Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spielausgleichsvorrichtung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.

Eine derartige Spielausgleichsvorrichtung ist aus DE 195 80 861 B4 bekannt. Dort ist ein Kolben längsverschiebbar in einem Gehäuse geführt angeordnet. Im Gehäuse ist eine umlaufende Nut vorgesehen, in der ein federnder Sicherungsring zur Transportsicherung des Kolbens angeordnet ist. Der Sicherungsring ist zugleich durch eine korrespondierende Aussparung mit einer Rampe am Kolben radial zentriert. Hierbei besteht das Problem, dass bei vorgegebenem Außendurchmesser des Gehäuses die Größe des Druckraums und des Kolbens beschränkt und dadurch die Hydraulikfunkti- on der Spielausgleichsvorrichtung eingeschränkt ist. Ein weiteres Problem besteht darin, den im Betrieb erforderlichen Hydraulikmitteldurchfluss in ausgefahrener Stellung des Kolbens sicherzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Spielausgleichsvorrichtung der vorgenannten Art vorzuschlagen, bei der die Hydraulikfunktion verbessert und die bauraumsparend ausgebildet ist. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Es wird eine hydraulische Spielausgleichsvorrichtung vorgeschlagen, bei der das Verhältnis von Außendurchmesser des Gehäuses zu Außendurchmesser des Kolbens kleiner als 1 ,33 ist. Durch diese Ausgestaltung wird eine bauraumsparende hydraulische Spielausgleichsvorrichtung mit einem dünnwandigen Gehäuse erreicht, das die Aufnahme eines relativ zum Außendurchmesser des Gehäuses im Durchmesser vergrößerten Kolbens ermöglicht. Auf diese Weise wird eine hinsichtlich der Einsatz- und Betriebsbedingungen moderner Brennkraftmaschinen optimierte hydraulische Spielausgleichsvorrichtung erreicht, bei der beispielsweise der Vorratsraum im Kolben für das Druckmittel und die Druckfläche des Kolbens im Druckraum vergrößert und da- durch die Hydraulikfunktion der hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung verbessert ist. Dabei kann insbesondere die hydraulische Steifigkeit erhöht und es können kürzere Ansprechzeiten erreicht werden.

Zur Transportsicherung des Kolbens im Gehäuse kann ein Sicherungsring vorgese- hene sein, der in einer Ringnut am Innendurchmesser des Gehäuses angeordnet ist, die einen Anschlag für den Sicherungsring in ausgefahrener Stellung des Kolbens bildet. Bevorzugt ist am Außendurchmesser des Gehäuses eine Ringnut zur Druckmittelversorgung der Spielausgleichsvorrichtung vorgesehen. Es ist von Vorteil, wenn dabei die Ringnut am Innendurchmesser des Gehäuses in einem Bereich zwischen der Ringnut am Außendurchmesser des Gehäuses und dem vom Druckraum abgewandten Ende des Gehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Ringnuten am Außen- und am Innendurchmesser des Gehäuses nicht auf gleicher Höhe am Gehäuse angeordnet sind und eine vorbestimmte Mindestwandstärke desselben nicht unterschritten wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zur Druckmittelversorgung des Kolbens am Außendurchmesser desselben eine Ringnut ausgebildet, in der ein ringförmiger Vorsprung angeordnet ist, der einen Anschlag für den Sicherungsring zur Transportsicherung des Kolbens im Gehäuse in der ausgefahrenen Stellung des Kolbens bildet und an dem der Sicherungsring in der Ringnut gehalten wird. Hierdurch wird eine einfache Fixierung des Sicherungsrings am Kolben erreicht. Vorzugsweise unterteilt der Vorsprung die Ringnut in zwei in Bewegungsrichtung des Kolbens hin- tereinanderliegende Abschnitte. Dieser kann so auf einfache Weise in einer Transportstellung gegen die Federkraft der Rückstellfeder im Gehäuse gehalten werden. Zugleich wird über die beiden Abschnitte der Ringnut am Kolben eine ausreichende Druckmittelversorgung in der ausgefahrenen Stellung des Kolbens ermöglicht.

