Bezeichnung der Erfindung
Einrichtung zur Filterung von Schmieröl
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Filterung von Schmieröl im Zuge eines mechanischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Hintergrund der Erfindung
Für den Betrieb von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gelten allgemein steigende Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Langle- bigkeit aller beteiligten Komponenten. Ein bestehender Problemkreis ist die Schmierölversorgung, insbesondere die des Ventiltriebes, mit schmutzpartikel- freiem Öl. Diese störenden Partikel können aus verschiedenen Gründen in den Ölkreislauf gelangen, so beispielsweise als metallische Partikel aus der Fertig¬ bearbeitung der Brennkraftmaschinenbauteile, als Abriebpartikel aus dem lau- fenden Betrieb oder durch den Einsatz der Brennkraftmaschine in einem schmutzbeladenen Umfeld.
Eine aus der US 2002/0108894 A1 bekannte Einrichtung zur Filterung von Schmieröl im Zuge eines mechanischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschi- ne, mit mindestens einem zwischen Gaswechselventilen und deren periodi¬ schem Antrieb wirksamen, kraftübertragenden und schmierölversorgten Bauteil, weist als Einrichtung ein dem als Ventilstößel ausgebildetem Bauteil zugeord¬ netes Filterelement auf.
Dieses bekannte Filterelement ist ein mechanischer Abscheider, der als etwa topfförmiges Bauteil mit in sich geschlossener, undurchlässiger Oberfläche ausgebildet ist. Die beabsichtigte Abscheidung soll am bzw. in dem Ventilstößel insgesamt dreistufig erfolgen. Die ersten zwei Abscheider sind als Spalte defi¬ nierter Breite ausgebildet, an welchen grobe Partikel abgeschieden werden sollen. Feine Partikel, die die ersten beiden Barrieren überwinden, sollen mit Hilfe des in den Ölvorratsraum eingesetzten Abscheiders mit dem Ölstrom in eine bestimmte Richtung abgelenkt werden. Hierfür ist es vorgesehen, dass der dem Ölvorratsraum zugeführte Ölstrom entlang eines zwischen dem Abschei¬ der und der Ölvorratsraumwandung ausgebildeten Spaltes von dem Rück¬ schlagventil weg in Richtung auf die einer Stößelstange zugewandte Kugel¬ pfanne geführt wird.
Im Betrieb sollen dann diese feineren Partikel über eine Bohrung in der Kugel¬ pfanne über die Stößelstange abgeführt werden, so dass diese nicht das Rück¬ schlagventil verklemmen bzw. im weiteren Ölabfluss zum Klemmen des gesam¬ ten Stößels führen.
Die Filterung bei dieser bekannten Einrichtung erfolgt somit durch gezieltes Lenken des Ölstromes. Der Einsatz von maschenartigen Filtern wird als unge¬ eignet bezeichnet.
Nachteilig bei dieser bekannten Einrichtung ist es, dass das Volumen des Öl- Vorratsraumes durch die vergleichsweise voluminöse Ausgestaltung des Ab¬ scheiders stark eingeschränkt ist. Der Abscheider kann letztendlich das Ein¬ dringen von feinen Partikeln nicht direkt verhindern, sondern lediglich versu¬ chen, den Ölstrom zu lenken. Bereits bei schräger oder liegender Einbaulage ist die sichere Funktion nicht mehr gegeben.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Filterung von Schmieröl anzugeben, die das Eindringen von feinen Partikeln in Bauteile im Zuge eines Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine insbesondere bei schrägen Einbaulagen weitestgehend verhindert.
Lösung der Aufgabe
Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zur Filterung von Schmieröl im Zuge eines mechanischen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschi¬ ne, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem zwischen Gas¬ wechselventilen und deren periodischem Antrieb wirksamen, kraftübertragen¬ den und schmierölversorgten Bauteil, wobei die Einrichtung ein dem Bauteil zugeordnetes Filterelement umfasst, wobei die Oberfläche des Filterelementes öldurchlässig ausgebildet ist.
