WO2017148584A1 - Hydraulisches ventilspielausgleichselement für einen ventiltrieb einer brennkraftmaschine, entsprechender ventiltrieb sowie verfahren zum betreiben eines ventiltriebs - Google Patents

Hydraulisches ventilspielausgleichselement für einen ventiltrieb einer brennkraftmaschine, entsprechender ventiltrieb sowie verfahren zum betreiben eines ventiltriebs Download PDF

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valve
control valve
pressure
housing
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Andreas Schlinke
Andreas Dietz
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Audi AG
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    • 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
    • F01L1/2405—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device located between the cylinder head and rocker arm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/185—Overhead end-pivot rocking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/02—Lubrication

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic valve clearance compensation element for a valve train of an internal combustion engine, which has a housing with a housing bottom and a pressure piston which protrudes linearly from the housing in the housing, in the one
  • Reservoir for a fluid is present and the one together with the housing via a check valve with the reservoir
  • Valve play compensation element is fluidly connected, wherein in the
  • Pressure chamber is arranged a clearance compensating spring, which acts on the one hand on the housing and on the other hand on the pressure piston, and wherein the pressure piston has a bearing surface for a finger lever of the valve train, which is penetrated by a füreriesaus principleung for the fluid.
  • the invention further relates to a valve train for an internal combustion engine and to a method for operating a valve train of a
  • the hydraulic valve clearance compensation element is a component of the valve drive or the internal combustion engine. It forms a pivot bearing or a bearing point for a drag lever of the valve train, in particular a roller rocker.
  • a drag lever of the valve train in particular a roller rocker.
  • the drag lever on the one hand on a bearing counter element, via which it is connected to the valve lash adjuster, in particular rests on this or its bearing surface.
  • the bearing surface is, for example, partially spherical surface-shaped, in particular hemispherical surface-shaped.
  • the bearing counter element is preferred for at least partial absorption
  • it has a shape adapted to the contour of the bearing surface.
  • the counter bearing element of the drag lever has a contact point at which it is in operative connection with a gas exchange valve of the valve train, in particular an inlet valve or an outlet valve, or at least in
  • Active compound can be brought.
  • the drag lever between the bearing counter element and the contact point is periodically subjected to force by a cam of the valve train. Because the drag lever on the
  • Valve play compensation element is rotatably mounted, causes this
  • hydraulic valve clearance compensation element is intended to compensate for a game of the valve train, in particular the drag lever, for example, a game occurring as a result of wear, thermal expansion or manufacturing tolerances, automatically.
  • Valve clearance compensation element achieved with the features of claim 1.
  • a control valve is provided which in a first switching position a Flow connection between the pantry and the
  • the valve clearance compensation element has the housing and the pressure piston.
  • the pressure piston is arranged linearly displaceable in the housing and protrudes at least partially out of the housing.
  • the bearing surface is provided, on which the drag lever is mounted or can be stored.
  • the bearing surface is for example teilkugel perennialförmig, for example, hemispherical surface.
  • Bearing surface is penetrated by the passage recess through which the fluid, such as lubricant or the like, the bearing point can be fed.
  • the storage area is centered by the
  • the storage space is formed in the pressure piston.
  • the pressure piston defines together with the housing the pressure chamber, which via the check valve with the reservoir
  • the check valve allows a flow between the reservoir and the pressure chamber only in one direction, namely from the reservoir in the direction of the pressure chamber. A fluid flow from the pressure chamber in the direction of the storage space, however, is prevented by the check valve.
  • the check valve for different flow directions different
  • the reservoir is fluidly connected via the fluid connection with the fluid connection of the valve lash adjuster, in particular
  • the fluid can be supplied to the storage space via the fluid connection and the fluid connection, in particular from a fluid source, for example one
  • Fluid delivery device preferably a pump.
  • the fluid connection to a fluid circuit in particular one
  • Lubricant circuit connected to the valve train.
  • the supply of the fluid via the fluid port is provided because the fluid can escape through the passage recess from the lash adjuster and is subsequently used for lubrication of the bearing.
  • the play compensation spring is provided. This engages on the one hand on the housing and on the other hand on the
  • Pressure piston on. It preferably rests on its side facing away from the pressure piston on the housing bottom of the housing.
  • Play compensation spring is designed for example as a compression spring which causes a directed away from the housing bottom spring force on the pressure piston.
  • the play compensation spring urges the pressure piston in the direction away from the housing bottom direction.
  • the pressure piston lies with respect to its longitudinal central axis in the circumferential direction continuously close to the housing, so that the pressure chamber of the housing is limited fluid-tight together with the pressure piston. This means that the pressure chamber only over the
  • Check valve fluid from the reservoir can be fed.
  • the pressure piston is arranged in the housing such that a small leakage flow of the fluid between the housing and the pressure piston can escape from the pressure chamber.
  • a check valve element and a check valve seat wherein the check valve element is urged by a check valve spring in the direction of the check valve seat.
  • Supporting member supported, which has a retaining collar over which the
  • Play compensation spring acts on the pressure piston.
  • the check valve can be realized extremely space-saving.
  • the check valve spring is supported on a floor in the interior of the pot-shaped holding element.
  • Retaining collar protrudes on the side facing away from the bottom of the retaining element in the radial direction to the outside. He is on the one hand to the pressure piston. On the other hand, the play compensation spring attacks him. Accordingly, the retaining collar and thus the retaining element is urged by the play compensation spring in the direction of the pressure piston or to the pressure piston.
  • the pressure piston is multi-part and has a bearing surface exhibiting the support member and the check valve exhibiting valve member.
  • the support member and the valve member may be fixed or rigidly connected to each other, for example
  • the support part has an end face facing the valve part, which abuts against an end face of the valve part facing the support part.
  • the bearing surfaces are preferably aligned with each other, so they have the same dimensions.
  • the valve member engages in the support member, in particular in this
  • valve clearance compensation element If the valve clearance compensation element is not or only slightly force-loaded by the drag lever, so the force exerted by the play compensation spring on the pressure piston spring force is greater than that introduced by the drag lever on the bearing surface in the pressure piston force, so urges the Backlash spring the pressure piston in the direction away from the housing bottom direction, so that the volume of the pressure chamber
  • Drag lever on the valve play compensation element force applied the pressure piston is not or at most slightly and / or with less
  • control valve is provided, by means of which the
  • control valve has a displaceable in the pressure piston, in particular linearly displaceable, control valve member and a control valve seat, wherein the control valve seat of the pressure piston or one in the
  • the control valve has as essential components the control valve element and the control valve seat. Is the control valve member to the control valve seat, so is the flow connection between the reservoir and the
  • control valve element spaced from the control valve seat the flow connection is at least partially released.
  • the control valve seat is located, for example, on the pressure piston itself or is formed by it. However, it can also be provided that the control valve seat is provided on the insertion part, which in the
  • Pressure piston is present.
  • the insert is pressed into the pressure piston, so it is non-positively connected thereto.
  • the control valve element may basically have any shape. For example, it is spherical. With such a shape, a small pressure loss is realized with open control valve.
  • control valve element in the radial direction is continuously spaced from an inner periphery of the pressure piston, so it is not or at least not on opposite sides of this at.
  • Control valve element in the circumferential direction at least partially applied to the pressure piston.
  • Control valve element have at least one flow channel, which preferably from the control valve element and the pressure piston
  • a preferred further embodiment of the invention provides that the control valve element is mounted on the pressure piston via a control valve spring, wherein the control valve spring, the control valve element away from the control valve seat and in the direction of the reservoir or in this in essence.
  • the control valve spring engages on the one hand on the
  • Control valve element and on the other hand to the pressure piston.
  • control valve spring is supported on a wall of the pressure piston opposite the bearing surface.