Eine einfache Druckmittelversorgung des Kolbens wird erreicht, wenn die Ringnut am Kolben an einem ersten Abschnitt in einer ausgefahrenen Stellung des Kolbens einer Durchgangsöffnung am Gehäuse gegenüberliegt und an einem zweiten Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung zur Druckmittelversorgung eines Vorratsraums im Innern des Kolbens kommuniziert. Bevorzugt kommunizieren beide Abschnitte der Ringnut am Kolben mit der Ringnut am Innendurchmesser des Gehäuses. Auf diese Weise steht diese einerseits über den ersten Abschnitt der Ringnut am Kolben mit der Durchgangsöffnung am Gehäuse und andererseits über den zweiten Abschnitt der Ringnut am Kolben mit der Durch- gangsöffnung am Kolben zur Druckmittelversorgung des Vorratsraums in Druckmittel- Verbindung. Auf diese Weise wird eine ausreichende Druckmittelversorgung des Kolbens in seiner ausgefahrenen Stellung gewährleiste.

Es ist von Vorteil, wenn der Vorsprung in der Ringnut am Kolben eine Strömungsum- lenkung für das Druckmittel nach radial außen bildet. Hierdurch kann der Druckmittel- ström auf einfache Weise aus der Ringnut am Kolben in die Ringnut am Innendurchmesser des Gehäuses geleitet werden.

Die Strömungsumlenkung kann durch eine stromlinienförmige abgerundete Oberflächenkontur des Vorsprungs optimiert werden. Auf diese Weise werden Strömungsver- luste durch Strömungsabriss und Verwirbelungen im Druckmittel vermieden.

Der Vorsprung ist vorzugsweise in einem in Bewegungsrichtung des Kolbens mittleren Bereich der Ringnut am Kolben ausgebildet. Bei vorgegebenem Außendurchmesser des Gehäuses kann durch Verringerung der Wandstärke des Gehäuses der Außendurchmesser des Kolbens weiter vergrößert und dadurch die Hydraulikfunktion der Spielausgleichsvorrichtung weiter verbessert werden. Die Wandstärke des Gehäuses ist insbesondere abhängig von den Einbauverhältnissen und den Betriebsbedingungen. Sie kann unter Berücksichtigung der Einsatz- und Betriebsbedingungen der Spielausgleichsvorrichtung optimiert werden. Bei einer besonders optimierten Ausgestaltung der Erfindung ist der Außendurchmesser des Gehäuses kleiner oder gleich 12 mm und der Außendurchmesser des Kolbens größer oder gleich 9,5 mm. Hierdurch wird eine besonders bauraumsparende Spielausgleichsvorrichtung mit weiter verbesserter Hydraulikfunktion erreicht.

Vorzugsweise dient der Abstützkopf des Kolbens zur schwenkbeweglichen Abstüt- zung eines Schlepphebels zur Steuerung zumindest eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine. Bevorzugt ist dabei das Gehäuse an der Brennkraftmaschine, beispielsweise in einer Bohrung am Zylinderkopf, abgestützt. Auf diese Weise bildet die Spielausgleichsvorrichtung ein hydraulisches Abstützelement für den Schlepphebel, das zugleich das Ventilspiel automatisch einstellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:

Figur 1 einen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung,

Figur 2 eine teilgeschnittene Einzelansicht eines Kolbens der hydraulischen

Spielausgleichsvorrichtung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße hydraulische Spielausgleichsvorrichtung für einen nicht weiter dargestellten Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine beispielhaft dar- gestellt. Die Spielausgleichsvorrichtung weist ein Gehäuse 1 und einen in diesem entlang seiner Längsachse beweglich geführten Kolben 2 auf. Dieser ragt an einem frei- en axialen Ende 3 mit einem Abstützkopf aus dem Gehäuse 1 heraus und bildet an seinem anderen axialen Ende eine Druckfläche 4, die einen vom Gehäuse 1 umfass- ten Druckraum 5 begrenzt. Dabei sind Gehäuse 1 und Kolben 2 über eine im Druckraum 5 zwischen ihnen angeordnete Rückstellfeder 6 gegeneinander abgestützt. Im Inneren des Kolbens ist ein Vorratsraum 7 zur Aufnahme von Druckmittel zur hydraulischen Betätigung der Spielausgleichsvorrichtung ausgebildet. Der Vorratsraum 7 ist über ein Rückschlagventil, hier eine federbelastete Kugel, mit dem Druckraum 5 verbunden. Das Rückschlagventil ist beispielhaft in einer sogenannte Reverse-Spring- Anordnung gezeigt, bei der die Kugel an ihrer dem Kolben 2 zugewandten Seite fe- derbelastet angeordnet ist. Denkbar ist auch, die Kugel an ihrer dem Druckraum 5 zugewandten Seite federbelastet anzuordnen. Zum Ventilspielausgleich kann über das Rückschlagventil Druckmittel aus dem Vorratsraum 7 in den Druckraum 5 gelangen.

Zur Druckmittelversorgung der Spielausgleichsvorrichtung ist am Außendurchmesser dG des Gehäuses 1 eine Ringnut 8 vorgesehen, in der eine Durchgangsöffnung 9 ausgebildet ist. Die Ringnut 8 steht in Druckmittelverbindung mit einem Druckmittel re- servoir, beispielsweise einem Hydrauliköl-Kreislauf oder einem Motoröl-Kreislauf der Brennkraftmaschine. Auf axialer Höhe zwischen der Ringnut 8 am Außendurchmesser dG des Gehäuses 1 und dem vom Druckraum 5 abgewandten offenen axialen Ende des Gehäuses 1 ist eine Ringnut 10 am Innendurchmesser des Gehäuses 1 vorgesehen. Die Ringnut 10 ist auf diese Weise in Richtung des offenen Endes des Gehäuses 1 oberhalb der Ringnut 8 und der Durchgangsöffnung 9 angeordnet. In der Ringnut 10 am Innen- durchmesser des Gehäuses 1 ist ein Sicherungsring 1 1 zur Transportsicherung des Kolbens 2 im Gehäuse 1 angeordnet. Die Ringnut 10 bildet einen Anschlag 15 für den Sicherungsring 1 1 zur Transportsicherung des Kolbens 2 im Gehäuse 1 in der in Figur 1 dargestellten ausgefahrenen Stellung des Kolbens 2. Der Anschlag 15 wird durch einen rampenformigen Absatz am Innendurchmesser des Gehäuses 1 gebildet, der die Ringnut 10 an ihrer dem offenen Ende des Gehäuses 1 zugewandten Seite axial begrenzt. Die Ringnut 10 weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Sicherungsrings 1 1 . Am Außendurchmesser dK des Kolbens 2 ist eine Ringnut 12 zur Druckmittel Versorgung des Kolbens 2 vorgesehen, in der ein ringförmiger Vorsprung 13 angeordnet ist, der einen Anschlag für den Sicherungsring 1 1 am Kolben 2 bildet und an dem der Sicherungsring 1 1 in der Ringnut 12 gehalten wird. In der ausgefahrenen Stellung des Kolbens 2 ist der Sicherungsring 1 1 einerseits am Anschlag 15 am Gehäuse 1 axial angelegt und wird andererseits am Vorsprung 13 in der Ringnut 12 anliegend gegen die Federkraft der Rückstellfeder 6 in seiner sogenannten Transportstellung im Gehäuse 1 gehalten. Der Vorsprung 13 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner oder gleich dem Außendurchmesser dK des Kolbens ist. Er unterteilt die Ringnut 12 in zwei axial hintereinanderliegende axiale Abschnitte. Ein erster Abschnitt der Ringnut 12 liegt in der ausgefahrenen Stellung des Kolbens 2 der Durchgangsöffnung 9 am Gehäuse 1 gegenüber und wird durch diese mit Druckmittel beaufschlagt. Im zweiten Abschnitt der Ringnut 12, der dem Abstützkopf am freien Ende 3 des Kolbens 2 zugewandt ist, ist eine Durchgangsöffnung 14 zur Druckmittelversorgung des Vorrats- raums 7 im Innern des Kolbens 2 angeordnet. Hierbei ist unterhalb der Durchgangsöffnung 14 der Sicherungsring 1 1 am Anschlag 13 im zweiten Abschnitt der Ringnut 12 gehalten.