Diese Bauweise hat den Vorteil, dass eine gezielte und an die jeweiligen Be¬ triebsbedingungen abgestimmte Filterung der Kontamination stattfinden kann, in dem das Filterelement zwar das Öl durchlässt, jedoch die Partikel zurückhält. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik findet tatsächlich eine Filte¬ rung im engeren Sinne statt und nicht lediglich eine gezielte Lenkung des Öl- stromes. Vorteilhafterweise ist hierdurch eine einbaulageunabhängige Wirk¬ samkeit der Filterung gegeben.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestal¬ tungen der Erfindung.
So kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Filterelement als ein mit einem Maschengewebe versehenes Sieb ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass über die Wahl der Maschenweite für den jeweiligen Betriebs¬ fall der maximal zulässige Durchlass für eine Kontamination einstellbar ist. Dar¬ über hinaus sind Maschengewebe handelsüblich.
Anstelle der Maschengewebe können auch Filterelemente zum Einsatz kom¬ men, deren Oberfläche mit Poren versehen ist. Somit lassen sich Filter ver¬ schiedenster Bauweisen, wie z.B. Fächer- oder Spiralfilter einsetzen.
Vorteilhaft können in Ölflussrichtung mindestens zwei Filterelemente in Reihe hintereinander liegend angeordnet werden, wobei auch Kombinationen aus Maschengewebe und Filtern mit Poren möglich sind. Die Reihenschaltung kann zu einer verbesserten Abscheidung insbesondere von länglich ausgebildeten Partikeln führen, ohne dabei den Durchflusswiderstand wesentlich zu erhöhen.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Bauteil im Zuge des Ventiltriebes als rohrförmige Stößelstange ausgebildet ist, wobei das Filter¬ element in das Rohr eingesetzt ist. Vorteilhafter Weise wird dabei der ohnehin vorhanden Bauraum innerhalb der ölführenden Stößelstange zur Filterung ge¬ nutzt. So dass eine vergleichsweise groß bemessene Filterfläche realisiert wer¬ den kann.
In weiterer Ausgestaltung kann das Filterelement im Bereich eines Rohrendes der Stößelstange einen einen Dichtsitz zum Rohr ermöglichenden Durchmes¬ ser aufweisen. Wenn der Ölzulauf über dieses Rohrende erfolgt, muss das gesamte Ölvolumen durch das Filterelement strömen. Zusätzlich kann der Dichtsitz als Presssitz ausgebildet sein, wodurch ein den Betriebsbeschleuni¬ gungen angemessener Halt des Filterelementes gewährleistet ist.
Bei dieser Ausgestaltung kann vorteilhaft und bevorzugt das Filterelement in Längsrichtung der Stößelstange im Anschluss an den Dichtsitz eine kleinere Fläche aufweisen. Diese dachartige Gestaltung des Filterelementes hat den Vorteil, dass in jedem Fall der gesamte Ölvolumenstrom durch das Filterele- ment strömen muss. Wird dabei die Längserstreckung des Filterelementes im wesentlichen gleich der Innenlänge der Stößelstange gewählt, ist eine maxima¬ le Oberfläche für die Filterung bereitgestellt.
Gemäss einer anderen vorteilhaften Variante ist das Bauteil im Zuge des Ven¬ tiltriebes als Ventilstößel mit integriertem Ventilspielausgleich ausgebildet, mit in Ölflussrichtung einem Ölzufluss, einem Ölvorratsraum, einem Hochdruck¬ raum und einem zwischen dem Ölvorratsraum und dem Hochdruckraum wirk- samen Rückschlagventil, wobei das Filterelement innerhalb des Ölvorratsrau- mes angeordnet ist.
