DE2300467A1

DE2300467A1 - Hydraulische ventilspieleinstellung fuer brennkraftmaschinen mit oben liegender nockenwelle

Info

Publication number: DE2300467A1
Application number: DE2300467A
Authority: DE
Inventors: Paul F Bergmann; David L Coates
Original assignee: Johnson Products Inc
Current assignee: Johnson Products Inc
Priority date: 1972-02-24
Filing date: 1973-01-05
Publication date: 1973-08-30
Also published as: AU5005572A; GB1357080A; US3805753A; IT972668B; BR7300866D0; FR2173526A5; CA976442A; JPS4912224A; AU463616B2

Description

Hydraulische Ventilspieleinstellung für Brennkraftmaschinen mit oben liegender Nockenwelle

Bei einigen Brennkraftmaschinen mit oben liegender Nockenwelle läuft die Nockenwelle normalerweise gegen einen Kipphebel oder -arm, der die Maschineneinlaß- oder -auslaßventile öffnet bzw. schließt. Das andere Ende des Kipphebels ist mehr oder weniger stationär und durch eine Spieleinstellung gelagert, die den Durchhang des Ventilzuges aufnimmt, wenn sich die Maschine aufheizt. Eine hydraulische Spieleinstellvorrichtung stellt sich automatisch auf einen Zustand ohne Spiel in ähnlicher Weise wie ein hydraulischer Stößel in einer Stoßstangenmaschine ein mit der Ausnahme,

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daß es keine Auf- und Abbewegung der hydraulischen Einheit gibt, da diese fest innerhalb des Maschinenblocks sitzt. Arbeitet die Maschine nicht mehr dann läuft das Öl innerhalb der Spieleinstellvorrichtung ab und läßt Luft in den Ölvorratsraum eintreten. Da Luft kompressibel ist, während dies für Öl nicht gilt, mischen sich beim Anlaufen der Maschine Öl und Luft, die Luft wird zusammengepresst und die Spieleinstellvorrichtung arbeitet nicht rasch genug für die automatische Selbsteinstellung auf einen Zustand ohne Spiel, wodurch es zu einem geräuschvollen Lauf kommt, bis die Luft vollständig aus der Spieleinstellvorrichtung beseitigt ist, so daß diese in üblicher Weise wieder arbeiten kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Spieleinstellvorrichtung mit einem Kugelventil in einem mittleren Hohlraum zur Steuerung eines Ölauslasses im Kolben zur Schmierung der Verbindung zwischen dem Kolben und dem Kipphebel in einer Brennkraftmaschine. Die neuartige Ventilanordnung verbleibt in einer offenen Stellung, wenn Luft in der Kammer vorhanden ist, so daß die Luft austreten kann, und schließt automatisch, wenn das Öl innerhalb der Kammer einen vorbestimmten Spiegel erreicht hat. Bei einer Ausführungsform sind Einrichtungen innerhalb des Ventils vorgesehen, um eine zugemessene Ölmenge durch den Auslaß treten zu lassen, die den Sockel des Kipphebels schmiert. Der Stempel kann aus einem einzigen langgestreckten Materialstück herausgearbeitet sein, wobei sich der Mittelhohlraum, das Ventil und die Auslaßöffnung über seine Länge durch die Mittelachse erstrecken. Die Einstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine minimale Anzahl vergleichsweise billiger und einfach herzustellender Teile»

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ist leicht und rasch zusammenzubauen und führt damit zu einem beträchtlich verminderten Materialverbrauch sowie zu wesentlich geringeren Herstellungskosten.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer verbesserten hydraulischen Ventilspieleinstellvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit oben liegender Nockenwelle.

Ferner erstrebt die Erfindung die Schaffung einer hydraulischen Ventilspieleinstellvorrichtung, bei der der Kolben einschließlich Mittelhohlraum, Ventilsitz und Ölauslaß aus einem einzigen Materialstück hergestellt werden können.

Die Erfindung will ferner eine neuartige Kugelventilanordnung innerhalb des Kolbens einer hydraulischen Ventilspielanordnung schaffen, so daß die im Hohlraum vorhandene Luft austreten und das Kugelventil bei Vorhandensein von Öl schließen kann.

