DE102006031706B4

DE102006031706B4 - Hydraulisches Ventilspielausgleichselement einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006031706B4
Application number: DE102006031706.8A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Astner Josef; Dipl.-Ing. Wolf Harry
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2006-07-08
Filing date: 2006-07-08
Publication date: 2025-10-09
Anticipated expiration: 2026-07-09
Also published as: DE102006031706A1

Abstract

Ventilspielausgleichselement einer Brennkraftmaschine, mit einem Kolben (20) und einem dem Kolben (20) zugeordneten Druckraum (36) und Vorratsraum (34) für ein Hydraulikmedium, sowie einer im Druckraum (36) angeordneten Druckfeder (50), wobei in einer Verbindung (32) zwischen Druckraum (36) und Vorratsraum (34) ein Einwegeventil (38) angeordnet ist, wobei Mittel (46) zum Zuführen eines Mediums vorgesehen sind, das bedarfsweise eine Nachstellbewegung des Kolbens (20) hemmt, wobei das Medium ein Hydraulikmedium ist, das an entsprechender Stelle auf den Kolben (20) einwirkt und ein hydraulischer Blockierraum (48) zum Blockieren einer Kolbenbewegung vorgesehen ist, der mit dem Kolben (20) in Wirkverbindung steht,wobei der Blockierraum (48) mit dem Hydraulikmedium beschickt werden und eine Bewegung des Kolbens (20) unterbinden kann und der Blockierraum (48) mit einer steuerbaren Hydraulikleitung (46) verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dassbei Bedarf ein Druck im Blockierraum (48) eingestellt werden kann, der einer Stellkraft der Druckfeder (50) entgegenwirkt und damit eine Bewegung des Kolbens (15) zum Ventil (16) hin unterbindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, Ventilspielausgleichselemente in Brennkraftmaschinen vorzusehen, die ein Spiel zwischen einem Ventil und einem das Ventil mit einer Hub- und/oder Senkbewegung beaufschlagenden Ventilbetätigungsvorrichtung ausgleichen sollen. In bestimmten Betriebszuständen kann ein Nachstellen des Ventilspielausgleichselements jedoch unerwünscht sein, etwa im Motorbremsbetrieb. Die sich in der Abgasleitung vor der geschlossenen Abgasklappe stauenden Abgase erzeugen über die Auslassventile eine Gegenkraft an den Ventilfedern, die so groß werden kann, dass es kurzfristig zu einem dynamischen Öffnen der Auslassventile kommen kann. Hierdurch wird das Ausgleichselement innerhalb des Ventiltriebs entlastet und stellt nach mit dem Nachteil, dass im Lastbetrieb die Auslassventile nicht mehr schließen.
In der DE 101 29 729 A1 ist ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement beschrieben, welches die Nachstellfunktion des Ventilspielausgleichselements abschalten kann, indem zusätzlich zu einem Einwegeventil zwischen einem Druckraum und einem Vorratsraum des Ventilspielausgleichselements ein Absperrventil vorgesehen ist, welches die Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum unabhängig von dem Einwegeventil abtrennen kann. Der Kolben bewegt sich im Inneren eines gegenüber dem Kolben feststehenden topfartigen Zylinders, wobei zwischen einem Boden des Zylinders und dem Kolben eine Stellfeder angeordnet ist, welche den Kolben zum Ventil hin drückt, sobald ein Spiel zwischen Kolben und Ventilschaft vorhanden ist. Das Absperrventil verhindert ein ungewolltes Nachstellen.