In der ausgefahrenen Stellung des Kolbens 2 liegen beide Abschnitte jeweils teilweise der Ringnut 12 am Kolben 2 der Ringnut 10 am Innendurchmesser des Gehäuses 1 gegenüber. In der Ringnut 12 am Kolben 2 bildet dabei der Vorsprung 13 an seiner dem ersten Abschnitt der Ringnut 12 zugewandten Seite eine Strömungsumlenkung für das Druckmittel nach radial außen in die Ringnut 10 am Innendurchmesser des Gehäuses 1 . Auf diese Weise steht die Ringnut 10 am Innendurchmesser des Gehäu- ses 1 einerseits über den ersten Abschnitt der Ringnut 12 am Kolben 2 mit der Durch- gangsöffnung 9 am Gehäuse 1 und andererseits über den zweiten Abschnitt der Ringnut 12 am Kolben 2 mit der Durchgangsöffnung 14 zur Druckmittelversorgung des Vorratsraums 7 im Innern des Kolbens 2 in Druckmittelverbindung. Bei einer Druckmittelbeaufschlagung der Durchgangsöffnung 9 des Gehäuses 1 gelangt das Druckmittel in den ersten Abschnitts der Ringnut 12 am Kolben 2 und wird am Vorsprung 13 nach radial außen in die Ringnut 10 am Innendurchmesser des Gehäuses 1 umgelenkt. Von dort gelangt es über den zweiten Abschnitt der Ringnut 12 in die Durchgangsöffnung 14 am Kolben 2. Die Durchgangsöffnungen 9, 14 sind hier als Durchgangsbohrungen ausgeführt. Der Kolben 2 ist beispielhaft zweiteilig ausgeführt. Ein Oberteil des Kolbens 2 weist am freien Ende 3 den Abstützkopf und am Außendurchmesser di die Ringnut 10 auf, während ein Unterteil des Kolbens 2 dem Druckraum 5 zugewandt ist und axial stirn- seitig die Druckfläche 4 mit der Anlage für die Rückstellfeder 6 bildet und das Rückschlagventil aufnimmt. Ober- und Unterteil liegen an ihren einander zugewandten Stirnseiten unmittelbar axial an. Dabei ist ein dem Abstützkopf am freien Ende 3 zugewandter oberer Teil des Vorratsraums 7 im Oberteil und ein dem Druckraum 5 zugewandter unterer Teil des Vorratsraums 7 im Unterteil des Kolbens 2 angeordnet.

