Hydraulische Ventilspielausgleichselemente sind bekannt.

Sie werden zur Eliminierung von Ventilverschleiß und Län- genänderungen durch Temperatureinflüsse benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, für die Aktua- toranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen vorteilhaften hydraulischen Ventilspielausgleich zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge- löst.

Die Unteransprüche beinhalten Weiterbildungen und Ausge- staltungen des Grundgedankens.

Beim Stand der Technik gemäß EP 0814238A1 und DE 19728479A1 ist für andere Ausbildungen des Aktuators ein Spielausgleichselement zwischen dem Ankerstößel und dem Ventilschaft angeordnet und verschiebbar gelagert und die Druckmittelzufuhr erfolgt über einen Ringspalt. Dadurch entstehen zusätzliche Leckölverluste und es tritt viskose Reibung, insbesondere bei tiefen Temperaturen auf. Das Ausgleichelement ist hier lose zwischen Ankerstößel und Ventilschaft zwischengeschaltet.

Aus der DE 19748162A1 ist ein hydraulischer Spielaus- gleich für ein Nockenwellenantrieb von Ventilen bekannt.

Hier ist das Spielausgleichselement in einem auf die Ven- tilschäfte einwirkenden Schwenkhebel untergebracht und die Druckzufuhr erfolgt durch den Schwenkhebel hindurch.

Der Schwenkhebel ist auf einer feststehenden Welle mit einer Bohrung zur Ölzuführung gelagert.

Problematisch ist beim hydraulischen Spielausgleich gene- rell die Entlüftung des Raums, da das Vorhandensein von Luft eine zusätzliche Elastizität im Ventiltrieb zur Fol- ge hat. Kritisch ist auch die Einstellung des Rückschlag- ventils. Dieses erfordert einen niedrigen Öffnungsdruck, da der Motor abhängig von Temperatur und Drehzahl einen Öldruck im Bereich 0,5-6 bar liefert und dieses Ventil auch bei kleinem Versorgungsdruck ansprechen muß. Ein weiteres Problem entsteht durch die Leckage bei Motor- stillstand. Dies hat zur Folge, daß bei längerem Still- stand die ersten Ventilhübe ohne Spielausgleich laufen, was Geräusch und Verschleiß verursacht. Bei elektromagne- tischer Ventilsteuerung entsteht ein zusätzliches Pro- blem, indem bei den Aktuatoren die Mittellage sich veran-

dert und ein Anschwingen, insbesondere bei tiefen Tempe- raturen erschwert ist.

Zur besseren Entlüftung ist bei konventionellen Spielaus- gleichelementen der Stellkolben in einem Ringkolben gela- gert, damit über den Ringkolben die Luft entweichen kann.

Dies ist in der DE 19748162A1 dargestellt.

Ein sehr wesentlicher Punkt für einen hydraulischen Ven- tilspielausgleich bei einem elektromagnetischen Ventil- trieb sind dessen Dichtheit, bzw. Maßnahmen, die verhin- dern, daß Hydraulikflüssigkeit, z. B. ÖL zum Anker ge- langt. Die folgende Beschreibung wird verschiedenen Maß- nahmen zum Erreichen dieses Ziels aufzeigen.

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet einen zusätzlichen Ringspalt für die Druckmittelzuführung mit der damit ver- bundenen Leckage und der damit verbunden viskosen Rei- bung, indem gemäß einer Lösung die Druckzufuhr durch eine flexible Leitung, z. B. ein biegsames Röhrchen erfolgt.

Gemäß einer zweiten Lösung erfolgt die Zufuhr bei einem um eine Achse geschwenkten Anker durch eine Bohrung im Anker hindurch. Die Druckmittelzuführung erfolgt hier über das Ankerrohr und ebenfalls einen Ringspalt. Hier sind jedoch die Gleitgeschwindigkeiten im Vergleich zur Ventilachse erheblich kleiner.

Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Lösung, daß die Wärme des Aktuators gut abgeführt wird, weil der Aktuator direkt auf dem Zylinderkopf sitzt. Die zusätzlich zu be- wegende bewegliche Masse durch das Ventilspielausgleich- selement ist bei einem schwenkbaren Anker relativ gering, weil dieses durch einen einfachen Konstruktionsaufbau

sehr leicht gestaltet werden kann und dieses Teil auch zugleich die Ventilbetätigung übernimmt.

Es wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein ein- faches hydraulisches Ventilspielausgleichselement ge- schaffen, das einen Stellkolben und eine Kugelaufnahme für das Rückschlagventil in einer Durchgangsbohrung ohne übliches Sackloch aufweist. Normalerweise sind zwei Hül- sen, die ineinander gleiten, mit zwei Bohrungen und zuge- hörigen Paßflächen vorgesehen. Die Entlüftung erfolgt bei der Erfindung über den Ringspalt der Kugelaufnahme. Für das Rückschlagventil wird bei der Erfindung eine Blattfe- der an Stelle einer Spiral-Druckfeder verwendet. Die Blattfeder wird nach Einstellung einer gewünschten Vor- spannung mit dem Kugelaufnahmekörper verschweißt. Hieraus ergeben sich kleine Toleranzen. Es kann eine Kugel mit relativ großem Kugeldurchmesser verwendet werden. Konven- tionell ist der Kugeldurchmesser etwa 30% des Kolben- durchmessers ; bei der Erfindung ca. 60%. Hierdurch ist ein kleiner Öffnungsdruck gewährleistet. Es können zu- sätzliche Füllkörper verwendet werden, die den schädli- chen Raum verringern, wodurch eine steife Übertragung der Ankerbewegung auf das Ventil erreicht wird. Die Kappe des erfindungsgemäßen Ventilspielausgleichelements weist ei- nen nach unten führenden Leckölkanal auf. Somit kann das Lecköl zur Schmierung der Kraftübertragungsteile zum Ven- til und der Ventilführung benutzt werden, was einer Tröpfchenschmierung entspricht. Bei einem Schwenkanker erfolgt die Ventilankopplung über ein kalottenförmiges Gleitstück. Dieses kann im Gegensatz zum Stand der Tech- nik (DE 19750806A1) mittels einer Kronenfeder mit dem Ventilschaft verbunden sein.

Alternativ kann auch ein biegsamer Ventilschaft mit ka- lottenförmigem Übertragungselement benutzt werden, um ei- ne geringere Querkraft auf die Ventilfeder zu erzeugen.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Er- findung näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 den Aufbau der Aktuatoren auf dem Zy- linderkopf schematisch dargestellt ; Fig. 2 ein Detail der Fig. 1 ; Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des hy- draulischen Ventilspielausgleichele- ments ; Fig. 4 alternative Ausgestaltungen des Ven- tilspielausgleichelements der Fig. 3 ; Fig. 5 eine weitere Alternative zu den Lö- sungen der Fig. 3 und 4 ; Fig. 6 eine Anordnung zur Aufrechterhaltung des im Ventilspielausgleichelement benötigten Drucks einer Druckquelle ; Fig. 7 und 8 die Ausbildung der Ölzufuhr.

In Fig. 1 ist mit 1 der Zylinderblock eines Motors ge- zeigt. Auf diesem sitzen in einem Aktuatorträger 2 in zwei nebeneinander liegenden Reihen mehrere Aktuatoren, von denen in der Zeichnung die beiden vorderen Aktuatoren

3 und 4 sichtbar sind. Sie sind in Richtung in die Zeich- nungsebene hinein gegeneinander versetzt. Der Aktuator- träger ist durch eine Schraube 2a am Zylinderkopf oder einem Zwischenstück befestigt. Die Aktuatoren umfassen am Aktuator 3 gezeigt zwei Elektromagnete 3a und 3b und ei- nen um die Achse 3c schwenkbaren Anker 3d, an dessen lin- ken Ende ein Spielausgleichselement 5 angeordnet ist. Mit 6 ist der dem Aktuator 3 zugeordnete Ventilschaft be- zeichnet. Von einer Ölbohrung 9 im Zylinderblock 1 führt eine flexible Leitung, z. B. ein biegsames Rohr 8 zum Spielausgleichselement 5. Dieses Rohr 8 ist um die Dreh- stabaufnahme 3f und die Ankerlagerung 3f herumgeführt.