Schließlich soll durch die Erfindung eine Sockelkipphebelanordnung mit einer hydraulischen Spieleinstellung mit verbesserten Schmiereinrichtungen für die Sockelverbindung geschaffen werden.

Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines oben liegenden Nockenventilszuges mit einer hydraulischen Spieleinstellvorrichtung gemäß der Erfindung;

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Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Spieleinstellvorrichtung nach Fig. 1j

Fig. 3 einen Schnitt längs der Ebene III-III der Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt zur Wiedergabe einer anderen Ausführungsform der Halterungsvorrichtung nach Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Ebene V-V der Fig. 3;

Fig. 6 eine der Fig· 5 ähnliche Darstellung zur Wiedergabe einer anderen Schmierölzumeßvorrichtung zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung; und in'

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der in Fig. 2 wiedergegebenen hydraulischen Spieleinstellvorrichtung.

In den Zeichnungen sind zur Bezeichnung der nachfolgenden Teile die angegebenen Bezugszeichen verwendet.

2 Ventil 20 Kolben

4 Ventilfeder 22 Feder

6 Halteglied 24 Innarfohlraum

8 Kipphebel 26 Bodendruckkammer

10 Nockenwelle 28 Ventilplatte

12 Nocke 30 Feder

14 Sockel 32 Bodenöffnung 16 Spieleinstellvorrichtung 34 Ventilkäfig

18 Hülse 36 Kanal

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38 Kanal 50' Ventilkugel

40 Schulter 52 Federklammer

42 Sprengring 54 Eindrückung

44 Ringrille 56 Innenende

46 Rundnase 58 Rollstift

47 Ölbohrung 60 Dosierschlitz

48 Ventilsitz 62 Lochscheibe 50 Kugelventil

Nach den Fig. 1 und 2 ist ein Ventil 2 mit einer Ventilfeder 4 und einem Halteglied 6 von einem Kipphebel 8 über eine Nockenwelle 10 und eine Nooke 12 betätigt. Der Kipphebel 8 kippt um einen Sockel 14 auf einer Spieleinstellvorrichtung16. Die Spieleinstellvorrichtung, die automatisch auf "Null" oder "kein Spiel" einstellt, enthält eine Hülse 18 mit einem Kolben 20, der in der Hülse bewegbar ist. Der Kolben 20 wird nach oben gegen den Sockel 14 des Kipphebels 8 durch eine Feder 22 gedrückt. Der Kolben 20 besitzt einen Innenhohlraum 24, der sich in eine Bodendruckkammer 26 über eine Rückschlagventilplatte 28 öffnet. Eine Feder 30 drückt die Ventilplatte 28 gegen eine Bodenöffnung 32 des Kolbens 20. Ein Ventilkäfig 34, der die Rückschlagventilanordnung an ihrem Platz hält, wird gegen den Körper des Kolbens 20 durch die Feder 22 gehalten.

Das Schmieröl tritt in den Hohlraum 24 durch den Kanal 36 in der Seitenwandung der Hülse 18 und den Kanal in der Seitenwandung des Kolbens 20 ein. Wie bei hydraulischen Spieleinstellvorrichtungen üblich fließt das Öl durch den Hohlraum 24, durch die Bodenöffnung

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des Kolbens 20 und in die Bodendruckkammer 26.

Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 20 wird am unteren Ende durch die Schulter 40 und am oberen Ende durch den Sprengring 42 in der Ringrille 44 begrenzt.