Figur 2 zeigt das Oberteil des Kolbens 2 mit dem am ringförmigen Vorsprung 13 in der Ringnut 10 am Außendurchmesser di aufgelegten Sicherungsring 1 1 . Der ringförmige Vorsprung 13 bildet eine ringförmige axiale Anlagefläche als Anschlag für den Sicherungsring 1 1 , an der dieser in der Ringnut 10 radial zentriert aufgelegt ist. Dabei ragt der Sicherungsring 1 1 an seinem Außendurchmesser über den Außendurchmesser di des Kolbens 2 hinaus. An seiner dem ersten Abschnitt der Ringnut 12 zugewandten Seite bildet der Vorsprung 13 eine Strömungsumlenkung für das Druckmittel nach radial außen. Diese weist eine stromlinienförmig abgerundete Oberflächenkontur auf. Der Vorsprung 13 ist in der Ringnut 12 in einem mittleren Bereich zwischen ihren axia- len Enden ausgebildet. Dabei ist der Sicherungsring 1 1 auf axialer Höhe unmittelbar unterhalb der Durchgangsöffnung 14 in dem durch den Vorsprung 13 begrenzten zweiten Abschnitt der Ringnut 12 angeordnet.

Die Ringnut 12 ist durch Rollieren einfach und kostengünstig herstellbar. Am freien axialen Ende 3 ist stirnseitig am Abstützkopf des freien Endes 3 eine axiale Durch- gangsöffnung zum Vorratsraum 7 vorgesehen, die der Druck- bzw. Schmiermittelversorgung eines am Abstützkopf des freien Endes 3 abgestützten Bauteils, beispielsweise eines Schlepphebels zur Ventilsteuerung, dient. Der Kolben 2 wird mit seinem Außendurchmesser di am Innendurchmesser des Gehäuses 1 gleitend geführt. Das Gehäuse 1 ist an seinem Außendurchmesser dG in einer nicht dargestellten Aufnahme der Brennkraftmaschine, beispielsweise am Innendurchmesser einer Bohrung am Zylinderkopf, angeordnet. Die in Figuren 1 und 2 gezeigte Ausgestaltung von Gehäuse 1 und Kolben 2 erlaubt die Ausführung einer hyd- raulischen Spielausgleichsvornchtung, bei der das Verhältnis aus dem Außendurchmesser dG des Gehäuses 1 und dem Außendurchmesser di des Kolbens 2 kleiner als 1 ,33 ist, so dass gilt dc/di < 1 ,33. Auf diese Weise wird eine hydraulische Spielausgleichsvorrichtung mit einem dünnwandigen Gehäuse 1 erreicht. Die Spielausgleichs- Vorrichtung ist so bei vorgegebenem Außendurchmesser dG des Gehäuses 1 mit einem vergrößerten Kolben 2 ausführbar. Dadurch können der Vorratsraum 7 im Innern des Kolben 2 und die Druckfläche 4 desselben sowie der Druckraum 5 im Gehäuse 1 vergrößert ausgeführt werden, wodurch die Hydraulikfunktion verbessert wird, insbesondere wird ein schnelleres Schließen der Kugel am Rückschlagventil mit sogenann- ten Reverse-Spring-Elementen erreicht. Dadurch ist es möglich, die Öffnungs- bzw. Schließrampen einer den Ventiltrieb antreibenden Nockenwelle zu optimieren. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine auf einen Außendurchmesser dG des Gehäuses 1 mit dG = 12 mm hin optimierte Ausführung, bei der der Kolben 2 einen Außendurchmesser von di = 9,5 mm aufweist, wodurch die Hydraulikfunktion der Spielausgleichsvorrich- tung weiter verbessert wird.

Die Spielausgleichsvorrichtung ist hier beispielhaft als hydraulisches Abstützelement für einen nicht dargestellten Schlepphebel zur Steuerung zumindest eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine ausgeführt. Dabei dient der Abstützkopf am freien Ende 3 des Kolbens 2 zur schwenkbeweglichen Abstützung des Schlepphebels. Hierbei stellt sich am Abstützelement das Ventilspiel im Ventiltrieb automatisch ein.

Bezugszeichenliste

Gehäuse

Kolben

Ende

Druckfläche

Druckraum

Rückstellfeder

Vorratsraum

Ringnut

Durchgangsöffnung

Ringnut

Sicherungsring

Ringnut

Anschlag

Durchgangsöffnung

Anschlag

Außendurchmesser

Außendurchmesser