Die Verbindung von Ölbohrung 7 und Rohr 8 ist durch ein Anschlußstück 7 mit 0-Ring bewerkstelligt.

Fig. 2 zeigt vergrößert teilweise den linken Aktuator 4 der Fig. 1 mit dem Anker 20, der am Ankerrohr 21 befe- stigt ist, das um die Achse 23 schwenkbar ist. Im Innern des Rohrs 21 verläuft eine Drehfeder 24 mit der das Rohr 21 verbunden ist ; die Drehfeder erzeugt zumindest zum Teil die Federkräfte, die auf den Anker 20 einwirken.

Teilweise sichtbar und dem Anker 20 gegenüberstehend sind die Pole 25 mit der Wicklung 26 gezeigt. Der innere Auf- bau des Ankerrohrs mit der Drehfeder wird später gezeigt.

An dem Anker 20 ist das Gehäuse 27 eines hydraulischen Ventilspielausgleichelements 28 befestigt, dessen Kolben 28a über eine Kugelkalotte 28b auf den Ventilschaft 29 einwirkt. Dem Ventil zugeordnet ist eine nicht gezeigte Ventilfeder, die eine Federkraft nach oben auf den Ven- tilschaft 29 ausübt. Das Ventilspielausgleichselement kann in bekannter Weise aufgebaut sein und funktionieren.

In der Praxis ist der Anker lamelliert und eine der La-

mellen steht über die anderen vorn hinaus und sie trägt das Spielausgleichselement, bzw. dieses ist in die Anker- lamellen integriert.

Die Fig. 3 zeigt gegenüber dem Stand der Technik ein an- ders aufgebautes Element 31, dessen Gehäuse 31a bei 32 an den Anker 33 angelötet, eingeschrumpft oder angeschweißt ist. Das Gehäuse 31a des Ausgleichelements 31 weist eine durchgehende Bohrung auf, in die eine Kugelaufnahme 31c samt Kugel 31b und ein Stellkolben 31d eingeführt sind.

Am unteren Ende weist der Stellkolben 31d eine Kugelka- lotte 31e auf, die auf einem Gleitstück 31f aufliegt.

Diese Kalotte 31e wirkt auf das Gleitstück 3f ein, wel- ches auf dem Ventilschaft 34 aufliegt und bedingt durch die Schwenkung des Ankerhebels quer darauf gleitet. Ge- halten wird das Gleitstück 31e durch eine Zentrierfeder 36, die mit dem Schaft 34 verbunden ist und damit das Gleitstück im Gegensatz zum Stand der Technik mit dem Ventilschaft 34 verbindet.. Im vorgenannten Stand der Technik (DE 19750806A1) ist dieses Gleitstück mit dem Stellkolben verbunden Die Zentrierfeder 36 ermöglicht die Querbewegungen des Gleitstücks. Zur Gewichtsreduzierung weist der Stellkolben 31d wenigstens eine Bohrung 31g auf.

