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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Steuertrieb einer Brennkraftmaschine mit hydraulischen Ventilspielausgleichselementen (Stößeln), bei welchem ein Element jeweils ein kreiszylindrisches Stößelgehäuse enthält, das in einem Aufnahmeraum der Maschine längsverschieblich geführt, sowie an einem axialen Ende von einem Nocken einer Nockenwelle beaufschlagt ist, welcher für die Verschiebung des Stößelgehäuses in dem Aufnahmeraum auf eine an dem Stößelgehäuse gelagerte Rolle einwirkt, wobei das Ventilspielausgleichselement ein Hydraulikelement mit einem axial verschiebbaren Kolben und einem Rückschlagventil enthält und über das Hydraulikelement an seinem anderen axialen Ende mit einem Gaswechselventil der Brennkraftmaschine kraftschlüssig verbunden ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Hydraulische Ventilspielausgleichselemente dienen dem Ausgleich des Spiels, das sich bei der Übertragung des Nockenhubes von einer Nockenwelle auf ein Gaswechselventil des Verbrennungsmotors infolge von Verschleiß oder Wärmedehnung zwischen den Übertragungselementen bildet. Durch die Verwendung des Ausgleichselementes sollen eine geräusch- und verschleißarme Arbeitsweise des Ventiltriebes und eine größtmögliche Übereinstimmung der Nockenerhebung mit dem Hub des Gaswechselventils erreicht werden. Solche Ausgleichselemente besitzen jeweils ein als Rückschlagventil ausgebildetes Steuerventil, das einen Schließkörper, beispielsweise eine Kugel, und eine Steuerventilfeder aufweist, welche auf den Schließkörper einwirkt. Bei der Standardbauweise des Steuerventils ist der Schließkörper von der Steuerventilfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Dadurch ist das Steuerventil überwiegend geschlossen.
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Aus der Druckschrift
DE 40 23 886 A1 sind für den Steuertrieb einer Brennkraftmaschine Ventilspielausgleichselemente in mehreren Konstruktionen bekannt, die jeweils mit Hydraulikelementen versehen sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den
1 und
2 der Zeichnung benötigt dort ein Ausgleichselement (Stößel) zwei Rollen, welche mit zwei Nocken der Nockenwelle zusammenwirken. Die Rollen sind an dem Stößelgehäuse nebeneinander angeordnet, um den Bauraum in axialer Stößellängsrichtung zu minimieren, also die sich ergebende Bauhöhe gering zu halten. Das Hydraulikelement dieses Stößels ist unmittelbar an der kreiszylindrischen Innenwand des Stößelgehäuses längsverschieblich geführt. Die beiden Achsen für die beiden Rollen sind an der Außenseite des Stößelgehäuses angeformt und daher mit diesem einstückig ausgebildet. Es ist also eine Achse jeweils nur mit einem Ende an dem Stößelgehäuse befestigt, während das andere Ende frei im Raume steht. Um das von dem Nocken verursachte Biegemoment aufnehmen zu können, müssen die beiden Achsen und das Gehäuse daher stabil ausgeführt werden und entsprechende Abmessungen erhalten. Durch die angeformten Achsen ergibt sich hier eine komplizierte Gehäuseform. Gemäß den Ausführungsbeispielen nach den
3 bis
9 der Zeichnung betätigt ein Rollenstößel jeweils zwei Gaswechselventile, so dass sich dort eine noch kompliziertere Gehäuseform für die Stößelgehäuse ergibt, als bei der Ausführung nach den
1 und
2.
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Die Druckschrift
DE 43 34 517 A1 beschreibt einen Steuertrieb der eingangs genannten Art. Bei diesem ist der Boden des Stößelgehäuses, welches das Hydraulikelement enthält, teilzylindrisch ausgeführt und am Umfang der Rolle angepasst. Auf diese Weise ergibt sich zwar ein minimaler Platzbedarf für die Unterbringung der Rolle und des erforderlichen Druckraums, jedoch ist mit der teilzylindrischen Form des Bodens für diesen Stößel ebenfalls eine komplizierte Ausführung des Stößelgehäuses verbunden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Steuertrieb einer Brennkraftmaschine mit bewegten Ventiltriebskomponenten einen kompakten, leichtgewichtigen und einfach aufgebauten hydraulischen Rollenstößel für die direkte Ventilbetätigung zu schaffen, bei dessen Arbeitsweise eine nur geringe Reibung entsteht.
