretenden "Planschlagfehler" gut eliminierbar sind.

Wie des weiteren aus Figur 1 hervorgeht, ist die Durchmesserverringerung des Oberteils 4a innerhalb einer Bohrung 21 des Unterteils 4b mit einem Ansatz 22 fortgeführt. Über den Ansatz 22 verläuft das Oberteil 4a verdrehfest in der Bohrung 21 des Unterteils 4b. Über aus Figur 2 hervorgehende Anbindungsnoppen 26 erfolgt eine zusätzliche Anbindung des Oberteils 4a an dem Unterteil 4b.

Über Längsschlitze 24 im Ansatz 22 kann einerseits die Wärmedehnung hervorragend ausgeglichen werden. Andererseits kann hier ein Hydraulikmittel- durchtritt zu einem vom Oberteil 4a eingeschlossenen Vorratsraum 12 für Hydraulikmittel geschaffen werden. Gespeist wird dieser Hydraulikmitteldurchtritt aus einem Hochdruckraum 11. Dieser Hochdruckraum 11 liegt axial zwischen einem Boden 25 des Unterteils 4b und einem zugewandten Boden 10 des Ge- häuses 2. Von da aus wird das Hydraulikmittel während einer Hochdruckphase des Spielausgleichselements axial zwischen dem Außenmantel 14 des Druckkolbens 4 und der Bohrung 3 des Gehäuses 2 nach oben gedrückt und tritt über Durchlässe 20 zwischen den Noppen 19 in die Längsschlitze 24.

Anstelle der Noppen 19 am Ring 18 des Oberteils 4a können auch kronenartige Durchbrüche oder ähnliches für einen Hydraulikmitteldurchtritt appliziert sein. Gegebenenfalls ist es denkbar, die Noppen 19 oder dergleichen an der Stirnseite 17 des Unterteils 4b anzuordnen.

Der Druckkolben 4 kann auch komplett einteilig aus dem Kunststoff hergestellt werden. Vorteilhafterweise wird der Druckkolben 4 bzw. dessen Oberteil 4a in einem Spritzgießverfahren gefertigt. Dieses ist relativ kostengünstig und es erübrigen sich aufwändige Feinbearbeitungsmaßnahmen wie im beschreibungseinleitend zitierten Stand der Technik notwendig. Auch ist es denkbar, den Druckkolben 4 pulvermetallurgisch zu fertigen bzw. im Bereich dessen Kopfes 7 weitere Verschleißschutzmaßnahmen wie geeignete Auflagen zu treffen. Beispielsweise ist für den Werkstoff des Druckkolbens auch an Aluminiumdruckguß oder Sintermetall gedacht.

Zeichnerisch nicht direkt offenbart ist eine Variante, bei welcher das Oberteil 4a nicht über den Ansatz 22 in die Bohrung 21 des Unterteils 4b verlängert ist, sondern "lediglich" über seinen Ring 18 auf der Stirnseite 17 des Unterteils 4b aufsteht und hier ein direkter Übertritt für das Hydraulikmittel über die Durchlässe 20 zwischen den Noppen 19 in den Vorratsraum 12 generiert ist. Liste der Bezugszahlen

Abstützelement Gehäuse Bohrung Druckkolbena Oberteilb Unterteil Ende Rand Kopf Ende Rückschlagventil0 Boden1 Hochdruckraum2 Vorratsraum3 Abschnitt4 Außenmantel5 Schnappvorsprung6 Ringnut7 Stirnseite8 Ring9 Noppen0 Durchlaß1 Bohrung2 Ansatz3 Stirnseite4 Längsschlitz5 Boden6 Anbindungsnoppen

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulisches Abstützelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem hohlzylindrischen Gehäuse (2), in dessen Bohrung (3) a- xial beweglich ein Druckkolben (4) verläuft, welcher mit einem Ende (5) einen Rand (6) des Gehäuses (2) überragt und stirnseitig an diesem Ende (5) einen Kopf (7) zur Lagerung eines Schlepphebels und an seinem dem Kopf (7) abgewandten Ende (8) ein Rückschlagventil (9) aufweist, wobei zwischen dem abgewandten Ende (8) und einem gegenüberliegenden Boden (10) des Gehäuses (2) ein Hochdruckraum (11) für Hydraulikmittel generiert ist, welcher Hochdruckraum (11) aus einem oberhalb des abgewandten Endes (8) liegenden und von dem Druckkolben (4) eingeschlossenen Vorratsraum (12) mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (4) an seinem den Rand (6) des Gehäuses (2) überragenden Ende (5) sowie zumindest einem sich daran innerhalb des Gehäuses (2) anschließenden und bis in die Nähe des Rückschlagventils (9) verlaufenden Abschnitt (13) aus durch Glas- oder Kohlefasern verstärktem Kunststoff besteht.

2. Abstützelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoff des Druckkolbens (4) zusätzlich Glas- oder Kohlekugeln als Verstärkung eingebettet sind.

3. Abstützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (4) zweiteilig hergestellt ist, wobei er einerseits aus einem Oberteil (4a) aus dem Kunststoff besteht, welches Oberteil (4a) sich zusammensetzt aus dem Ende (5) und dem in der Nähe des Rückschlagven- tils (9) endenden Abschnitt (13) und wobei der Druckkolben (4) andererseits aus einem Unterteil (4b) aus metallischem Werkstoff mit dem Rückschlagventil (9) besteht.

. Abstützelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß an einem Außenmantel (14) des Abschnitts (13) des Druckkolbens (4) umfangsverteil- te und einteilig von diesem ausgehende Schnappvorsprünge (15) angeordnet sind, welche einen oberen Anschlag in einer Ringnut (16) der Bohrung (3) des Gehäuses (2) finden.

5. Abstützelement nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenmantel (14) des Abschnitts (13) des Druckkolbens (4), oder, für den Fall des Rückbezugs nach Anspruch 4, ein Außenmantel (14) des Abschnitts (13) des Druckkolbens (4) bis auf die Schnappvorsprünge (15), vollkommen oder zumindest weitestgehend glattflächig ausgebildet ist.

6. Abstützelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das O- berteil (4a) des Druckkolbens (4) über einen Ring (18) an einer zugewandten Stirnseite (17) des Unterteils (4b) aufliegt, wobei von dem Ring (18) um- fangsverteilte, elastisch oder plastisch verformbare sowie an der Stirnseite (17) anliegende Noppen (19) ausgehen.

7. Abstützelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das O- berteil (4a) des Druckkolbens (4) über einen Ring (18) an einer zugewandten Stirnseite (17) des Unterteils (4b) aufliegt, wobei in dem Ring (18) oder in der Stirnseite (17) an die jeweils gegenüberliegenden Bauteile Stirnseite (17) / Ring (18) angrenzende, kronenartige Radialdurchbrüche verlaufen.

8. Abstützelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Noppen (19) (Anspruch 6) oder den Radialdurchbrüchen (An- spruch 7) ein Durchlaß (20) für das Hydraulikmittel in den Vorratsraum (12) gebildet ist.

9. Abstützelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das O- berteil (4a) des Druckkolbens (4) über einen durch eine Durchmessenterrin- gerung seines Außenmantels (14) gebildeten Ring (18) an einer zugewandten Stirnseite (17) des Unterteils (4b) aufliegt, wobei von dem Ring (18) umfangsverteilte elastisch oder plastisch verformbare Noppen (19) ausgehen und wobei die Durchmesserverringerung in eine Bohrung (21) des Unterteils (4b) als Ansatz (22) fest eingebaut ist.

10. Abstützelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von einer unteren Stirnseite (23) des Ansatzes (22) des Unterteils (4b) ein oder mehrere Längsschlitze (24) ausgehen, wobei das Hydraulikmittel durch einen zwischen dem Ober- und Unterteil (4a, 4b) des Druckkolbens (4) liegenden, durch Noppen (19) oder kronenartige Durchbrüche gebildeten Durchlaß (20) über die Längsschlitze (24) in den Vorratsraum (12) leitbar ist.

11. Abstützelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Randbereich zwischen dem Außenmantel (14) sowie einer unteren Stirnseite (23) des Ansatzes (22) mit Anbindungsnoppen (26) zur Anlage in der Bohrung (21) versehen ist.

12. Abstützelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (4) spritzgießtechnisch gefertigt ist.

13. Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (1) nichtschaltbar ausgelegt ist.

14. Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (1) schaltbar zur Erzielung unterschiedlicher Ventilhübe ausgelegt ist.