Dieses hat den Vorteil, dass Kontaminierungen, die bis in das Ventilspielaus- gleichselement eindringen, nicht bis zum Rückschlagventil vordringen können. Somit ist der weitere Durchtritt von Partikeln in den Hochdruckraum verhindert, welcher Durchtritt über den Leckölspalt zum Klemmen und damit zum Totalaus¬ fall dieses Bauteiles führen könnte.
Hierbei kann es bevorzugt sein, dass bei einem im Ventilstößel verschiebbar gelagerten zweiteiligen Kolben, in welchem der Ölvorratsraum ausgebildet ist und mit einem einem Gaswechselventil zugeordneten Kolbenoberteil sowie einem das Rückschlagventil tragenden Kolbenunterteil, der Ölzufluss dem Kol¬ benoberteil zugeordnet ist.
Diese Bauweise hat den Vorteil, dass zum einen eine erste Filterung bereits in der den Ausgleichskolben beaufschlagenden und das Öl zuführenden Stößel¬ stange erfolgen kann, und eine weitere Filterung über das entweder in das Kol¬ benoberteil oder Kolbenunterteil eingesetzte Filterelement stattfindet.
Erfolgt der Ölzufluss bei einer anderen Einbausituation seitlich in den Ventilstö¬ ßel, mit einem im Ventilstößel verschiebbar gelagerten Kolben, in welchem der Ölvorratsraum ausgebildet ist und wobei der Kolben zweiteilig ausgebildet ist, mit einem einem Gaswechselventil zugeordneten Kolbenoberteil und einem das Rückschlagventil tragenden Kolbenunterteil, so wird das Filterelement bevor- zugt im Kolbenunterteil angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der gesamte Ölzuflussstrom nach dem Eintritt über die seitliche Öffnung durch das Filter¬ element strömen muss.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Filterelement mit einem Maschengewebe versehen, wobei dieses dachförmig ausgebildet in einen Hal¬ tekörper eingesetzt ist, welcher mit einer Außenfläche klemmend in das Bauteil eingesetzt ist.
Dieses hat den Vorteil, dass im Gegensatz um bekannten Stand der Technik eine klare Funktionstrennung und Funktionsbauteiltrennung bezüglich Filterung und klemmender Anordnung erfolgt. Der Haltekörper kann auf seiner Außenflä¬ che für das Einsetzen in das jeweilige Bauteil (Stößelstange, Ventilstößel oder andere ölführende Bauteile des Ventiltriebes) optimiert sein, während das Ma¬ schengewebe ausschließlich für eine optimale Filterung ausgelegt ist.
Die Erfindung findet vorteilhaft Anwendung in allen im Zuge des Ventiltriebes angeordneten ölführenden Bauteilen, so in Ventilstößeln, in Stößelstangen, in Kipp- oder Schwinghebeln und/oder deren Achsen sowie in Ölleitungen im Zy¬ linderkopf bzw. Zylinderblock.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an eini¬ gen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung in einer Stößelstange eines Ventiltriebes,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Einrichtung in einem Ventilstößel eines Ventiltriebes,
Fig. 3 eine Ausführungsform eines Filterelementes, und
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 3.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Ein an sich bekannter und daher nicht näher gezeigter Ventiltrieb einer in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Brennkraftmaschine weist unter anderem eine als Rohr 2 ausgebildete Stößelstange 4 auf, welche mit einem ihrer Endbereiche 6 oder 8 unter Zwischenschaltung eines Kugelelementes 10 in eine korrespondie¬ rende Pfanne 12 eines Ventilstößels 14 eingreift.
Der in Fig. 2 nur teilweise dargestellte Ventilstößel 14 trägt an seinem dort nicht dargestellten unteren Ende eine Rolle, welche periodisch von Nocken einer rotierenden Nockenwelle angetrieben wird. Das in Fig. 1 gezeigte, in die Pfanne 12 eingreifende Kugelelement 10 überträgt die Bewegungen mittels eines Kipphebels auf Gaswechselventile.