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Diese Aufgabe wird nach einem ersten Vorschlag erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Stößelgehäuse über dessen Boden hinaus zur Nockenwelle hin axial verlängert ist, wobei in dem verlängerten, als inneres Gehäuse bezeichneten Gehäusebereich eine Rollenachse befestigt ist, an deren Mantelfläche die Rolle mit ihrer inneren Oberfläche drehbar gelagert ist, und wobei in dem übrigen, als äußeres Gehäuse bezeichneten Gehäusebereich das Hydraulikelement angeordnet ist.
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Nach einem zweiten Vorschlag ist bei dem Steuertrieb erfindungsgemäß das Stößelgehäuse in der Form eines zylindrischen Rohrstutzens ausgeführt, in welchem in einem axialen Endbereich ein Lagereinsatz angeordnet ist, wobei zwei Rollenachsen für die drehbare Lagerung der beiden Rollen jeweils über ihre beiden axialen Endbereiche in dem Lagereinsatz befestigt sind.
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Die Rollenachse mit der Rolle kann jeweils sowohl als Gleitlagerung, als auch als Wälzlagerung ausgeführt sein. Bei der Ausführung als Wälzlagerung können zwischen der Mantelfläche der Rollenachse und der als Laufbahn wirkenden inneren Oberfläche der Rolle als Wälzkörper Nadeln angeordnet sein. Das Hydraulikelement kann ein zylindrisches Gehäuse aufweisen, in welchem der Kolben längsverschieblich angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil als Schließkörper eine Ventilkugel enthält, die an einem an dem Kolben ausgebildeten Ventilsitz anlegbar und in dem zylindrischen Gehäuse in einem Kugelkäfig eingesetzt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Vergleich mit einem Steuertrieb einer Brennkraftmaschine nach dem vorbekannten Stand der Technik im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen erfindungsgemäßen Rollenstößel mit einer eingebauten Rolle und einem eingesetzten Hydraulikelement, im Längsschnitt;
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2 den Stößel nach 1 mit der eingebauten Rolle, in perspektivischer Ansicht;
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3 den Stößel nach 1 mit dem eingesetzten Hydraulikelement, in perspektivischer Ansicht;
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4 das Hydraulikelement, teilweise in der Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt;
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5 einen weiteren erfindungsgemäßen Rollenstößel mit zwei eingebauten Rollen und einem eingesetzten Hydraulikelement, im Längsschnitt;
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6 den Stößel nach 5 mit den beiden eingebauten Rollen, in perspektivischer Ansicht;
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7 den Stößel nach 5 mit dem eingesetzten Hydraulikelement, in perspektivischen Ansicht;
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8 einen in einer Brennkraftmaschine eingebauten Steuertrieb mit einem vorbekannten Stößel, im Längsschnitt.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Das in 8 dargestellte hydraulische Ventilspielausgleichselement 1 nach dem vorbekannten Stand der Technik ist in den Ventiltrieb für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine 2 eingebaut. Es ist als Nockenfolger in der Form eines Tassenstößels ausgeführt, mit einem kreiszylindrischen äußeren Gehäuse 3, welches in einer Bohrung der Brennkraftmaschine 2 passend und längsverschieblich angeordnet ist. Das äußere Gehäuse 3 ist am oberen Ende mit einem Boden 4 verschlossen, auf dessen Außenseite ein Nocken 5 einer Nockenwelle 6 einwirkt. In dem äußeren Gehäuse 3 ist ein kreiszylindrisches Hydraulikelement 7 konzentrisch angeordnet. Dieses stützt sich in axialer Richtung mit seinem oberen Ende an dem Boden 4 des äußeren Gehäuses 3 und mit seinem unteren Ende an einem Ventilstößel 8 des Gaswechselventils ab. Der Ventilstößel 8 ist von einer auf ihn in Richtung des Hydraulikelementes 7 einwirkenden Druckfeder 9 umgeben.