Aus der DE 37 12 020 A1 ist ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement einer Brennkraftmaschine bekannt. Diese enthält einen Kolben sowie einen Druckraum, wobei Mittel zum Zuführen eines Mediums vorgesehen sind, welches bedarfsweise eine Nachstellbewegung des Kolbens hemmt.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Ventilspielausgleichselements, welches auf ein derartiges zusätzliches Absperrventil zwischen Druckraum und Vorratsraum verzichtet und trotzdem eine Nachstellfunktion des Ventilspielausgleichselements bedarfsweise unterbinden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Das erfindungsgemäße Ventilspielausgleichselement einer Brennkraftmaschine weist einen Kolben und einen dem Kolben zugeordneten Druckraum und Vorratsraum für ein Hydraulikmedium sowie eine im Druckraum angeordnete Druckfeder auf, wobei in einer Verbindung zwischen Druckraum und Vorratsraum ein Einwegeventil angeordnet ist und Mittel zum Zuführen eines Mediums vorgesehen sind, das bedarfsweise eine Nachstellbewegung des Kolbens hemmt. Dadurch kann gezielt in bestimmten Betriebsphasen der Spielausgleich unterbunden werden. Das Medium ist ein Hydraulikmedium, das an entsprechender Stelle auf den Kolben einwirkt.
Erfindungsgemäß ist ein hydraulischer Blockierraum zum Blockieren einer Kolbenbewegung vorgesehen, der mit dem Kolben in Wirkverbindung steht. Der Blockierraum kann mit einem Hydraulikmedium beschickt werden und eine Bewegung des Kolbens unterbinden. Die Anordnung ist einfach auszuführen, es ist kein zweites Absperrventil im Kolben notwendig.
Günstigerweise kann der Blockierraum wenigstens bereichsweise an einer Außenseite des Kolbens angeordnet sein. Diese Konstruktion ist besonders unaufwändig.
Erfindungsgemäß ist der Blockierraum mit einer steuerbaren Hydraulikleitung als weiteres Mittel zum Zuführen des Mediums verbunden. Bei Bedarf kann ein Druck im Blockierraum eingestellt werden, der einer Stellkraft der Druckfeder entgegenwirkt und damit eine Bewegung des Kolbens zum Ventil hin unterbindet. Ein Spiel zwischen Kolben und Ventil kann gezielt beibehalten werden. Ein unerwünschtes Nachstellen des Ventilspielausgleichselements kann damit zuverlässig unterbunden werden. Vorzugsweise wird dazu ein Druck im Blockierraum mindestens gleich oder größer als die Stellkraft der Druckfeder eingestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Kolben an seinem Umfang vom Blockierraum umgeben. Der Blockierraum kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung auch unterhalb des Kolbens so angeordnet sein, dass eine Bewegung des Kolbens in den Blockierraum hinein bedarfsweise unterbunden werden kann. Ebenso ist eine Kombination der beiden Ausgestaltungen möglich, und der Kolben kann mit seiner Unterseite in den Blockierraum teilweise eintauchen. „Unterseite“ ist so zu verstehen, dass bei einer gedachten Nachstellbewegung des Kolbens dieser sich in Richtung seiner Unterseite bewegen würde.
Zweckmäßigerweise ist der Blockierraum in einen ersten und einen zweiten Teilraum unterteilt, wobei zur Trennung in ersten und zweiten Teilraum eine radiale Erweiterung des Kolbens vorgesehen ist. Die Erweiterung kann als Ringsteg an einem Außenumfang des Kolbens angeordnet sein oder auch unterhalb des Kolbens. Dies ist eine leicht herzustellende Ausgestaltung des Kolbens.
Eine einfache Konstruktion des Ventilspielausgleichselements ergibt sich, wenn Druckraum und Vorratsraum in einer Aussparung innerhalb des Kolbens angeordnet sind. Die Anordnung ist zudem kompakt. Es lassen sich zudem auch leicht übliche Ringkanäle und/oder Leckageleitungen vorsehen, mit denen der Druckraum in üblicher Weise entleert werden kann. Vergleichbare Ringkanäle und/oder Leckageleitungen können günstigerweise auch für den Blockierraum vorgesehen sein.
In günstiger Weiterbildung kann der Vorratsraum in einem bezüglich des Kolbens feststehenden, topfförmigen Innenteil angeordnet sein, wobei zweckmäßigerweise das Einwegeventil an einem Topfboden des Innenteils angeordnet sein kann.