In das Rohr 2 ist ein mit einer öldurchlässigen Oberfläche versehenes Filter¬ element 16 eingesetzt. Dieses ist dachförmig derart ausgebildet, dass es an dem einen Endbereich 6 einen einen Dichtsitz ermöglichenden Durchmesser aufweist, während es im weiteren Verlauf der Längserstreckung der Stößel- Stange 2 eine kleinere Fläche aufweist.
Entlang des Endbereiches 6 trägt das Filterelement 16 für eine stabile und be¬ anspruchungsgerechte Fixierung einen Passabschnitt 18, welcher mittels Presspassung öldicht in das Rohr 2 eingepresst ist.
Der Ventilstößel 14 gemäß Fig. 2 ist grundsätzlich von an sich bekanntem Auf¬ bau mit integriertem Ventilspielausgleich. In eine nicht gezeigte Bohrung eines Zylinderkopfes oder eines Kurbelgehäuses ist ein Gehäuse 20 eingesetzt, in dessen innerer Bohrung 22 begrenzt gleitverschieblich ein zweiteiliger Aus- gleichskolben 24 eingesetzt ist.
In einem Kolbenoberteil 26 ist die Pfanne 12 mit einer Ölzuflussbohrung 28 ausgebildet, welche das Schmieröl in einen Ölvorratsraum 30 strömen lässt.
Ein angrenzendes Kolbenunterteil 32 trägt am abströmseitigen Ende ein Rück¬ schlagventil 34, welches einen Verbindungskanal 36 in einen Hochdruckraum 38 beherrscht.
Innerhalb des Ölvorratsraumes 30 ist ein weiteres Filterelement 16 angeordnet, welches in Fig. 2 nur schematisch durch eine punktierte Linie 40 dargestellt ist.
Da der Ölzufluss dem Kolbenoberteil 26 zugeordnet ist, muss der gesamte Öl- volumenstrom zunächst über die Ölzuflussbohrung 28 durch ein Maschenge- webe 42 des Filterelementes 16, wodurch eine mögliche Kontamination des Ventilstößels verhindert wird (Fig. 3, Fig. 4).
Sollte bei einem seitlich gespeisten Ventilsstößel der Ölzufluss durch ein Hemd 44 des Ausgleichskolbens 24 erfolgen, so ist das Filterelement alternativ in das Kolbenunterteil 32 eingesetzt, wie in Fig. 2 schematisch durch eine strichpunk¬ tierte Linie 46 dargestellt.
Das in den Ölvorratsraum 30 eingesetzte Filterelement 16 weist gemäß Fig. 3 und Fig. 4 ein dachförmig ausgebildetes und an einen Haltekörper 48 befestig- tes Maschengewebe 42 auf. Der Haltekörper 48 besteht aus einem zylindri¬ schen Kreisring 50, dessen Außenfläche 52 klemmend in die Innenwandung 54 des Ölvorratsraumes 30 eingepresst ist. Für eine formstabile Lagesicherung des Maschengewebes 42 trägt der Kreisring 50 einen Haltebügel 56.
Liste der Bezugszeichen
2 Rohr 34 Rückschlagventil
4 Stößelstange 36 Verbindungskanal 6 Endbereich 38 Hochdruckraum
8 Endbereich 40 Linie
10 Kugelelement 42 Maschengewebe
12 Pfanne 44 Hemd
14 Ventilstößel 46 Linie 16 Filterelement 48 Haltekörper
17 Ölraum 50 Kreisring
18 Passabschnitt 52 Außenfläche
20 Gehäuse 54 Innenwandung
22 Bohrung 56 Haltebügel 24 Ausgleichskolben 58 Sieb
26 Kolbenoberteil H Höhe
28 Ölzuflussbohrung h Höhe
30 Ölvorratsraum i Innendurchmesser
32 Kolbenunterteil