  • control valve spring surrounds the side facing away from the bearing surface of the
  • control valve spring urges the control valve element away from the bearing surface and thus away from the control valve seat, ie in particular in the direction of the reservoir or even into it.
  • control valve is designed as a pressure-controlled valve, wherein the control valve is designed such that it is at a smaller first
  • control valve or its control valve spring is designed for this purpose that the
  • Fluid communication is present as long as the fluid pressure in the reservoir corresponds to the first fluid pressure or at least smaller than the second fluid pressure, which is greater than the first fluid pressure. If, on the other hand, the fluid pressure exceeds or exceeds the first fluid pressure or if it exceeds the second fluid pressure, then the control valve interrupts the flow connection.
  • a pressure is preferred relative to a further pressure understood, ie a relative pressure with respect to the further pressure.
  • the further pressure is for example the pressure in the passage or an ambient pressure.
  • the control valve is fully opened as long as the fluid pressure is less than or equal to the first fluid pressure. Likewise, the control valve is fully closed as soon as the
  • Fluid pressure equal to or exceeds the second fluid pressure.
  • the control valve can have a
  • Pressure piston circumferential wall projection is present.
  • the wall projection is designed circumferentially in the circumferential direction with respect to the longitudinal central axis, so it is in the circumferential direction without interruption and surrounds the entire circumference of the control valve seat.
  • the wall projection can
  • the plunger Part of the plunger or be attached to this. In the former case, it is preferably formed in one piece and / or the same material with the pressure piston. On the other hand, if the wall projection is formed separately from the pressure piston, then it can be subsequently inserted into it.
  • this is the wall projection part of the insert or is formed by this.
  • the wall projection may be materialuniformly with the pressure piston, that is to say consist of a different material than this.
  • the Wall projection usually not integrally formed with the pressure piston.
  • the wall projection is made by forming the pressure piston, in particular by forming a bead.
  • Forming is a side wall of the pressure piston in the direction of
  • the bead is configured on an outer circumference of the pressure piston, so that the inner circumference for forming the wall projection in
  • the wall projection is in other words in the form of a curvature.
  • the constriction is to be understood as a reduction of the cross section with respect to the longitudinal center axis.
  • the reservoir On both sides of the constriction - seen in the axial direction - the reservoir has a larger cross-section than in the region of the constriction.
  • the fluid connection opens between the fluid port and the
  • the constriction may analogously to the above statements to the wall projection by forming the pressure piston, in particular by forming a bead, be prepared. This means that an outer circumference of the pressure piston in the region of the constriction of the housing
  • constriction is present at a distance, while it rests on both sides of the constriction respectively on the housing, in particular lies tightly.
  • Using the constriction can insofar as the fluid connection between the fluid connection and the storage space can be produced in a simple manner, wherein the
  • Inner peripheral surface of the housing and is limited in the radial direction on the inside by an outer peripheral surface of the pressure piston.
  • the constriction has internal dimensions which are larger than the internal dimensions of the control valve seat. The reduction in cross-section is thus not as pronounced in the region of the constriction as in the region of the control valve seat. Additionally or alternatively, it can be provided that the inner dimensions of the constriction are greater than dimensions of the control valve element, in particular in a direction perpendicular to the longitudinal center axis, and / or that the
  • Inner dimensions of the control valve seat are smaller than the dimensions of the control valve element.
  • a guide element for the control valve element is arranged in the pressure piston.
  • the guide element can be provided in the pressure piston.
  • Control valve element in the axial direction so allows only a shift of the control valve member in the axial direction.
  • End stop for the control valve element is used.
  • the invention further relates to a valve train for an internal combustion engine, with a hydraulic valve clearance compensation element, in particular a valve clearance compensation element according to the above.
  • a valve train for an internal combustion engine with a hydraulic valve clearance compensation element, in particular a valve clearance compensation element according to the above.
  • Valve lash adjuster can according to the above
  • the invention further relates to a method for operating a
  • Valve lash adjuster in particular with a hydraulic
  • Valve lash adjuster according to the preceding embodiments, wherein the hydraulic valve lash adjuster a housing with a
  • Reservoir for a fluid is present and the common with the housing via a check valve with the pantry
  • Valve play compensation element is fluidly connected, wherein in the
  • a clearance compensation spring is arranged, which acts on the one hand on the housing and on the other hand on the pressure piston, and wherein the Pressure piston has a bearing surface for a cam follower of the valve train, which is penetrated by a füreriesaus supraung for the fluid.
  • a control valve which is displaced into a specific switching position, which is selected from at least a first switching position and a second switching position, wherein in the first switching position, a flow connection between the reservoir and the
  • Valve clearance compensation element and / or the method can be developed.
  • Control valve is designed as a pressure-controlled valve, wherein the
  • Control valve at a smaller first fluid pressure in the reservoir, the flow connection between the reservoir and the
  • Passage recess releases and interrupts at a larger second fluid pressure, and wherein the fluid pressure in the reservoir by adjusting a voltage applied to the fluid port supply pressure is set to a certain fluid pressure which is selected from at least the first fluid pressure and the second fluid pressure.
  • Supply pressure for example, by adjusting a pressure in the fluid circuit of the valve train or the
  • Valve clearance compensation element is connected. By adjusting the supply pressure to the respective fluid pressure, the desired switching position of the control valve can be adjusted so that the Flow connection between the reservoir and the passage recess is either released or completely interrupted.
  • Figure 1 is a hydraulic valve clearance compensation element for a
  • Valve gear of an internal combustion engine wherein a control valve is present in a first switching position
  • FIG. 2 shows the valve clearance compensation element, wherein the control valve is present in a second switching position.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a hydraulic valve clearance compensation element 1, as it can be used for example for a valve train of an internal combustion engine.
  • Valve clearance compensation element 1 has a housing 2 with a housing bottom 3 and is in the longitudinal section shown here with respect to a longitudinal central axis 4 is substantially U-shaped.
  • the valve lash adjuster 1 has a pressure piston 5, which is arranged to be linearly displaceable in the housing 2, in particular in the axial direction with respect to the longitudinal central axis 4.
  • the pressure piston 5 projects in regions out of the housing 2, namely on the side facing away from the housing bottom 3.
  • Housing 2 a corresponding opening 6.
  • a bearing surface 7 is provided in the outside of the housing 2 arranged region of the pressure piston 5.
  • the bearing surface 7 serves for supporting or rotatable bearings of a rocker arm, not shown here
  • the bearing surface 7 forms a bearing point for the extent
  • Cam followers It is penetrated by a passage recess 8, through which a fluid can be discharged from the pressure piston 5.
  • a reservoir for the fluid is provided in the pressure piston 5, a reservoir for the fluid is provided.
  • the storage space 9 is in fluid communication with a fluid connection 11 of the valve clearance compensation element 1 via a fluid connection 10.
  • the fluid is made available to the valve clearance compensation element 1 at the fluid connection 11, for example by means of a fluid source.
  • the fluid port 11 to a fluid circuit of the valve train or the
  • the fluid connection 10 extends at least in regions between an inner circumference 12 of the housing 2 and an outer circumference 13 of the
  • a constriction 14 which may be made by forming a bead.
  • a flow channel 15 opens into the pressure piston 5 or is formed in a wall of the pressure piston 5.
  • the reservoir 9 is fluidly connected to the fluid port 11.
  • the flow channel 15 in this case represents a part of the fluid connection 10.
  • the pressure piston 5 is limited together with the housing 2 and
  • a pressure chamber 16 for the fluid in particular the housing bottom 3 a pressure chamber 16 for the fluid.
  • the pressure chamber 16 is connected via a check valve 17 to the reservoir 9 fluidly connected. This means that the storage space 9 and the pressure chamber 16 with open check valve 17 with each other in
  • the check valve 7 has a check valve element 18, a check valve seat 19 and a check valve spring 20.
  • the check valve element 18 is, for example, spherical.
