DE102007046829A1

DE102007046829A1 - Hydraulisches Ventilspielausgleichselement

Info

Publication number: DE102007046829A1
Application number: DE102007046829A
Authority: DE
Inventors: Peter Sailer; Oliver Schnell
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2009-04-02
Also published as: US20090083959A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Montage eines Steuerventils in einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement, welches für den Steuertrieb eines Verbrennungsmotors als Reverse-Spring-Element ausgebildet ist, wird erfindungsgemäß das Ausgleichselement mit einer Steuerventilfeder (10), einer Kugel (19) und einer Ventilkappe (20) des Steuerventils (11) so vormontiert, dass der durch die Konstruktion des Steuerventils (11) bedingte Kugelhub (21) größer als sein für die Funktion des Elementes erforderlicher Sollwert ist, wonach der Istzustand des Kugelhubes (21) gemessen und anschließend der Kugelhub (21) durch Verformung des als Anschlagfläche (23) für die Kugel (19) wirkenden Ventilkappenbodens justiert wird, um den gewünschten Sollwert des Kugelhubes (21) des Ausgleichselementes zu erhalten. Auf diese Weise lässt sich für alle Ausgleichselemente des Motors die Einstellung des Leerhubes auf einen konstanten, nur sehr geringe Toleranzen aufweisenden Wert erreichen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Steuerventils in einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement, welches für den Steuertrieb eines Verbrennungsmotors als Reverse-Spring-Element ausgebildet ist, mit einem zylindrischen Gehäuse, einem darin mit Dichtspiel geführten zylindrischen Kolben und dem Steuerventil, welches zwischen einem Niederdruckraum des Kolbens und einem Hochdruckraum des Gehäuses an einem Kolbenboden angeordnet ist und einen als Kugel ausgebildeten Schließkörper aufweist, der bei Ausführung eines Hubes in der Schließrichtung gegen die Wirkung einer Steuerventilfeder an einem eine Axialbohrung des Kolbenbodens umgebenden Ventilsitz und in der Öffnungsrichtung an einer Anschlagfläche einer den Schließkörper umgebenden Ventilkappe anlegbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Hydraulische Ventilspielausgleichselemente dienen dem Ausgleich des Spiels das sich jeweils bei der Übertragung des Nockenhubs von einer Nockenwelle auf ein Gaswechselventil des Verbrennungsmotors zwischen den Übertragungselementen infolge von Verschleiß oder Wärmedehnung bildet. Durch die Verwendung des Ausgleichselements sollen eine geräusch- und verschleißarme Arbeitsweise des Ventiltriebs und eine größtmögliche Übereinstimmung der Nockenerhebung mit dem Hub des Gaswechselventils erreicht werden.
Solch ein Ausgleichselement besitzt ein als Rückschlagventil ausgebildetes Steuerventil, das einen Schließkörper, beispielsweise eine Kugel, und eine Steuerventilfeder aufweist, welche den Schließkörper beaufschlagt. Bei der Standardbauweise des Steuerventils ist der Schließkörper von der Steuerventilfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Dadurch ist das Steuerventil überwiegend geschlossen und es entfällt ein Leerhub des Ventilspielausgleichselementes. Übliche Werte des Kugelhubs von Ausgleichselementen der Standardbauweise haben eine Toleranzbreite von etwa +/–0,06 mm.
Ausgleichselemente, deren Steuerventilfeder den Schließkörper in der Öffnungsrichtung beaufschlagt, werden wegen der umgekehrten Anordnung der Steuerventilfeder als Reverse-Spring-Elemente bezeichnet. Diese üben einen positiven Einfluss auf die Thermodynamik, die Schadstoffemission und die mechanische Beanspruchung des Verbrennungsmotors aus und werden in zunehmendem Maße eingesetzt. Bei Reverse-Spring-Elementen ist die Kugelhubtoleranz erheblich geringer als bei Standardelementen, sie beträgt etwa +/–0,01 mm.
Bei der Standardbauweise ist das Steuerventil im Grundkreisbereich des Nockens infolge der Federkraft der Steuerventilfeder überwiegend geschlossen. Bei einem Reverse-Spring-Element wird das Steuerventil in diesem Bereich jedoch durch die Kraft der Ventilfeder offen gehalten. Da ein solches Element erst durch den mit Beginn der Nockenerhebung einsetzenden, vom Hochdruck raum zum Niederdruckraum fließenden Schmierölstrom durch hydrodynamische und hydrostatische Kräfte geschlossen werden kann, besitzt das Element vor Beginn des Ventilhubs des Gaswechselventils immer einen Leerhub. Die Größe des Leerhubs hängt bei jeder Motordrehzahl von der Länge der Schließzeit des Steuerventils ab, während die Schließzeit wiederum von der Viskosität/Dichte des Schmieröls abhängt, welches hier bekanntlich als Hydraulikmittel verwendet wird. Zum Schließen des Steuerventils eines Reverse-Spring-Elementes ist eine so genannte kritische Schmierölgeschwindigkeit erforderlich. Diese hängt von der Schmierölviskosität und damit von der Schmieröltemperatur ab.
Reverse-Spring-Elemente der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2005 010 711 A1 und EP 1 298 287 A2 bekannt. Diese zeigen jeweils ein Ausgleichselement, bei welchem das Steuerventil als Schließkörper eine Kugel besitzt, die in einer Axialbohrung des Kolbens angeordnet ist.