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Ein in den 1 bis 4 dargestelltes erfindungsgemäßes Ventilspielausgleichselement 10 weist ein kreiszylindrisches äußeres Gehäuse 11 als Stößelgehäuse mit einem am oberen Ende angeordneten Boden 12 auf. In dem äußeren Gehäuse 11 ist ein Hydraulikelement 13 konzentrisch angeordnet, welches ein zylindrisches Gehäuse 14 und einen Kolben 15 enthält. Ebenso wie das zylindrische Gehäuse 14 des Ventilspielausgleichselementes 10 ist auch der Kolben 15 ein kreiszylindrisches Bauteil. Er ist in das zylindrische Gehäuse 14 teilweise eingesteckt und dort mit Dichtspiel längsverschieblich geführt. Mit seinem oberen Ende ist der Kolben 15 an der Unterseite des Bodens 12 abgestützt. Im Bereich seines unteren Endes weist der Kolben 15 einen Kolbenboden 16 auf, durch den in dem Hydraulikelement 13 ein Niederdruckraum 17 von einem Hochdruckraum 18 getrennt ist. Der Niederdruckraum 17 ist von dem Innenraum des Kolbens 15 gebildet und oberhalb des Kolbenbodens 16 angeordnet. Er dient als Vorratsraum für Öl, welches als Hydraulikmittel verwendet ist.
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Mit dem Niederdruckraum 17 ist der Hochdruckraum 18 durch eine zentrale Axialbohrung verbunden, die im Kolbenboden 16 angeordnet ist. Sie ist Teil eines als Rückschlagventil 19 ausgebildeten Steuerventils mit einer Rückschlagventilfeder 20. Das Rückschlagventil 19 weist als Schließkörper eine Ventilkugel 21 auf, welche die Axialbohrung des Kolbenbodens 16 infolge der Wirkung der Rückschlagventilfeder 20 verschließt, die an der Ventilkugel 21 anliegt. Die untere Kante des Kolbens 15 im Bereich der Axialbohrung ist gebrochen. Dadurch ist ein abgerundeter Ventilsitz 22 als Anlagefläche für die Ventilkugel 21 gebildet. Die Rückschlagventilfeder 20 ist mit ihrem von der Ventilkugel 21 abgewandten Ende an einem Kugelkäfig 23 abgestützt. Dieser wird in dem Hochdruckraum 18 von einer Rückstellfeder 24 an dem Kolbenboden 16 angedrückt gehalten.
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Die Rückstellfeder 24 ist als Druckfeder mit ihrem von dem Kolbenboden 16 abgewandten Ende an einem Boden 25 des zylindrischen Gehäuses 14 abgestützt und beaufschlagt mit ihrer Druckkraft den Kolben 15 in axialer Richtung des Hydraulikelementes 13.
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Über eine Öffnung 26 des äußeren Gehäuses 11 und eine Ausnehmung 27 in dessen Boden 12 ist die Verbindung des Niederdruckraumes 17 mit der Ölversorgung des Ventiltriebes der Brennkraftmaschine hergestellt. Der Innenraum des äußeren Gehäuses 11 ist durch einen eingesetzten Trichter 28 in einen unteren Raumbereich 29 und einen oberen Raumbereich 30 aufgeteilt. Die Öffnung 26 mündet in den oberen Raumbereich 30. In der zentralen Öffnung des Trichters 28 befindet sich das zylindrische Gehäuse 14 des Hydraulikelementes 13 mit einem Teil seiner Länge. Das als Hydraulikmittel wirkende Öl gelangt durch die Öffnung 26 in den oberen Raumbereich 30 und von dort über die Ausnehmung 27 in den Niederdruckraum 17 des Hydraulikelementes 13.
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Das in einer Brennkraftmaschine einzubauende Ventilspielausgleichselement 10 ist als Rollenstößel ausgebildet. Es weist für die Einwirkung des Nockens auf den Stößel zur Ventilbetätigung eine wälzgelagerte Rolle 31 auf, um die dabei auftretende Reibung möglichst gering zu halten. Die Rolle 31 ist über Wälzkörper, und zwar Nadeln 32 an einer kreiszylindrischen Rollenachse 33 drehbar gelagert. Die Rollenachse 33 ist auf der von dem Hydraulikelement 13 abgewandten oberen Seite des Bodens 12 des Stößelgehäuses angeordnet. Zu diesem Zweck ist das Stößelgehäuse 11 über den Boden 12 hinaus zur Nockenwelle hin axial verlängert ausgeführt.