Dabei kann die Druckfeder zwischen Topfboden und einem Anschlag im Innenraum des Kolbens angeordnet sein.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 eine bevorzugte Ausgestaltung eines Ventilspielausgleichselements,
2 das Ventilspielausgleichselement aus 1 mit aktiviertem Blockierraum zum Unterbinden eines unerwünschten Nachstellens und
3 eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Ventilspielausgleichselements

In den Figuren sind funktionell gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Eine bevorzugte Ausgestaltung eines Ventilspielausgleichselements 10 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung ist in den 1 und 2 dargestellt, wobei in 1 ein Nachstellen des Ventilspielausgleichselements 10 angedeutet ist und in 2 ein Nachstellen blockiert ist.
Das Ventilspielausgleichselement 10 weist einen Kolben 20 mit einer Außenseite 54 auf, der einem Ventilbetätigungselement 12, bevorzugt einem Kipphebel oder einem Tassenstößel oder dergleichen, zugeordnet ist. Der Kolben 20 ist innerhalb des Ventilbetätigungselements 12 angeordnet. An seinem, bezogen auf das Ventilbetätigungselement 12, distalen Ende 26 weist der Kolben 20 einen Zapfen mit einem in einer angepassten Aufnahme gelagerten kugeligen Ende 28 auf, welches mit einem Ende eines Ventils 60, genauer dessen Ventilschaft, in Wirkverbindung steht.
Der Kolben 20 ist topfförmig ausgebildet, wobei das distale Ende 26 geschlossen und das proximale Ende zum Ventilbetätigungselement 12 hin offen ist. In seinem Innenraum 24 ist ein topfförmiges Innenteil 30 angeordnet, dessen Inneres einen Vorratsraum 34 bildet. Der Vorratsraum 34 kommuniziert mit einer Öffnung 14, durch welche ein Hydraulikmedium, beispielsweise Schmieröl aus der Brennkraftmaschine, zugeführt werden kann.
Unterhalb des Bodens 40 des Innenteils 30 ist ein Druckraum 36 angeordnet, in dem eine Druckfeder 50 zwischen dem Boden 40 und einem Anschlag 52 des Kolbens 20 angeordnet ist. Zwischen dem Vorratsraum 34 und dem Druckraum 36 ist eine Verbindung 32 angeordnet, die mittels eines vereinfacht als Kugel dargestellten Einwegeventils 38 geöffnet oder geschlossen werden kann.
Bildet sich in bestimmten Betriebsbedingungen zwischen dem Ende 28 des Kolbens 20 und dem Ventil 60 ein Spalt 62, drückt die Druckfeder 50 den Kolben 20 Richtung Ventil 60 und verkleinert bzw. schließt den Spalt 62. Dabei öffnet sich das Einwegeventil 38, und Hydraulikmedium kann durch die Verbindung 32 aus dem Vorratsraum 34 in den Druckraum 36 nachfließen. Dies ist durch Pfeile in der 1 angedeutet. Im Fall eines dynamischen Öffnens eines Auslassventils durch einen beim Motorbremsen entstehenden Abgasgegendruck kann dies zu einem unerwünschterweise geöffneten Auslassventil im Normalbetrieb führen, wie vorne beschreiben wurde.
Der Kolben 20 ist an seinem Außenumfang von einem Blockierraum 48 umgeben, der zwischen einer Wandung des Ventilbetätigungselements 12 und der Außenseite 54 des Kolbens 20 eingeschlossen ist. Die axiale Höhe des Blockierraums 48 ist hier geringer als die axiale Höhe des Kolbens 20 im Ventilbetätigungselement 12. Der Blockierraum 48 ist durch eine beispielsweise als Ringsteg ausgebildete radiale Erweiterung 22 des Kolbens 20 in einen unteren Teilraum 42 und einen oberen Teilraum 44 unterteilt. Der obere Teilraum 44 ist mit dem drucklosen Ölraum bzw. Vorratsraum 34 verbunden.
Gegebenenfalls können nicht dargestellte übliche Ringspalte und/oder Leckageleitungen vorgesehen sein, damit sich ein Überdruck im Druckraum 36 bzw. im Blockierraum 48 abbauen kann.