Die Kugelaufnahme 31c stützt sich über eine Ringfeder 31h auf dem Gehäuse 31a ab. Diese bildet zusammen mit der Ku- gel 31b und einer Feder 31i ein Rückschlagventil als we- sentliches Funktionselement des hydraulischen Ausgleiche- lements. Die Feder 31i ist hier eine Blattfeder, wie sie z. B. in Fig. 3a gezeigt ist. Diese Feder ist aus der Stirnseite eines Topfes, z. B. ausgestanzt. Sie bewirkt eine Vorspannung auf die Kugel. Die gewünschte Vorspan-

nung der Kugel wird dadurch erzielt, daß der Topf über eine kraftmeßgesteuerte Aufnahme auf die Kugelaufnahme hin bewegt und dann verschweißt wird. Die Schweißstelle ist mit 41k gekennzeichnet, Hierdurch lassen sich kleine und eng tolerierte Vorspannkräfte erzielen.

Entlüftet wird vorwiegend über den Ringspalt zwischen der Kugelaufnahme und dem Gehäuse.

Auf das Gehäuse 31a ist eine Kappe 38 aufgesetzt und an der Stelle 311 verrastet. Diese Kappe 38 ist mit der Druckmittelzuführung 37 verbunden und in der Zeichnung 90° versetzt dargestellt. Diese Druckmittelzuführung er- folgt über ein biegsames, flexibles Rohr, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Es muß vermieden werden, daß Lecköl zum Anker 33 gelangt, weil dieses die Dynamik be- einflussen würde. Es ist deshalb in der Kappe ein Lecköl- kanal 31m vorgesehen, der austretendes Lecköl sammelt und nach unten führt. Dieses Öl dient zur Schmierung der Kraftübertragungsteile 31e, 31f und 34 und der Ventilfüh- rung.

Zusätzlich ist mit dem Gehäuse 31a ein Ölabweisblech 39 dicht verbunden, damit von oben oder seitlich von der Kappe 38 oder den Spalten im Gehäuse kein Öl zum Anker gelangen kann.

Mit der Hintereinanderschaltung von Stellkolben und des Rückschlagventils ist gegenüber dem Stand der Technik ein vereinfachtes Ventilausgleichselement entstanden, das ko- stengünstiger ist und einen kleineren Einbauraum erfor- dert.

Das Gehäuse 31a kann auch samt des flexiblen Rohrs um- spritzt sein und das Rohrende kann eingeschweißt sein.

Fig. 4 zeigt eine Lösung, bei der der Ventilschaft 44 teilweise biegsam ausgebildet ist, um die Querbewegung, die durch den Ankerhebel entsteht, von dem biegsamen Ven- tilschaftteil auffangen zu lassen. Die Kalotte 41e des Stellkolbens 41c wirkt auf das Anschlußstück 41f. Auch ist in dieser Fig. ein Rohranschlußstück 49 in das Gehäu- se 41a eingeschweißt. Das biegsame Rohr 47 wird über ei- nen O-Ring 47a abgedichtet. Auch sind hier zur Reduzie- rung des Raumes Füllstücke 48 eingebracht.

Ähnlich der Fig. 3 ist auch hier eine Kappe 40 in das Ge- häuse 41a eingerastet. Die Kappe enthält ebenfalls einen Leckölkanal 41m und der Anker ist durch ein Olabweisblech vom Öl geschützt. Der Stellkolben 41c kann lippenartig gestaltet sein. Damit kann der beim Ventilhub entstehende große Druck zu einer elastischen Verformung der Lippen führen, was einen reduzierten Leckölfluß zur Folge hat.

Im Vergleich zu der in Fig. 3 gezeigten Lösung mit Gleit- stück entfällt dessen Reibung auf dem Ventilschaft. Da- durch wird die Ventilführung mit geringeren Querkräften belastet.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird die Druckzufüh- rung zum Ventilausgleichelement 50 über einem Kanal 51 im Anker 52 vorgenommen. Das Druckmittel gelangt über den Ringkanal zwischen Ankerrohr 55 und Drehfeder 56 in den Kanal 51 im Anker und einen entsprechenden Kanal 51a des Gehäuses 50a zum Ausgleichselement.