Es ist notwendig, den Sockel 14 beim Drehen um die obere Rundnase 46 des Kolbens 20 zu schmieren. Zu diesem Zweck ist eine Ölbohrung 47 in Verbindung mit dem Innenhohlraum 24 im Kolben 20 vorgesehen. Der Kolben 20 kann in üblicher Weise einstückig hergestellt sein, wobei der Hohlraum 24 und die Ölbohrung 47 von der Bodenöffnung 32 her ausgearbeitet sind. Der InnenhohTraum 24 besitzt einen Durchmesser, der etwas größer als der Durchmesser der Ölbohrung 47 ist. Am oberen Ende des Hohlraums ist am Eingang zum Auslaßkanal oder der Ölbohrung 47 ein Ventilsitz 48 vorgesehen. Ein Kugelventil 50 innerhalb des Hohlraums bewegt sich auf dem Ventilsitz 48, um die Strömung des Schmieröles von der Kammer 24 zum Kanal 47 zu verengen. Die Kugel 50 wird in ihrer Lage innerhalb des Hohlraumes 24 durch eine Federklammer 52 als Haltevorrichtung (vgl. Fig· 3) gehalten, die sich durch den Einlaßkanal 38 erstreckt und die Kugel 50 eng in der Nähe, jedoch nicht im eigentlichen Kontakt mit dem Ventilsitz 48 hält. Die Federklammer 52 ist um den Kolben 20 in einer Eindrückvjtig 54 am Außendurchmesser gewickelt. Das sich nach innen erstreckende Innenende 56 der Federklammer verläuft durch den Kanal 38 und tritt teilweise in den Innenhdilraum 24 ein.

Eine andere Haltevorrichtung ist aus Fig. 4 erkennbar. Sie hat die Form eines hohlen Rollstiftes 58, der in den Kanal 38 eingepresst ist und sich/teilweise in den

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Innenhohlraum 24 über eine Strecke erstreckt, die ausreicht, um die Kugel 50 in ihrer Lage unter dem Ventilsitz 48 zu halten. Die hohle Mitte des Rollstiftes ermöglicht die Strömung des Schmieröles vom Kanal 36 durch den hohlen Stift in dem Hohlraum 24.

Sitzt die Kugel 50 auf dem Ventilsitz 48, dann wird eine geringe Menge an Öl aus dem Hohlraum 24 zur Ölbohrung über die Kugel 50 und den Sitz 48 zugemessen, um den Kopf des Kolbens und den Sockel 14 zu schmieren. Dies erfolgt mit Hilfe eines kleinen Dosierschlitzes 60 (Fig. 5), der sich vom Innenhohlraum 24 in die Ölbohrung 47 durch eine Seitenwandung des Ventilsitzes 48 erstreckt. Ist die Ventilkugel geschlossen, dann erlaubt der Dosierschlitz 60 die Strömung einer geringen Ölmenge über die Kugel 50 aus dem Hohlraum 24 durch die Ölbohrung 47.

Eine andere Ausführungsform einer Zumess- oder Dosiervorrichtung läßt sich aus Fig. 6 entnehmen. Bei dieser AusfUhrungsform ist eine Lochscheibe 62 in Form einer Ellipse innerhalb des Innenhohlraumes 24 in der Nähe des Schnitts mit der Ölbohrung 47 vorgesehen. Die Hauptachse der Ellipse ist etwas größer als der Durchmesser des Hohlraums, so daß beim Einpressen der Scheibe in die Bohrung des Hohlraums die Scheibe leicht verbogen wird. Die kleinere Achse der Ellipse zieht sich leicht von den Wandungen des Hohlraums zurück, so daß eine geringfügige Ölströmung um die Scheibe möglich ist.

Wird die Maschine angelassen dann wird Schmieröl, das als Hydraulikmedium für die Spieleinstellvorrichtung dient, als Teil des Maschinenschmiersystems durch eine