  • the check valve seat 19 is located on the pressure piston 5
  • the check valve spring 20 engages on the one hand on the check valve element 18 and on the other hand on a cup-shaped retaining element 21. In particular, lies the
  • Check valve spring 20 with its end facing away from the check valve 18 at a bottom 22 of the support member 21 at.
  • the holding element 21 has a retaining collar 23, which extends in the radial direction to the outside.
  • a clearance compensation spring 24 is arranged in the pressure chamber 16. This relies on the one hand on the housing 2, in particular on the
  • the retaining collar 23 rests on the one hand on the pressure piston 5 and on the other hand on the play compensation spring 24.
  • the valve clearance compensation element 1 further has a control valve 25, by means of which the flow connection between the reservoir 9 and the passage recess 8 can be selectively interrupted or released.
  • the control valve 25 has a control valve element 26, a control valve seat 27 and a control valve spring 28. Die
  • Control valve spring 28 urges the control valve member 26 of the
  • Control valve seat 27 continues, in particular in the direction of the storage space 9.
  • the control valve element 26 is in principle on the storage space 9 facing side of the control valve seat 27 before.
  • the control valve 25 is designed as a pressure-controlled valve.
  • Control valve 25 and its control valve spring 28 is thus designed such that the control valve 25 at a first fluid pressure in the reservoir 9, the flow connection between the reservoir 9 and the passage opening 8 releases and interrupts at a second fluid pressure.
  • the second fluid pressure is preferably greater than the first fluid pressure.
  • Reservoir 9 a fluid pressure before, which corresponds to the first fluid pressure.
  • a guide member 31 may be provided. This can for example cause a longitudinal guide of the control valve element 26 and / or serve as an end stop in the axial direction with respect to the longitudinal central axis 4.
  • the control valve seat 27 is formed by the pressure piston 5 and the wall itself. He is doing on a wall projection 32, which is prepared by forming the pressure piston 5, in particular by forming a bead 33 on the pressure piston 5.
  • the wall projection 32 is in axial
  • control valve element 26 has a diameter D or at least in the radial direction dimensions D. Also in the radial direction, the control valve seat 27 has a smallest diameter di or smallest dimensions in the radial direction di on, while the constriction 14th has a smallest diameter d 2 and smallest dimensions 62 in the radial direction. In this case, it is preferable that di ⁇ D ⁇ 62.
  • the pressure piston 5 is preferably designed in several parts and has this for a bearing surface 7 exhibiting support member 34 and a
  • Non-return valve 17 exhibiting valve member 35.
  • the support member 34 and the valve member 35 may be attached to each other, in particular non-positively and / or materially. Of course, however, a one-piece design of the pressure piston 5 may be provided.
  • FIG. 2 shows the valve play compensation element 1 in a second switching position of the control valve 25.
  • Control valve element 26 tightly against the control valve seat 27 is applied, so that the flow connection between the reservoir 9 and the
  • Passage recess 8 is interrupted. This is the
  • Control valve element 26 starting from the previously described with reference to Figure 1 switching position in the direction of arrow 36 in the direction of the control valve seat 27 and the fürtrittsaus Principleung 8 moves.
  • This switching position is according to the above embodiments preferably at the second fluid pressure, which is greater than the first fluid pressure at which the control valve 25, the flow connection between the reservoir 9 and the passage opening 8 releases.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das ein Gehäuse (2) mit einem Gehäuseboden (3) und einen in dem Gehäuse (2) linear verlagerbar angeordneten, aus dem Gehäuse (2) herausragenden Druckkolben (5) aufweist, in dem ein Vorratsraum (9) für ein Fluid vorliegt und der gemeinsam mit dem Gehäuse (2) einen über ein Rückschlagventil (17) mit dem Vorratsraum (9) strömungsverbindbaren Druckraum (16) für das Fluid einschließt, wobei der Vorratsraum (9) über eine Fluidverbindung (10) mit einem Fluidanschluss (11) des Ventilspielausgleichselements (1) strömungsverbunden ist, wobei in dem Druckraum (16) eine Spielausgleichsfeder (24) angeordnet ist, die einerseits an dem Gehäuse (2) und andererseits an dem Druckkolben (5) angreift, und wobei der Druckkolben (5) über eine Lagerfläche (7) für einen Schlepphebel des Ventiltriebs verfügt, die von einer Durchtrittsausnehmung (8) für das Fluid durchgriffen ist. Dabei ist ein Steuerventil (25) vorgesehen, das in einer ersten Schaltstellung eine Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum (9) und der Durchtrittsausnehmung (8) freigibt und in einer zweiten Schaltstellung vollständig unterbricht. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Ventiltriebs.

Description

Hydraulisches Ventilspielausgleichselement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, entsprechender Ventiltrieb sowie Verfahren zum Betreiben eines Ventiltriebs Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das ein Gehäuse mit einem Gehäuseboden und einen in dem Gehäuse linear verlagerbar angeordneten, aus dem Gehäuse herausragenden Druckkolben aufweist, in dem ein
Vorratsraum für ein Fluid vorliegt und der gemeinsam mit dem Gehäuse einen über ein Rückschlagventil mit dem Vorratsraum
strömungsverbindbaren Druckraum für das Fluid einschließt, wobei der Vorratsraum über eine Fluidverbindung mit einem Fluidanschluss des
Ventilspielausgleichselements strömungsverbunden ist, wobei in dem
Druckraum eine Spielausgleichsfeder angeordnet ist, die einerseits an dem Gehäuse und andererseits an dem Druckkolben angreift, und wobei der Druckkolben über eine Lagerfläche für einen Schlepphebel des Ventiltriebs verfügt, die von einer Durchtrittsausnehmung für das Fluid durchgriffen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Ventiltriebs einer
Brennkraftmaschine.
Das hydraulische Ventilspielausgleichselement stellt einen Bestandteil des Ventiltriebs beziehungsweise der Brennkraftmaschine dar. Es bildet ein Drehlager beziehungsweise eine Lagerstelle für einen Schlepphebel des Ventiltriebs, insbesondere einen Rollenschlepphebel, aus. Beispielsweise weist der Schlepphebel einerseits ein Lagergegenelement auf, über welches er mit dem Ventilspielausgleichselement verbunden ist, insbesondere auf diesem beziehungsweise dessen Lagerfläche aufliegt. Die Lagerfläche ist zum Beispiel teilkugelflächenförmig, insbesondere halbkugelflächenförmig. Das Lagergegenelement ist bevorzugt zur wenigstens teilweisen Aufnahme
BESTÄTIGUNGSKOPIE der Lagerfläche ausgebildet. Insbesondere verfügt es über eine an die Kontur der Lagerfläche angepasste Form. Neben dem Lagergegenelement verfügt der Schlepphebel über eine Kontaktstelle, an welcher er mit einem Gaswechselventil des Ventiltriebs, insbesondere einem Einlassventil oder einem Auslassventil, in Wirkverbindung steht oder zumindest in
Wirkverbindung bringbar ist.