Fig. 5a zeigt ein Schnittbild des Ankerrohres 55 in dem die Drehfeder 56 angeordnet ist. Diese Drehfeder ist auf der einen Seite in das Ankerrohr 55 und auf der anderen Seite in den Aktuatorträger eingepreßt. An diesen ist die Druckmittelzufuhr 51b angeschlossen. Das Druckmittel ge- langt also über diese Leitung 51b und einen Ringkanal im Aktuatorträger 55a in den beschriebenen Ringkanal zwi- schen Ankerrohr 55 und Drehfeder 56 und weiter in den Ka- nal 51 des Ankers 52 und 51a des Gehäuses 50a zum Aus- gleichselement 50. Das Ankerrohr ist beidseitig im Ak- tuatorträger 55b und 55a in Lagern 55c und 55d gelagert.

Bei dem Einsatz von Gleitlagern, kann das Lager 55d über eine Bohrung und einen Ölkanal mit Öl geschmiert werden.

Hier kann dann das Ende der Drehfeder mit dem Ankerrohr dicht verschweißt werden. Das Ankerrohr hat auf der einen Seite einen Flansch 55f, der an dem Lager anliegt. Die Aktuatorträger 55a und 55b sind mit dem Joch verspannt.

Die Verspannung kann, z. B. über Schrauben erfolgen, die hier nicht dargestellt sind. Der in der Fig. 5 gezeigte Anker 52 ist, z. B. mit dem Ankerrohr 55 verschweißt. Zur Reduzierung der Leckölverluste wird die Drehfeder mit dem Ankerrohr soweit in den Aktuatorträger 55a eingepreßt, bis der Flansch 55f auf dem Lager 55c mit geringem Spiel aufliegt.

Zur Minimierung der Leckölverluste kann wie Fig. 5b zeigt zwischen Lager 55c und Flansch 55f eine Gleitringdichtung 55i eingesetzt sein. In dem gezeigten Beispiel ist eine axiale Ausführung dargestellt. Entsprechend dem Stand der Technik kann auch eine radiale Dichtung eingesetzt wer- den.

Der Ausschnitt A ist in der Fig. 5c vergrößert darge- stellt, Die Gleitringdichtung 55i liegt auf der einen Seite am Flansch 55f an und auf der anderen Seite auf dem Lagergehäuse 55h des Nadellagers an. Zur bleibenden Ver- spannung sind die Dichtlippen in einen O-Ring 551 einge- bettet. Damit auch hier kein Lecköl auf den Anker gelangt ist auf dem Lagerflansch 55f ein dünner Blechring 55k aufgebracht.

Diese Art der Druckmittelzufuhr stellt eine Alternative zum flexiblen Rohr der Fig. 1, 2 und 3 dar. Diese Lösung nach Fig. 5 ist mit weniger Entwicklungsaufwand und Risi- ko darstellbar, da z. B. Dauerstandfestigkeit und Reso- nanzschwingungen hier kein Problem darstellen. Alternativ ist in Fig. 5d ein flexibles Rohr 53 zwischen der Druck- quelle und Ankerrohr 55 vorgesehen, wobei das Druckmittel über den Spalt zwischen der Rohrinnenwand 55a und der Drehfeder 56 zum Kanal 51 gelangt.

Eingangs wurde auf die Problematik der Leckage und des Aussetzens des Spielausgleichelements nach einem Motor- stillstand hingewiesen. Diese Problematik wird gelöst durch eine vom Aktuator angetriebenen Freikolbenpumpe.

Fig. 6 beschreibt die Druckversorgung. In Fig. 6 ist ein Hebel 60 gestrichelt gezeigt, der mit dem Ankerrohr ver- bunden ist, an dessen Ende wieder das Ventilausgleich- selement angeordnet ist (nicht gezeigt). Unter dem Hebel 60 ist eine Wippe 62 gezeigt, die auf der einen Seite ei- nen Nocken 63 trägt und sich auf einer Feder 64 abstützt.