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übliche Ölverteilungsleitung im Maschinenkopf zugeführt, was aus der Zeichnung jedoch nicht zu entnehmen ist. Das Öl fließt von der Verteilervorrichtung durch den Kanal 36 in die Ringrille 54 und den Kanal 38 in den Innenhohlraum 24. Das Öl fließt auch in die Bodendruckkammer 26 unter der Ventilplatte 28. Der Druck für die Schmierung wird normalerweise durch die Ölbohrung 47 in üblicher Weise aufrecht erhalten und zwar durch das Einlaufen von unter Druck stehendem Maschinenöl, das von der Maschinenölpumpe kommt. Wird die Maschine stillgesetzt, dann kann jedoch das Öl in der Druckkammer 26 und im Hohlraum 24 allmählich durch übliches Auslecken austreten. Beim erneuten Anlassen der Maschine kann eine Luftmenge im Hohlraum 24 oder in der Druckkammer 26 eingefangen werden. Wird diese Luftmenge nicht unmittelbar beseitigt, dann ergibt dies einen unruhigen Lauf der Einstellvorrichung und möglicherweise eine Beschädigung derselben. Das Kugelventil 50 bleibt in einer offenen Stellung bezüglich des Sitzes, so daß die Luft aus dem Hohlraum 24 durch die Ölbohrung 47 austreten kann, wenn die Maschine angelassen wird. Wenn sich der Öldruck ausbildet und der Ölspiegel innerhalb des Hohlraumes 24 steigt, dann bewegt der normale Druck und die normale Strömung des Öls die Kugel 50 auf den Ventilsitz 48, wodurch das Ventil geschlossen wird und nur noch eine genau gesteuerte dosierte Menge an Öl durch den Schlitz 60 und die Ölbohrung 47 zur Schmierung des Kipphebelsockels fließen kann.

In Fig. 7 ist eine abgeänderte Ausführungsform einer Spieleinstellvorrichtung wiedergegeben. Die Konstruktion der Einstellvorrichtung ist derjenigen nach Fig. 2 ähnlich. Der Unterschied besteht hauptsächlich in der Konstruktion

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und Wirkungsweise des Kugelrückschlagventils. Außerdem ist keine Halterungsvorrichtung innerhalb der Kammer erforderlich, da die Kammer 24 die Kugel hält und ihre Bewegung nach oben und unten innerhalb der Kammer begrenzt. Es sind deshalb zur Bezeichnung ähnlicher Teile gleiche Bezugszeichen verwendet und es wird nur eine Erläuterung des Ventils und seiner Wirkungsweise innerhalb der Kammer gegeben.

Bei dieser Ausführungsform ist die Ventilkugel 50' in zwei Stellungen wiedergegeben. Die obere, voll ausgezogen gezeichnete Stellung zeigt die Verschlußstellung an, in der die Kugel gegen den Ventilsitz 48 anliegt. Die untere Stellung ist gestrichelt wiedergegeben und zeigt die Lage der Kugel, wenn das Öl aus dem Hohlraum 24 abgelaufen ist. Diese Anordnung erfordert keinerlei Halterungsvorrichtung, wie die Anordnung nach Fig. 2, da sich die Kugel frei innerhalb des Hohlraums 24 bewegen kann. Die Kugel 50' ist so konstruiert, daß sie auf dem Öl innerhalb des Hohlraums schwimmt. Dies erfolgt dadurch, daß man eine Hohlkugel verwendet, oder die Kugel aus einem leichten Material herstellt, beispielsweise einem Kunststoff mit einem spezifischen Gewicht, das geringer als dasjenige des Öls ist, so daß die Kugel aufschwimmt. Kommt Öl in den Hohlraum 24, dann steigt die Kugel nach oben auf der Oberseite des Öls und setzt sich gegen den Ventilsitz 48 am Oberteil des Hohlraums. Wenn sich Luft in dem Behälter befindet oder in den Behälter kommt, dann bewegt sich die Luft oberhalb der Kugel, weil die Kugel schwerer als Luft ist, und tritt durch den Auslaßkanal 47 aus, bevor diese Öffnung durch die auf dem Öl schwimmende Kugel verschlossen wird, wodurch die Öffnung am Ventilsitz

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- Märke blockiert wird. Ein dem Schlitz 60 nach Fig. 2 ähnlicher Dosierschlitz kann bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein, um eine begrenzte Ölströmung um die Kugel 50' durch die Ölbohrung 47 zu ermöglichen.