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Schlepphebel zwischen dem Lagergegenelement und der Kontaktstelle periodisch von einem Nocken des Ventiltriebs kraftbeaufschlagt wird. Weil der Schlepphebel an dem
Ventilspielausgleichselement drehbar gelagert ist, bewirkt diese
Kraftbeaufschlagung eine Betätigung des Gaswechselventils. Das
hydraulische Ventilspielausgleichselement ist dazu vorgesehen, ein Spiel des Ventiltriebs, insbesondere des Schlepphebels, beispielsweise ein infolge von Verschleiß, thermischer Dehnung oder Fertigungstoleranzen auftretendes Spiel, selbsttätig auszugleichen.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 4,840,153 bekannt. Diese betrifft ebenfalls ein hydraulisches
Ventilspielausgleichselement.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Ventilspielausgleichselementen Vorteile aufweist, insbesondere eine bedarfsgerechte Schmierung der Lagerstelle zwischen Ventilspielausgleichselement und Schlepphebel ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem hydraulischen
Ventilspielausgleichselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist ein Steuerventil vorgesehen, das in einer ersten Schaltstellung eine Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und der
Durchtnttsausnehmung freigibt und in einer zweiten Schaltstellung
vollständig unterbricht. Das Ventilspielausgleichselement verfügt über das Gehäuse sowie den Druckkolben. Der Druckkolben ist in dem Gehäuse linear verlagerbar angeordnet und ragt wenigstens bereichsweise aus dem Gehäuse heraus. An dem aus dem Gehäuse herausragenden Bereich des Druckkolbens ist die Lagerfläche vorgesehen, auf welcher der Schlepphebel gelagert ist beziehungsweise gelagert werden kann. Die Lagerfläche ist beispielsweise teilkugelflächenförmig, beispielsweise halbkugelflächenförmig. Die
Lagerfläche wird von der Durchtrittsausnehmung durchgriffen, durch welche das Fluid, beispielsweise Schmiermittel oder dergleichen, der Lagerstelle zuführbar ist. Beispielsweise wird die Lagerfläche mittig von der
Durchtrittsausnehmung durchgriffen. Auf ihrer der Lagerfläche abgewandten Seite mündet die Durchtrittsausnehmung in den Vorratsraum für das Fluid ein. Der Vorratsraum ist in dem Druckkolben ausgebildet.
Der Druckkolben begrenzt gemeinsam mit dem Gehäuse den Druckraum, welcher über das Rückschlagventil mit dem Vorratsraum
strömungsverbindbar ist. Das bedeutet, dass die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und dem Druckraum von dem Rückschlagventil entweder verschlossen, insbesondere vollständig verschlossen, oder zumindest teilweise, insbesondere vollständig, freigegeben ist. Bevorzugt lässt das Rückschlagventil eine Strömung zwischen dem Vorratsraum und dem Druckraum lediglich in eine Richtung zu, nämlich aus dem Vorratsraum in Richtung des Druckraums. Eine Fluidströmung aus dem Druckraum in Richtung des Vorratsraums wird dagegen von dem Rückschlagventil verhindert. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Rückschlagventil für unterschiedliche Strömungsrichtungen unterschiedliche
Durchströmungsquerschnitte einstellt, um stets einen Fluidaustausch zwischen dem Vorratsraum und dem Druckraum zuzulassen. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass bei einer Fluidströmung aus dem Vorratsraum in den Druckraum das Rückschlagventil einen größeren
Durchströmungsquerschnitt und mithin einen größeren Massenstrom des Fluids aus dem Vorratsraum in den Druckraum zulässt als bei einer
Fluidströmung aus dem Druckraum in den Vorratsraum.
Der Vorratsraum ist über die Fluidverbindung mit dem Fluidanschluss des Ventilspielausgleichselements strömungsverbunden, insbesondere
permanent strömungsverbunden. Das bedeutet, dass dem Vorratsraum über den Fluidanschluss und die Fluidverbindung das Fluid zugeführt werden kann, insbesondere von einer Fluidquelle, beispielsweise einer
Fluidfördereinrichtung, bevorzugt einer Pumpe. Beispielsweise ist der Fluidanschluss hierzu an einen Fluidkreislauf, insbesondere einen
Schmiermittelkreislauf, des Ventiltriebs angeschlossen. Das Zuführen des Fluids über den Fluidanschluss ist vorgesehen, weil das Fluid durch die Durchtrittsausnehmung aus dem Ventilspielausgleichselement austreten kann und nachfolgend zur Schmierung der Lagerstelle verwendet wird.
Zum Ausgleich des Ventilspiels ist die Spielausgleichsfeder vorgesehen. Diese greift einerseits an dem Gehäuse und andererseits an dem
Druckkolben an. Bevorzugt stützt sie sich auf ihrer dem Druckkolben abgewandten Seite an dem Gehäuseboden des Gehäuses ab. Die
Spielausgleichsfeder ist zum Beispiel als Druckfeder ausgestaltet, welche eine von dem Gehäuseboden fort gerichtete Federkraft auf den Druckkolben bewirkt. Die Spielausgleichsfeder drängt insoweit den Druckkolben in die von dem Gehäuseboden abgewandte Richtung. Bevorzugt liegt der Druckkolben bezüglich seiner Längsmittelachse in Umfangsrichtung durchgehend dicht an dem Gehäuse an, sodass der Druckraum von dem Gehäuse zusammen mit dem Druckkolben fluiddicht begrenzt ist. Das bedeutet, dass dem Druckraum lediglich über das
Rückschlagventil Fluid aus dem Vorratsraum zuführbar ist. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Druckkolben derart in dem Gehäuse angeordnet ist, dass ein geringer Leckagestrom des Fluids zwischen dem Gehäuse und dem Druckkolben hindurch aus dem Druckraum entweichen kann.
Das Rückschlagventil des Ventilspielausgleichselements weist
beispielsweise ein Rückschlagventilelement und einen Rückschlagventilsitz auf, wobei das Rückschlagventilelement von einer Rückschlagventilfeder in Richtung des Rückschlagventilsitzes gedrängt wird. Dabei kann es
vorgesehen sein, dass sich die Rückschlagventilfeder auf ihrer dem
Rückschlagventilelement abgewandten Seite an einem topfförmigen
Halteelement abstützt, das einen Haltekragen aufweist, über den die
Spielausgleichsfeder an dem Druckkolben angreift.
Auf diese Art und Weise kann das Rückschlagventil äußerst platzsparend realisiert werden. Beispielsweise stützt sich die Rückschlagventilfeder auf einem Boden im Inneren des topfförmigen Halteelements ab. Der
Haltekragen ragt auf der dem Boden des Halteelements abgewandten Seite in radialer Richtung nach außen. Er liegt einerseits an dem Druckkolben an. Andererseits greift die Spielausgleichsfeder an ihm an. Entsprechend wird der Haltekragen und mithin das Halteelement von der Spielausgleichsfeder in Richtung des Druckkolbens beziehungsweise an den Druckkolben gedrängt. Es kann vorgesehen sein, dass der Druckkolben mehrteilig ist und über ein die Lagerfläche aufweisendes Stützteil und ein das Rückschlagventil aufweisendes Ventilteil verfügt. Das Stützteil und das Ventilteil können fest beziehungsweise starr miteinander verbunden sein, beispielsweise
kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das Stützteil eine dem Ventilteil zugewandte Stirnfläche aufweist, welche an einer dem Stützteil zugewandten Stirnfläche des Ventilteils anliegt. Die Lagerflächen fluchten bevorzugt miteinander, weisen also dieselben Abmessungen auf. Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass das Ventilteil in das Stützteil eingreift, insbesondere in dieses
eingepresst ist, oder umgekehrt.
Es ergibt sich die folgende Funktion des Ventilspielausgleichselement: Wird das Ventilspielausgleichselement nicht oder lediglich geringfügig von dem Schlepphebel kraftbeaufschlagt, ist also die von der Spielausgleichsfeder auf den Druckkolben ausgeübte Federkraft größer als die von dem Schlepphebel über die Lagerfläche in den Druckkolben eingeleitete Kraft, so drängt die Spielausgleichsfeder den Druckkolben in die von dem Gehäuseboden abgewandte Richtung, sodass sich das Volumen des Druckraums
vergrößert. Entsprechend tritt eine Fluidströmung aus dem Vorratsraum in Richtung des Druckraums auf, sodass das Rückschlagventil öffnet und die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und dem Druckraum freigibt. Wird dagegen das Ventilspielausgleichselement von dem Schlepphebel mit einer größeren Kraft beaufschlagt, insbesondere einer Kraft, die größer ist als die von der Spielausgleichsfeder bewirkte Federkraft, so wirkt insgesamt auf den Druckkolben eine Kraft, die diesen in Richtung des Gehäusebodens drängt. Hierdurch würde eine Verkleinerung des Volumens des Druckraums und entsprechend eine Fluidströmung aus dem Druckraum in Richtung des Vorratsraums auftreten. Folglich unterbricht das Rückschlagventil die
Strömungsverbindung zwischen dem Druckraum und dem Vorratsraum, sodass das Volumen des Druckraums - bei Annahme eines inkompressiblen Fluids - konstant gehalten wird. Entsprechend kann die von dem
Schlepphebel auf das Ventilspielausgleichselement ausgeübte Kraft den Druckkolben nicht oder allenfalls geringfügig und/oder mit geringer
Geschwindigkeit in Richtung des Gehäusebodens verlagern.