In den unteren Teilraum 42 mündet eine Hydraulikleitung 46, durch welche gezielt Hydraulikmedium zugeführt werden kann, vorzugsweise gesteuert zugeführt werden kann. Dadurch kann eine Gegenkraft auf den Kolben 20 einwirken, der der Stellkraft der Druckfeder 50 entgegenwirkt und den Kolben 20 in seiner axialen Auslenkung blockiert. Dies ist in 2 durch Pfeile angedeutet. Trotz des Spalts 62 kann der Kolben 20 nicht nach unten zum Ventil 60 hin bewegt werden. Ein unerwünschtes Nachstellen des Ventilspielausgleichselements 10 unterbleibt mit der Folge, dass im Normalbetrieb das Ventil 60 nunmehr geschlossen werden kann. Die Hydraulikleitung 46 dient somit quasi als Bremsdruckanschluss.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Ventilspielausgleichselements 10 ist in 3 dargestellt. Dort ist der Blockierraum 48 unterhalb des Kolbens 20 angeordnet. In diesem Fall kann eine Unterteilung in verschiedene Teilräume unterbleiben. Soll ein Nachstellen des Kolbens 20 verhindert werden, wird über die Hydraulikleitung 46 Hydraulikmedium in den Blockierraum 48 an der unteren Außenseite 54 des Kolbens 20 eingebracht. Der Kolben 20 wird, wie im Ausführungsbeispiel der 2, mit einer gegen die Stellkraft der Druckfeder 50 wirkenden Kraft beaufschlagt und festgehalten, so dass ein Schließen des Spalts 62 gezielt unterbunden werden kann.

Claims

Ventilspielausgleichselement einer Brennkraftmaschine, mit einem Kolben (20) und einem dem Kolben (20) zugeordneten Druckraum (36) und Vorratsraum (34) für ein Hydraulikmedium, sowie einer im Druckraum (36) angeordneten Druckfeder (50), wobei in einer Verbindung (32) zwischen Druckraum (36) und Vorratsraum (34) ein Einwegeventil (38) angeordnet ist, wobei Mittel (46) zum Zuführen eines Mediums vorgesehen sind, das bedarfsweise eine Nachstellbewegung des Kolbens (20) hemmt, wobei das Medium ein Hydraulikmedium ist, das an entsprechender Stelle auf den Kolben (20) einwirkt und ein hydraulischer Blockierraum (48) zum Blockieren einer Kolbenbewegung vorgesehen ist, der mit dem Kolben (20) in Wirkverbindung steht, wobei der Blockierraum (48) mit dem Hydraulikmedium beschickt werden und eine Bewegung des Kolbens (20) unterbinden kann und der Blockierraum (48) mit einer steuerbaren Hydraulikleitung (46) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bedarf ein Druck im Blockierraum (48) eingestellt werden kann, der einer Stellkraft der Druckfeder (50) entgegenwirkt und damit eine Bewegung des Kolbens (15) zum Ventil (16) hin unterbindet.
Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockierraum (48) wenigstens bereichsweise an einer Außenseite (54) des Kolbens (20) angeordnet ist.
Ventilspielausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (20) umfänglich von dem Blockierraum (48) umgeben ist.
Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben eine radiale Erweiterung (22) aufweist, welche den Blockierraum (48) in einen ersten und zweiten Teilraum (42, 44) trennt.
Ventilspielausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockierraum (48) unterhalb des Kolbenbodens (52) angeordnet ist.
Ventilspielausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Druckraum (36) und Vorratsraum (34) in einer Aussparung (24) innerhalb des Kolbens (20) angeordnet sind.
Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsraum (34) in einem bezüglich des Kolbens (20) feststehenden, topfförmigen Innenteil (30) angeordnet ist.
Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einwegeventil (38) an einem Topfboden (40) des Innenteils (30) angeordnet ist.
Ventilspielausgleichselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (50) zwischen Topfboden (40) und einem Anschlag (52) im Innenraum (24) des Kolbens (20) angeordnet ist.