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In seinem von der Nockenwelle abgewandten Bereich, der als äußeres Gehäuse 11 bezeichnet ist, befindet sich das Hydraulikelement 13. In dem verlängerten Bereich, der als inneres Gehäuse 34 bezeichnet ist, befindet sich die Rollenachse 33 und ist dort fest angeordnet. Die Mantelfläche der Rollenachse 33 bildet die Laufbahn für die Nadeln 32.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Ventilspielausgleichselement 35, welches in den 5 bis 7 dargestellt ist, besteht aus einem kreiszylindrischen Stößelgehäuse 36 mit einem darin eingesetzten Hydraulikelement 37 und einem Lagereinsatz 38. An diesem sind zwei für die Einwirkung von Nocken einer Nockenwelle vorgesehene Rollen 39 über als Nadeln 40 ausgebildete Wälzkörper an Rollenachsen 41 drehbar gelagert. Der Lagereinsatz 38 ist als rotationssymmetrisches Bauteil in der Form eines Torus ausgebildet und weist einen zentralen Boden 42, einen Innenzylinder 43, einen zum Boden 42 parallelen Ring 44 und einen Außenzylinder 45 auf, welche gemeinsam den Lagereinsatz 38 als einstückiges Bauteil bilden. Jede Rollenachse 41 ist mit einem axialen Ende an dem Innenzylinder 43 und mit ihrem anderen axialen Ende an dem Außenzylinder 45 befestigt, so dass sie in dem Lagereinsatz 38 des Ausgleichselementes 35 eine stabile Anordnung aufweist.
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Das Hydraulikelement 37 ist ebenso ausgeführt, wie das Hydraulikelement 13 des in den 1 bis 4 dargestellten Ventilspielausgleichselementes 10. Daher sind im Folgenden zum Teil dieselben Bezugszahlen verwendet. Der Kolben 15 des Hydraulikelementes 37 ist an der Unterseite des Bodens 42 des Lagereinsatzes 38 abgestützt. Der Innenraum des Stößelgehäuses 36 ist durch einen eingesetzten Trichter 46 in einen unteren Raumbereich 47 und einen oberen Raumbereich 48 aufgeteilt. In der zentralen Öffnung des Trichters 46 befindet sich das zylindrische Gehäuse 14 des Hydraulikelementes 37 mit einem Teil seiner Länge. Das als Hydraulikmittel wirkende Öl gelangt durch eine Öffnung 49 des Stößelgehäuses 36 in den oberen Raumbereich 48 und von dort über eine in dem Boden 42 angeordnete Ausnehmung 50 in den Niederdruckraum 17 des Hydraulikelementes 37.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilspielausgleichselement
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- äußeres Gehäuse
- 4
- Boden des äußeren Gehäuses
- 5
- Nocken
- 6
- Nockenwelle
- 7
- Hydraulikelement
- 8
- Ventilstößel
- 9
- Druckfeder
- 10
- Ventilspielausgleichselement
- 11
- äußeres Gehäuse
- 12
- Boden des äußeren Gehäuses
- 13
- Hydraulikelement
- 14
- zylindrisches Gehäuse
- 15
- Kolben
- 16
- Kolbenboden
- 17
- Niederdruckraum
- 18
- Hochdruckraum
- 19
- Rückschlagventil
- 20
- Rückschlagventilfeder
- 21
- Ventilkugel
- 22
- Ventilsitz
- 23
- Kugelkäfig
- 24
- Rückstellfeder
- 25
- Boden des inneren Gehäuses
- 26
- Öffnung
- 27
- Ausnehmung
- 28
- Trichter
- 29
- unterer Raumbereich
- 30
- oberer Raumbereich
- 31
- Rolle
- 32
- Nadel
- 33
- Rollenachse
- 34
- inneres Gehäuse
- 35
- Ventilspielausgleichselement
- 36
- Stößelgehäuse
- 37
- Hydraulikelement
- 38
- Lagereinsatz
- 39
- Rolle
- 40
- Nadel
- 41
- Rollenachse
- 42
- Boden
- 43
- Innenzylinder
- 44
- Ring
- 45
- Außenzylinder
- 46
- Trichter
- 47
- unterer Raumbereich
- 48
- oberer Raumbereich
- 49
- Öffnung
- 50
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4023886 A1 [0003]
- DE 4334517 A1 [0004]