Die andere Seite der Wippe 62 steht mit einem Freikolben 65 in Verbindung, der mit einem Zylinderraum 66 mit einer schwachen Feder 66a zusammenarbeitet. Zwei Rückschlagven- tile 67 und 68 vervollständigen die Anordnung zu einer

Freikolbenpumpe. Über das Rückschlagventil 67 ist die O1- pumpe 69 des Motors angeschlossen ; der Ausgang mit dem Rückschlagventil 68 führt zu den hydraulischen Ventilaus- gleichselementen 70.

Liefert die Ölpumpe 69 genügend Druck z. B. mehr als 4 bar, so steht der Freikolben 65 in der gezeichneten Stel- lung, in der die Wippe 62 von der Bewegung des Hebels 60 entkoppelt ist. Der Druck der Motorölpumpe gelangt zu den Ventilausgleichselementen 70. Fällt wegen einer geringe- ren Motordrehzahl der Druck der Ölpumpe unter den genann- ten Wert, so wird der Freikolben 65 durch die höhere Kraft der Feder 64 nach unten gedrückt. Die Wippe kommt mit ihrem Nocken 63 mit dem Hebel 60 des Aktuators in Be- rührung. Die Hebelbewegung wird auf den Freikolben 65 übertragen, und die Freikolbenpumpe wird wirksam und er- höht damit den von der Ölpumpe 69 zur Verfügung gestell- ten Druck.

Beim Erreichen von ca. 4 bar gerät die Wippe 62 mit Nok- ken 63 außer Eingriff mit dem Hebel 60. Die Druckkraft des Kolbens 65 bewirkt dann eine entsprechende Vorspan- nung der Feder. Liefert die Motorölpumpe einen größeren Druck, so wird die Feder bis auf einen, nicht gezeichne- ten Anschlag vorgespannt. Durch Einsatz von Reibungsele- menten oder Dauermagneten läßt sich eine Hysterese erzeu- gen.

Während die Ölpumpe eine Schwankungsbreite des Drucks von ca. 0,5 bis 6 bar aufweist, wird durch die zusätzliche Freikolbenpumpe ein Druck von 4 bis 6 bar eingeregelt.

Diese Zusatzpumpe füllt bei Motorstart, z. B. während der Anlasserfunktion durch schnelle Aktuatorbetatigung in

ganz kurzer Zeit die Ventilausgleichselemente, so daß be- reits beim ersten Verbrennungstakt kein Ventilspiel auf- tritt. Wegen des relativ konstanten Drucks von 4 bis 6 bar kann die Kolbenkraft sehr klein gehalten werden (z.

B. 4 bis 6 N). Damit kann die Ventilfedervorspannung um ca. 30% kleiner dimensioniert werden. Auch kann dadurch die Magnetkraft des Schließmagneten erheblich kleiner ge- staltet werden.

Die Fig. 7 zeigt die Seitenansicht einer Aktuatoranord- nung (ähnlich Fig. 1), wobei ein Aufbau der Aktuatoren entsprechend Fig. 5a und die Sicht von oben unterstellt ist. Es sind die Wicklungsenden 70 und deren elektrische Anschlüsse 71, sowie die Aktuatorträger 55a für den rech- ten Aktuator und 55b für den linken Aktuator sichtbar.

Die in dieser Fig. gezeigte Ölleitung 51b ist in einen Kunststoffträger 71 integriert, welcher auch die elektri- sche Anschlussleitungen 72 beinhaltet. Dieser Kunststoff- träger ist vorzugsweise auf den Anschlussflansch des Ak- tuatorträgers 55a aufgeschrumpft. Die Ölleitung 51b mün- det in einen entsprechenden Anschlusskanal 83 im Zylin- derkopf. Die gesamte Ölzufuhr wird vorzugsweise zur Hal- terung in den Kunststoffträger eingelegt.

Alternativ kann die Ölzufuhr durch ein metallisches Rohr gebildet werden.