Bei Reverse-Spring-Elementen ist also der Schließkörper des Steuerventils im Grundkreis des Nockens offen. Zum Schließen des Steuerventils muss ein Volumenstrom von Hydraulikmittel am Schließkörper vorbeifließen, der eine Druckdifferenz am Schließkörper bewirkt, wodurch der Volumenstrom das Steuerventil schließt. Bedingt durch Fertigungstoleranzen kann es in einem Motor bei mehreren Ventilspielausgleichselementen zu unterschiedlichen Leerhüben kommen. Die Reverse-Spring-Elemente nach dem vorbekannten Stand der Technik haben im Motorbetrieb unterschiedliche Leerhübe, die sich negativ auf das Motorverhalten auswirken.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den Einbau der Ventilspielausgleichselemente in einem Motor ein Verfahren anzugeben, welches es ermög licht, ein gleichmäßiges Leerhubverhalten aller Ausgleichselemente für den Motor sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeweils das Ausgleichselement mit der Steuerventilfeder, der Kugel des Steuerventils und der Ventilkappe so vormontiert wird, dass der durch die Konstruktion des Steuerventils bedingte Kugelhub größer als sein für die Funktion des Elementes erforderlicher Sollwert ist, wonach der Istzustand des Kugelhubs gemessen und anschließend der Kugelhub durch Verformung des als Anschlagfläche für die Kugel wirkenden Ventilkappenbodens justiert wird, um den gewünschten Sollwert des Kugelhubes des Ausgleichselementes zu erhalten. Auf diese Weise lässt sich für alle Ausgleichselemente des Motors die Einstellung des jeweiligen Leerhubs auf einen konstanten, nur sehr geringe Toleranzen aufweisenden Wert erreichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel eines die Erfindung benutzenden Ventilspielausgleichselements ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 den Kolbenbereich des die Erfindung benutzenden Ventilspielausgleichselements, im Längsschnitt;
2 ein vorbekanntes Ventilspielausgleichselement, im Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Das in 2 dargestellte Ventilspielausgleichselement ist als hydraulischer Rollenstößel 1 ausgebildet. Dieser weist ein drehsymmetrisches Gehäuse 2 mit einer am unteren Ende angeordneten, nicht dargestellten Rolle auf. Das Gehäuse 2 besitzt ein abgestuftes Sackloch, welches einen Hochdruckraum 3 bildet und in dem ein hohlzylindrischer Kolben 4 mit Dichtspiel geführt ist. Der Kolben 4 weist einen unteren Kolbenboden 5 und einen oberen Kolbenboden 6 auf. Er ist in ein Kolbenunterteil 7 und ein Kolbenoberteil 9 horizontal aufgeteilt. Unterhalb des unteren Kolbenbodens 5 befindet sich der Hochdruckraum 3. Oberhalb des unteren Kolbenbodens 5 ist ein Niederdruckraum 8 angeordnet, der von dem Innenraum des Kolbens gebildet ist und als Ölvorratsraum dient.
Der Hochdruckraum 3 ist mit dem Niederdruckraum 8 durch eine zentrale Axialbohrung verbunden, die im unteren Kolbenraum 5 angeordnet ist. Sie ist Teil eines mit einer Steuerventilfeder 10 versehenen Steuerventils 11. Dieses erstreckt sich bis in den Hochdruckraum 3 unterhalb des unteren Kolbenbodens 5. Eine Druckfeder 12 stützt sich in einer zentralen Ausnehmung 13 am Boden 14 des Hochdruckraums 3 ab. Sie beaufschlagt den Kolben 4 und damit den gesamten Ventiltrieb mit ihrer Druckkraft. Der obere Kolbenboden 6 weist an seiner Außenfläche 15 eine zentrale konische Einsenkung 16 zur Führung beispielsweise des kugelförmigen Endes 17 einer nicht dargestellten Stößelstange auf. Eine weitere Axialbohrung 18, die sich in dem oberen Kolbenboden 6 befindet, stellt die Verbindung des Niederdruckraums 8 mit der Schmierölversorgung des Ventiltriebs her. Der Schließkörper dieses Ausgleichselementes ist eine Kugel 19.
Der in 1 dargestellte Kolbenbereich ist für ein Ventilspielausgleichselement vorgesehen, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist. Er stimmt konstruktiv weitgehend mit dem Kolbenbereich des vorbekannten Ausgleichselementes gemäß 2 überein, so dass für die einander entsprechenden gleichen Merkmale dieselben Bezugszahlen verwendet sind und auf die Beschreibung von 2 verwiesen wird. Die Kugel 19 in 1 ist innerhalb der Axialbohrung des unteren Kolbenbodens 5 in einer sie umgebenden Ventilkappe 20 geführt. Bei der Ausübung eines Kolbenhubs 21 in der Schließrichtung des Steuerventils 11 gelangt sie zur Anlage an einem Ventilsitz 22, der die Axialbohrung des Kolbenbodens 5 umgibt. Bei der Ausübung des Kolbenhubs 21 in der Öffnungsrichtung infolge der Wirkung der Steuerventilfeder 10 wird die Bewegung der Kugel 19 von einer Anschlagfläche 23 begrenzt, welche die innere Oberfläche des Bodens der Ventilkappe 20 ist.
Vor dem Beginn des Motorbetriebes wird die Kugel 19 infolge der Wirkung der Steuerventilfeder 10 an der Anschlagfläche 23 gehalten. Nach dem Beginn des Motorbetriebes und der dabei erfolgenden Einwirkung der Nockenerhebung auf das Ausgleichselement wird die Kugel 19 infolge des dann vom Hochdruckraum 3 zum Niederdruckraum 8 fließenden Hydraulikmittels durch hydrodynamische und hydrostatische Kräfte gegen die Wirkung der Steuerventilfeder 10 zum Ventilsitz 22 hin bewegt, bis das Steuerventil 11 geschlossen ist. Während der Bewegung der Kugel 19 zum Ventilsitz 22 hin übt das Ausgleichselement einen Leerhub aus. Es kann erst dann einen Ventilhub des Gaswechselventils verursachen, wenn das Steuerventil geschlossen ist.
Bei der Montage des Ausgleichselementes wird die Einstellung eines bestimmten gewünschten Leerhubs erfindungsgemäß nun dadurch erreicht, dass der Ventilkappenboden mit der Anschlagfläche 23 durch Verformung justiert wird. Dazu kann beispielsweise in den Boden der Ventilkappe 20 eine nach außen konkave Kalotte soweit eingedrückt werden, bis sich der gewünschte Leerhub im späteren Betrieb des Ausgleichselements ergibt.