Es ist für den Fachmann klar erkennbar, daß die hydraulische Spieleinstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Betrieb besonders wirksam ist. Sie verhindert jeglichen geräuschvollen Betrieb und jegliche Beschädigung dadurch, daß die Luft aus der Kammer austreten kann. Außerdem liefert sie aber trotzdem eine Schmierung für den Kipphebel, indem sie eine bestimmte Ölmenge dosiert. Die Spieleinstellvorrichtung stellt sich automatisch auf einen Zustand ohne Spiel durch die neuartige Wirkungsweise des Ventils ein, sobald die Luft ausgetreten ist. Die Einfachheit der Konstruktion des Hohlraums, des Auslaßkanals und des Ventilsitzes macht die Einrichtung besonders geeignet für Massenproduktion und Massenzusammenbau. Die einfache Konstruktion trägt ferner wesentlich zu einer Herabsetzung der Herstellungsund Zusammenbaukosten bei. Das bei der wiedergegebenen Ausführungsform verwendete Kugelrückschlagventil ist außerordentlich einfach, ungewöhnlich dauerhaft und im Betrieb unabhängig.

Patentansprüche: ■* 11 -

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Claims

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Patentansprüche

Hydraulische Ventilspieleinstellung mit einer Hülse, einem in der Hülse hin- und herbewegbaren Kolben mit einem Mittelhohlraum und einem Auslaßkanal, der sich in Achsrichtung über die Länge des Stempels erstreckt, mit einem Schmieröleinlaß in der Hülse und dem Stempel, der mit dem Innenhohlraum in Verbindung steht, mit Ventileinrichtungen im Hohlraum und den Austrittseinrichtungen zum Auslaß von Luft aus dem Hohlraum und zur Steuerung der Strömung des Schmieröls durch den Auslaß, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil einen Ventilsitz in der Nähe der Auslaß-Öffnung und dem Innenhohlraum und ein Kugelrückschlagventil im Hohlraum aufweist, wobei die Ventilkugel in der offenen Stellung bezüglich des Sitzes bei Vorhandensein von Luft in der Kammer verbleibt und sich auf den Sitz bei Anwesenheit von Schmieröl am Auslaß setzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dosiervorrichtung im Ventilsitz zur Strömung von Schmiermittel über das Ventil in gesteuerter Menge bei in geschlossener Stellung stehendem Ventil.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Halterung, die die Kugel in ihrer Betriebsstellung in enger Nachbarschaft zum Sitz hält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Öleinlaßvorrichtung in die Kammer über den Kolben quer zur Kammer öffnet, wobei sich

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die Halterungsvorrichtung durch den Einlaß in die Kammer erstreckt und damit die Kugel in einer Lage in der Nähe des Ventilsitzes hält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel ein spezifisches Gewicht aufweist, das geringer als das von Schmieröl und größer als das von Luft ist, so daß sie auf dem Schmieröl für eine Bewegung zusammen mit dem Öl in eine Lage am Ventilsitz aufschwimmt, nach_dem die Luft durch den Auslaß ausgetreten ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die KugeHJhohl ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben ein langgestreckter Körper mit einer sich über seine axiale Länge erstreckenden öffnung ist, die Öffnung eine Innenmittelkammer, den Ventilsitz und den Auslaßkanal bildet, die Einlaßvorrichtung sich quer durch den Kolben in die Kammer unterhalb des Sitzes erstreckt, die Kugel zwischen Einlaß und Sitz angeordnet ist und Halterungseinrichtungen sich über den Einlaß in die Kammer erstrecken.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterungsvorrichtung aus einem hohlen Rollstift besteht, der sich durch den Einlaß iridie Kammer unterhalb der Kugel und des Ventilsitzes erstreckt, so daß eine ungehinderte Strömung des Schmiermittels durch den hohlen Rollstift in die Kammer möglich ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung aus einem langgestreckten Schlitz besteht, der sich von der Kammer in den Auslaß durch den Ventilsitz erstreckt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilsitz eine elliptisch geformte Scheibe mit einer Öffnung aufweist, die innerhalb des Hohlraums in der Nähe des Auslasses sitzt, eine größere Achse aufweist, die länger als der Durchmesser des Hohlraums ist, so daß die kleiner Achse einen Durchlaß für das Schmieröl freiläßt, wenn die Scheibe in die Kammer gepresst ist.

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