Das vorstehend erläuterte Zuführen des Fluids zu der Lagerstelle,
insbesondere zu deren Schmierung und/oder Kühlung, ist nicht in jedem
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine notwendig, verursacht jedoch einen hohen Fluidmassenstrom, der dem Ventilspielausgleichselement zugeführt beziehungsweise in dem Fluidkreislauf umgesetzt werden muss. Aus diesem Grund ist das Steuerventil vorgesehen, mittels welchem die
Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und der
Durchtrittsausnehmung unterbrochen werden kann. Konkret wird in der ersten Schaltstellung die Strömungsverbindung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, freigegeben und in der zweiten Schaltstellung vollständig unterbrochen. In der zweiten Schaltstellung kann also kein Fluid mehr aus dem Vorratsraum in Richtung der Durchtrittsausnehmung austreten beziehungsweise die Durchtrittsausnehmung durchströmen. Auf diese Art und Weise kann der Fluidbedarf des Ventilspielausgleichselements und mithin des Ventiltriebs in zumindest einigen Betriebsbereichen der
Brennkraftmaschine deutlich reduziert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerventil ein in dem Druckkolben verlagerbares, insbesondere linear verlagerbares, Steuerventilelement und einen Steuerventilsitz aufweist, wobei der Steuerventilsitz von dem Druckkolben oder einem in dem
Druckkolben angeordneten, insbesondere in dem Druckkolben eingepressten, Einsetzteil ausgebildet ist. Das Steuerventil weist als wesentliche Bestandteile das Steuerventilelement und den Steuerventilsitz auf. Liegt das Steuerventilelement an dem Steuerventilsitz an, so ist die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und der
Durchtrittsausnehmung vollständig unterbrochen. Liegt dagegen das
Steuerventilelement von dem Steuerventilsitz beabstandet vor, so ist die Strömungsverbindung wenigstens teilweise freigegeben. Der Steuerventilsitz liegt beispielsweise an dem Druckkolben selbst vor beziehungsweise wird von diesem ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Steuerventilsitz an dem Einsetzteil vorgesehen ist, welches in dem
Druckkolben vorliegt. Beispielsweise ist das Einsetzteil in den Druckkolben eingepresst, ist also kraftschlüssig mit diesem verbunden.
Das Steuerventilelement kann grundsätzlich eine beliebige Gestalt aufweisen. Beispielsweise ist es kugelförmig. Mit einer derartigen Gestalt wird ein geringer Druckverlust bei geöffnetem Steuerventil realisiert.
Bevorzugt ist das Steuerventilelement in radialer Richtung durchgehend von einem Innenumfang des Druckkolbens beabstandet, liegt also nicht oder zumindest nicht auf gegenüberliegenden Seiten an diesem an.
Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass das
Steuerventilelement in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise an dem Druckkolben anliegt. Bei einer derartigen Ausführungsform kann das
Steuerventilelement wenigstens einen Strömungskanal aufweisen, welcher bevorzugt von dem Steuerventilelement und dem Druckkolben
beziehungsweise dessen Innenumfang gemeinsam begrenzt ist.
Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Steuerventilelement über eine Steuerventilfeder an dem Druckkolben gelagert ist, wobei die Steuerventilfeder das Steuerventilelement von dem Steuerventilsitz fort und in Richtung des Vorratsraum oder in diesen hineindrängt. Die Steuerventilfeder greift einerseits an dem
Steuerventilelement und andererseits an dem Druckkolben an.
Beispielsweise stützt sich die Steuerventilfeder an einer der Lagerfläche gegenüberliegenden Wandung des Druckkolbens ab. Bevorzugt umgreift die Steuerventilfeder die der Lagerfläche abgewandte Seite der
Durchtrittsausnehmung in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse des Druckkolbens wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig. Die Steuerventilfeder drängt das Steuerventilelement von der Lagerfläche und mithin von dem Steuerventilsitz fort, insbesondere also in Richtung des Vorratsraums oder sogar in diesen hinein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerventil als druckgesteuertes Ventil ausgebildet ist, wobei das Steuerventil derart ausgelegt ist, dass es bei einem kleineren ersten
Fluiddruck in den Vorratsraum die Strömungsverbindung zwischen dem
Vorratsraum und der Durchtrittsausnehmung freigibt und bei einem größeren zweiten Fluiddruck unterbricht. Die Schaltstellung beziehungsweise der Schaltzustand des Steuerventils ist also abhängig von dem in dem
Vorratsraum vorliegenden Fluiddruck. Das Steuerventil beziehungsweise seine Steuerventilfeder ist hierzu so ausgelegt, dass die
Strömungsverbindung vorliegt, solange der Fluiddruck in dem Vorratsraum dem ersten Fluiddruck entspricht oder zumindest kleiner ist als der zweite Fluiddruck, welcher größer ist als der erste Fluiddruck. Überschreitet dagegen der Fluiddruck den ersten Fluiddruck beziehungsweise erreicht oder überschreitet er den zweiten Fluiddruck, so unterbricht das Steuerventil die Strömungsverbindung.
Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem Fluiddruck in dem
Vorratsraum die Rede ist, so kann ein Absolutdruck gemeint sein. Bevorzugt wird unter dem Fluiddruck jedoch ein Druck relativ zu einem weiteren Druck verstanden, also ein Relativdruck bezüglich des weiteren Drucks. Der weitere Druck ist beispielsweise der Druck in der Durchtrittsausnehmung oder ein Umgebungsdruck. Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, dass das Steuerventil vollständig geöffnet ist, solange der Fluiddruck kleiner oder gleich dem ersten Fluiddruck ist. Ebenso ist das Steuerventil vollständig geschlossen, sobald der
Fluiddruck dem zweiten Fluiddruck entspricht oder diesen überschreitet. Liegt dagegen ein Fluiddruck vor, welcher größer ist als der erste Fluiddruck und kleiner als der zweite Fluiddruck, so kann das Steuerventil eine
Schaltstellung einnehmen, in welcher die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und der Durchtrittsausnehmung lediglich teilweise freigegeben ist, also mit einem geringeren Durchströmungsquerschnitt als bei vollständig geöffnetem Steuerventil.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Steuerventilsitz an einem bezüglich einer Längsmittelachse des
Druckkolbens umlaufenden Wandvorsprung vorliegt. Der Wandvorsprung ist in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse umlaufend ausgestaltet, liegt also in Umfangsrichtung unterbrechungsfrei vor und umgreift den gesamten Umfang des Steuerventilsitzes. Der Wandvorsprung kann
Bestandteil des Druckkolbens oder an diesem befestigt sein. In ersterem Fall ist er bevorzugt einstückig und/oder materialeinheitlich mit dem Druckkolben ausgebildet. Ist der Wandvorsprung dagegen separat von dem Druckkolben ausgebildet, so kann er nachträglich in diesen eingesetzt sein.