1: Rollenstößel
2: Gehäuse
3: Hochdruckraum
4: Kolben
5: unterer Kolbenboden
6: oberer Kolbenboden
7: Kolbenunterteil
8: Niederdruckraum
9: Kolbenoberteil
10: Steuerventilfeder
11: Steuerventil
12: Druckfeder
13: Ausnehmung
14: Boden
15: Außenfläche
16: konische Einsenkung
17: kugelförmiges Ende
18: Axialbohrung
19: Kugel
20: Ventilkappe
21: Kugelhub
22: Ventilsitz
23: Anschlagfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005010711 A1 [0006]
- EP 1298287 A2 [0006]

Claims

Verfahren zur Montage eines Steuerventils in einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement, welches für den Steuertrieb eines Verbrennungsmotors als Reverse-Spring-Element ausgebildet ist, mit einem zylindrischen Gehäuse, einem darin mit Dichtspiel geführten Kolben (4) und dem Steuerventil (11), welches zwischen einem Niederdruckraum (8) des Kolbens (4) und einem Hochdruckraum (3) des Gehäuses an einem Kolbenboden (5) angeordnet ist und einen als Kugel (19) ausgebildeten Schließkörper aufweist, der bei Ausführung eines Kugelhubes (21) in der Schließrichtung gegen die Wirkung einer Steuerventilfeder (10) an einem eine Axialbohrung des Kolbenbodens (5) umgebenden Ventilsitz (22) und in der Öffnungsrichtung an einer Anschlagfläche (23) einer den Schließkörper umgebenden Ventilkappe (20) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement mit der Steuerventilfeder (10), der Kugel (19) des Steuerventils (11) und der Ventilkappe (20) so vormontiert wird, dass der durch die Konstruktion des Steuerventils (11) bedingte Kugelhub (21) größer als sein für die Funktion des Elementes erforderlicher Sollwert ist, wonach der Istzustand des Kugelhubes (21) gemessen und anschließend der Kugelhub (21) durch Verformung des als Anschlagfläche (23) für die Kugel (19) wirkenden Ventilkappenbodens justiert wird, um den gewünschten Sollwert des Kugelhubes (21) des Ausgleichselementes zu erhalten.