Beispielsweise ist hierzu der Wandvorsprung Bestandteil des Einsetzteils beziehungsweise ist von diesem gebildet. Bei einer derartigen Variante kann der Wandvorsprung materialuneinheitlich mit dem Druckkolben vorliegen, also aus einem anderen Material bestehen als dieser. Zudem ist der Wandvorsprung üblicherweise nicht einstückig mit dem Druckkolben ausgebildet.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, dass der Wandvorsprung durch Umformen des Druckkolbens, insbesondere durch Ausbilden einer Sicke, hergestellt ist. Bei dem
Umformen wird eine Seitenwand des Druckkolbens in Richtung des
Vorratsraums umgeformt, also üblicherweise in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse des Druckkolbens nach innen. Beispielsweise wird hierbei an einem Außenumfang des Druckkolbens die Sicke ausgestaltet, sodass sich der Innenumfang zur Ausbildung des Wandvorsprungs in
Richtung des Vorratsraums, also in radialer Richtung nach innen, wölbt. Der Wandvorsprung liegt in anderen Worten in Form einer Wölbung vor. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Vorratsraum
beabstandet zu dem Steuerventil und/oder zu dem Rückschlagventil eine Einschnürung aufweist. Unter der Einschnürung ist eine Verringerung des Querschnitts bezüglich der Längsmittelachse zu verstehen. Beiderseits der Einschnürung - in axialer Richtung gesehen - weist der Vorratsraum einen größeren Querschnitt auf als im Bereich der Einschnürung. Beispielsweise mündet die Fluidverbindung zwischen dem Fluidanschluss und dem
Vorratsraum in die Einschnürung ein, durchgreift also eine Wandung des Druckkolbens im Bereich der Einschnürung. Die Einschnürung kann analog zu den vorstehenden Ausführungen zu dem Wandvorsprung durch Umformen des Druckkolbens, insbesondere durch Ausbilden einer Sicke, hergestellt sein. Das bedeutet, dass ein Außenumfang des Druckkolbens im Bereich der Einschnürung von dem Gehäuse
beabstandet vorliegt, während er beidseitig der Einschnürung jeweils an dem Gehäuse anliegt, insbesondere dicht anliegt. Mithilfe der Einschnürung kann insoweit auf einfache Art und Weise die Fluidverbindung zwischen dem Fluidanschluss und dem Vorratsraum hergestellt werden, wobei die
Fluidverbindung in radialer Richtung außenseitig von einer
Innenumfangsfläche des Gehäuses und in radialer Richtung innenseitig von einer Außenumfangsfläche des Druckkolbens begrenzt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Einschnürung Innenabmessungen aufweist, die größer sind als Innenabmessungen des Steuerventilsitzes. Die Querschnittsverringerung ist im Bereich der Einschnürung also nicht so stark ausgeprägt wie im Bereich des Steuerventilsitzes. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Innenabmessung der Einschnürung größer sind als Abmessungen des Steuerventilelements, insbesondere in senkrecht auf der Längsmittelachse stehender Richtung, und/oder dass die
Innenabmessungen des Steuerventilsitzes kleiner sind als die Abmessungen des Steuerventilelements.
Durch die größeren Innenabmessungen der Einschnürung hinsichtlich der Abmessungen des Steuerventilelements wird sichergestellt, dass das Fluid stets zuverlässig in den Vorratsraum einströmen kann, insbesondere wenn die von dem Fluidanschluss ausgehende Fluidverbindung über die
Einschnürung in den Vorratsraum einmündet. Durch die bezüglich der Abmessungen des Steuerventilelements kleineren Innenabmessungen des Steuerventilsitzes wird ein zuverlässiges Unterbrechen der
Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und der
Durchtrittsausnehmung sichergestellt.
Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass in dem Druckkolben ein Führungselement für das Steuerventilelement angeordnet ist. Das Führungselement kann
grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Beispielsweise führt es das Steuerventilelement in axialer Richtung, lässt also lediglich eine Verlagerung des Steuerventilelements in axialer Richtung zu. Es kann jedoch auch dazu vorgesehen sein, eine Verlagerung des Steuerventilelements in die von dem Steuerventilsitz abgewandte Richtung zu begrenzen, sodass es als
Endanschlag für das Steuerventilelement dient.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement, insbesondere einem Ventilspielausgleichselement gemäß den vorstehenden Ausführungen. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Ventiltriebs beziehungsweise des Ventiltriebs beziehungsweise des Ventilspielausgleichselements wurde bereits hingewiesen. Sowohl der Ventiltrieb als auch das
Ventilspielausgleichselement können gemäß den vorstehenden
Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines
Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit einem hydraulischen
Ventilspielausgleichselement, insbesondere mit einem hydraulischen
Ventilspielausgleichselement gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei das hydraulische Ventilspielausgleichselement ein Gehäuse mit einem
Gehäuseboden und einen in dem Gehäuse linear verlagerbar angeordneten, aus dem Gehäuse herausragenden Druckkolben aufweist, in dem ein
Vorratsraum für ein Fluid vorliegt und der gemeinsame mit dem Gehäuse einen über ein Rückschlagventil mit dem Vorratsraum
strömungsverbindbaren Druckraum für das Fluid einschließt, wobei der Vorratsraum über eine Fluidverbindung mit einem Fluidanschluss des
Ventilspielausgleichselements strömungsverbunden ist, wobei in dem
Druckraum eine Spielausgleichsfeder angeordnet ist, die einerseits an dem Gehäuse und andererseits an dem Druckkolben angreift, und wobei der Druckkolben über eine Lagerfläche für einen Schlepphebel des Ventiltriebs verfügt, die von einer Durchtrittsausnehmung für das Fluid durchgriffen ist.
Dabei ist ein Steuerventil vorgesehen, dass in eine bestimmte Schaltstellung verlagert wird, die aus wenigstens einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung ausgewählt wird, wobei in der ersten Schaltstellung eine Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und der
Durchtrittsausnehmung freigegeben und in der zweiten Schaltstellung vollständig unterbrochen ist. Wiederum wird auf die vorstehenden
Ausführungen hingewiesen, gemäß welchen der Ventiltrieb, das
Ventilspielausgleichselement und/oder das Verfahren weitergebildet sein können.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das
Steuerventil als druckgesteuertes Ventil ausgebildet ist, wobei das
Steuerventil bei einem kleineren ersten Fluiddruck in dem Vorratsraum die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und der
Durchtrittsausnehmung freigibt und bei einem größeren zweiten Fluiddruck unterbricht, und wobei der Fluiddruck in dem Vorratsraum durch Einstellen eines an dem Fluidanschluss anliegenden Versorgungsdrucks auf einen bestimmten Fluiddruck eingestellt wird, der zumindest aus dem ersten Fluiddruck und dem zweiten Fluiddruck ausgewählt wird.
Hierauf wurde zuvor bereits hingewiesen. Das Einstellen des
Versorgungsdrucks erfolgt beispielsweise durch Anpassen eines Drucks in dem Fluidkreislauf des Ventiltriebs beziehungsweise der
Brennkraftmaschine, an welchen der Fluidanschluss des
Ventilspielausgleichselements angeschlossen ist. Durch das Einstellen des Versorgungsdrucks auf den jeweiligen Fluiddruck kann die gewünschte Schaltstellung des Steuerventils eingestellt werden, sodass die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und der Durchtrittsausnehmung entweder freigegeben oder vollständig unterbrochen ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
Figur 1 ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement für einen
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, wobei ein Steuerventil in einer ersten Schaltstellung vorliegt, und
Figur 2 das Ventilspielausgleichselement, wobei das Steuerventil in einer zweiten Schaltstellung vorliegt.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hydraulischen Ventilspielausgleichselement 1 , wie es beispielsweise für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann. Das
Ventilspielausgleichselement 1 verfügt über ein Gehäuse 2 mit einem Gehäuseboden 3 und ist in dem hier dargestellten Längsschnitt bezüglich einer Längsmittelachse 4 im Wesentlichen U-förmig. Neben dem Gehäuse 2 weist das Ventilspielausgleichselement 1 einen Druckkolben 5 auf, der in dem Gehäuse 2 linear verlagerbar angeordnet ist, insbesondere in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 4.
Der Druckkolben 5 ragt bereichsweise aus dem Gehäuse 2 heraus, nämlich auf der dem Gehäuseboden 3 abgewandten Seite. Hierzu weist das
Gehäuse 2 eine entsprechende Öffnung 6 auf. In dem außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Bereich des Druckkolbens 5 ist eine Lagerfläche 7 vorgesehen. Die Lagerfläche 7 dient dem Abstützen beziehungsweise drehbaren Lagern eines hier nicht dargestellten Schlepphebels des
Ventiltriebs. Die Lagerfläche 7 bildet insoweit eine Lagerstelle für den
Schlepphebel. Sie wird von einer Durchtrittsausnehmung 8 durchgriffen, durch welche ein Fluid aus dem Druckkolben 5 ausgebracht werden kann.
In dem Druckkolben 5 ist ein Vorratsraum für das Fluid vorgesehen. Der Vorratsraum 9 steht über eine Fluidverbindung 10 in Strömungsverbindung mit einem Fluidanschluss 11 des Ventilspielausgleichselements 1. An dem Fluidanschluss 11 wird dem Ventilspielausgleichselement 1 das Fluid zur Verfügung gestellt, beispielsweise mittels einer Fluidquelle. Bevorzugt ist der Fluidanschluss 11 an einen Fluidkreislauf des Ventiltriebs oder der
Brennkraftmaschine angeschlossen.
Die Fluidverbindung 10 verläuft zumindest bereichsweise zwischen einem Innenumfang 12 des Gehäuses 2 und einem Außenumfang 13 des
Druckkolbens 5. Zur Ausbildung der Fluidverbindung 10 weist der
Vorratsraum 9 beispielsweise eine Einschnürung 14 auf, welche durch Ausbilden einer Sicke hergestellt sein kann. Im Bereich der Einschnürung 14 mündet ein Strömungskanal 15 in den Druckkolben 5 ein beziehungsweise ist in einer Wandung des Druckkolbens 5 ausgebildet. Über den
Strömungskanal 15 ist der Vorratsraum 9 mit dem Fluidanschluss 11 strömungsverbunden. Der Strömungskanal 15 stellt dabei einen Teil der Fluidverbindung 10 dar. Der Druckkolben 5 begrenzt gemeinsam mit dem Gehäuse 2 und
insbesondere dessen Gehäuseboden 3 einen Druckraum 16 für das Fluid. Der Druckraum 16 ist über ein Rückschlagventil 17 mit dem Vorratsraum 9 strömungsverbindbar. Das bedeutet, dass der Vorratsraum 9 und der Druckraum 16 bei geöffnetem Rückschlagventil 17 miteinander in
Strömungsverbindung stehen, diese Strömungsverbindung jedoch bei geschlossenem Rückschlagventil 17 unterbrochen ist. Das Rückschlagventil 7 weist ein Rückschlagventilelement 18, einen Rückschlagventilsitz 19 sowie eine Rückschlagventilfeder 20 auf. Das Rückschlagventilelement 18 ist beispielsweise kugelförmig.
Der Rückschlagventilsitz 19 liegt an dem Druckkolben 5 vor
beziehungsweise wird von diesem ausgebildet. Die Rückschlagventilfeder 20 greift einerseits an dem Rückschlagventilelement 18 und andererseits an einem topfförmigen Halteelement 21 an. Insbesondere liegt die
Rückschlagventilfeder 20 mit ihrem dem Rückschlagventilelement 18 abgewandten Ende an einem Boden 22 des Halteelements 21 an. Das Halteelement 21 verfügt über einen Haltekragen 23, der sich in radialer Richtung nach außen erstreckt. In dem Druckraum 16 ist eine Spielausgleichsfeder 24 angeordnet. Diese stützt sich einerseits an dem Gehäuse 2, insbesondere an dem
Gehäuseboden 3, und andererseits an dem Druckkolben 5 ab.
Beispielsweise greift sie dabei über den Haltekragen 23 an dem Druckkolben 5 an. Somit liegt der Haltekragen 23 einerseits an dem Druckkolben 5 und andererseits an der Spielausgleichsfeder 24 an.
Das Ventilspielausgleichselement 1 weist weiterhin ein Steuerventil 25 auf, mittels welchem die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum 9 und der Durchtrittsausnehmung 8 wahlweise unterbrechbar beziehungsweise freigebbar ist. Das Steuerventil 25 verfügt über ein Steuerventilelement 26, einen Steuerventilsitz 27 sowie eine Steuerventilfeder 28. Die
Steuerventilfeder 28 drängt das Steuerventilelement 26 von dem
Steuerventilsitz 27 fort, insbesondere in Richtung des Vorratsraums 9. Das Steuerventilelement 26 liegt dabei grundsätzlich auf der dem Vorratsraum 9 zugewandten Seite des Steuerventilsitzes 27 vor. Das Steuerventil 25 ist als druckgesteuertes Ventil ausgebildet. Das
Steuerventil 25 beziehungsweise dessen Steuerventilfeder 28 ist folglich derart ausgelegt, dass das Steuerventil 25 bei einem ersten Fluiddruck in dem Vorratsraum 9 die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum 9 und der Durchtrittsausnehmung 8 freigibt und bei einem zweiten Fluiddruck unterbricht. Der zweite Fluiddruck ist dabei bevorzugt größer als der erste Fluiddruck. In der hier dargestellten Schaltstellung des Steuerventils 25 ist die Strömungsverbindung freigegeben, sodass Fluid gemäß den Pfeilen 29 und 30 durch das Steuerventil 25 hindurchströmen und aus der
Durchtrittsausnehmung 8 austreten kann. Entsprechend liegt in dem
Vorratsraum 9 ein Fluiddruck vor, welcher dem ersten Fluiddruck entspricht.
Um eine zuverlässige Führung des Steuerventilelements 26 in dem
Druckkolben 5 zu erzielen, kann ein Führungselement 31 vorgesehen sein. Dieses kann beispielsweise eine Längsführung des Steuerventilelements 26 bewirken und/oder als Endanschlag in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 4 dienen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Steuerventilsitz 27 von dem Druckkolben 5 beziehungsweise dessen Wandung selbst ausgebildet. Er liegt dabei an einem Wandvorsprung 32 vor, der durch Umformen des Druckkolbens 5, insbesondere durch Ausbildung einer Sicke 33 an dem Druckkolben 5, hergestellt ist. Der Wandvorsprung 32 liegt in axialer
Richtung beabstandet zu der Einschnürung 14 vor. Es ist angedeutet, dass das Steuerventilelement 26 einen Durchmesser D oder zumindest in radialer Richtung Abmessungen D aufweist. Ebenfalls in radialer Richtung weist der Steuerventilsitz 27 einen kleinsten Durchmesser di beziehungsweise kleinste Abmessungen in radialer Richtung di auf, während die Einschnürung 14 einen kleinsten Durchmesser d2 beziehungsweise kleinste Abmessungen 62 in radialer Richtung aufweist. Dabei gilt bevorzugt di < D < 62.
Der Druckkolben 5 ist bevorzugt mehrteilig ausgestaltet und verfügt hierzu über ein die Lagerfläche 7 aufweisendes Stützteil 34 sowie ein das
Rückschlagventil 17 aufweisendes Ventilteil 35. Das Stützteil 34 und das Ventilteil 35 können aneinander befestigt sein, insbesondere kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig. Selbstverständlich kann jedoch auch eine einteilige Ausgestaltung des Druckkolbens 5 vorgesehen sein.
Die Figur 2 zeigt das Ventilspielausgleichselement 1 bei einer zweiten Schaltstellung des Steuerventils 25. Auf die vorstehenden Ausführungen wird vollumfänglich Bezug genommen. Es wird deutlich, dass nun das
Steuerventilelement 26 dicht an dem Steuerventilsitz 27 anliegt, sodass die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum 9 und der
Durchtrittsausnehmung 8 unterbrochen ist. Hierzu ist das
Steuerventilelement 26 ausgehend von der zuvor anhand der Figur 1 beschriebenen Schaltstellung in Richtung des Pfeils 36 in Richtung des Steuerventilsitzes 27 beziehungsweise der Durchtrittsausnehmung 8 verlagert. Diese Schaltstellung liegt gemäß den vorstehenden Ausführungen bevorzugt bei dem zweiten Fluiddruck vor, welcher größer ist als der erste Fluiddruck, bei welchem das Steuerventil 25 die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum 9 und der Durchtrittsausnehmung 8 freigibt. Mithilfe des beschriebenen Ventilspielausgleichselements 1 kann auf einfache Art und Weise eine bedarfsgerechte Fluidversorgung der
Lagerstelle sichergestellt werden, an welcher der Schlepphebel an dem Ventilspielausgleichselement 1 angreift. Hierdurch kann der Fluidverbrauch des Ventiltriebs deutlich reduziert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das ein Gehäuse (2) mit einem Gehäuseboden (3) und einen in dem Gehäuse (2) linear verlagerbar angeordneten, aus dem Gehäuse (2) herausragenden Druckkolben (5) aufweist, in dem ein
Vorratsraum (9) für ein Fluid vorliegt und der gemeinsam mit dem Gehäuse (2) einen über ein Rückschlagventil (17) mit dem Vorratsraum (9)
strömungsverbindbaren Druckraum (16) für das Fluid einschließt, wobei der Vorratsraum (9) über eine Fluidverbindung (10) mit einem Fluidanschluss (11 ) des Ventilspielausgleichselements (1 ) strömungsverbunden ist, wobei in dem Druckraum (16) eine Spielausgleichsfeder (24) angeordnet ist, die einerseits an dem Gehäuse (2) und andererseits an dem Druckkolben (5) angreift, und wobei der Druckkolben (5) über eine Lagerfläche (7) für einen Schlepphebel des Ventiltriebs verfügt, die von einer Durchtrittsausnehmung (8) für das Fluid durchgriffen ist, gekennzeichnet durch ein Steuerventil (25), das in einer ersten Schaltstellung eine Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum (9) und der Durchtrittsausnehmung (8) freigibt und in einer zweiten Schaltstellung vollständig unterbricht.
2. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (25) ein in dem
Druckkolben (5) verlagerbares, insbesondere linear verlagerbares,
Steuerventilelement (26) und einen Steuerventilsitz (27) aufweist, wobei der Steuerventilsitz (27) von dem Druckkolben (5) oder einem in dem
Druckkolben (5) angeordneten, insbesondere in den Druckkolben (5) eingepressten, Einsetzteil ausgebildet ist.
3. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der
vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventilelement (26) über eine Steuerventilfeder (28) an dem
Druckkolben (5) gelagert ist, wobei die Steuerventilfeder (28) das
Steuerventilelement (26) von dem Steuerventilsitz (27) fort und in Richtung des Vorratsraums (9) oder in diesen hineindrängt.
4. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das
Steuerventil (25) als druckgesteuertes Ventil ausgebildet ist, wobei das Steuerventil (25) derart ausgelegt ist, dass es bei einem kleineren ersten Fluiddruck in dem Vorratsraum (9) die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum (9) und der Durchtrittsausnehmung (8) freigibt und bei einem größeren zweiten Fluiddruck unterbricht.
5. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der
Steuerventilsitz (27) an einem bezüglich einer Längsmittelachse (4) des Druckkolbens (5) umlaufenden Wandvorsprung (32) vorliegt.
6. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der
Vorratsraum (9) beabstandet zu dem Steuerventilsitz (27) und/oder zu dem Rückschlagventil (17) eine Einschnürung (14) aufweist.
7. Hydraulisches Ventilspielausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem
Druckkolben (5) ein Führungselement (31 ) für das Steuerventilelement (26) angeordnet ist.
8. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement (1 ), insbesondere einem Ventilspielausgleichselement (1 ) nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, das ein Gehäuse (2) mit einem Gehäuseboden (3) und einen in dem Gehäuse (2) linear verlagerbar angeordneten, aus dem Gehäuse (2) herausragenden Druckkolben (5) aufweist, in dem ein
Vorratsraum (9) für ein Fluid vorliegt und der gemeinsam mit dem Gehäuse
(2) einen über ein Rückschlagventil (17) mit dem Vorratsraum (9)
strömungsverbindbaren Druckraum (16) für das Fluid einschließt, wobei der Vorratsraum (9) über eine Fluidverbindung (10) mit einem Fluidanschluss (11 ) des Ventilspielausgleichselements (1 ) strömungsverbunden ist, wobei in dem Druckraum (16) eine Spielausgleichsfeder (24) angeordnet ist, die einerseits an dem Gehäuse (2) und andererseits an dem Druckkolben (5) angreift, und wobei der Druckkolben (5) über eine Lagerfläche (7) für einen Schlepphebel des Ventiltriebs verfügt, die von einer Durchtrittsausnehmung (8) für das Fluid durchgriffen ist, gekennzeichnet durch ein Steuerventil (25), das in einer ersten Schaltstellung eine Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum (9) und der Durchtrittsausnehmung (8) freigibt und in einer zweiten Schaltstellung vollständig unterbricht.
9. Verfahren zum Betreiben eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement (1 ), insbesondere mit einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement (1 ) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydraulische
Ventilspielausgleichselement (1 ) ein Gehäuse (2) mit einem Gehäuseboden
(3) und einen in dem Gehäuse (2) linear verlagerbar angeordneten, aus dem Gehäuse (2) herausragenden Druckkolben (5) aufweist, in dem ein
Vorratsraum (9) für ein Fluid vorliegt und der gemeinsam mit dem Gehäuse (2) einen über ein Rückschlagventil (17) mit dem Vorratsraum (9)
strömungsverbindbaren Druckraum (16) für das Fluid einschließt, wobei der Vorratsraum (9) über eine Fluidverbindung (10) mit einem Fluidanschluss (11 ) des Ventilspielausgleichselements (1 ) strömungsverbunden ist, wobei in dem Druckraum (16) eine Spielausgleichsfeder (24) angeordnet ist, die einerseits an dem Gehäuse (2) und andererseits an dem Druckkolben (5) angreift, und wobei der Druckkolben (5) über eine Lagerfläche (7) für einen Schlepphebel des Ventiltriebs verfügt, die von einer Durchtrittsausnehmung (8) für das Fluid durchgriffen ist, gekennzeichnet durch ein Steuerventil (25), das in eine bestimmte Schaltstellung verlagert wird, die aus wenigstens einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung ausgewählt wird, wobei in der ersten Schaltstellung eine Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum (9) und der Durchtrittsausnehmung (8) freigegeben und in der zweiten Schaltstellung vollständig unterbrochen ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (25) als druckgesteuertes Ventil ausgebildet ist, wobei das Steuerventil (25) bei einem kleineren ersteh Fluiddruck in den Vorratsraum (9) die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum (9) und der
Durchtrittsausnehmung (8) freigibt und bei einem größeren zweiten
Fluiddruck unterbricht, und wobei der Fluiddruck in dem Vorratsraum (9) durch Einstellen eines an dem Fluidanschluss (11 ) anliegenden
Versorgungsdrucks auf einen bestimmten Fluiddruck eingestellt wird, der zumindest aus dem ersten Fluiddruck und dem zweiten Fluiddruck
ausgewählt wird.
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