Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit einer elektrohydraulischen Ventilsteue rung einer Brennkraftmaschine, umfassend:

- ein Hydraulikgehäuse mit einer Aufnahmeöffnung,

- eine mit der Wandung der Aufnahmeöffnung selbstverstemmte Kolbenführung

- und einen in der Kolbenführung axialbeweglich geführten Pumpenkolben.

Brennkraftmaschinen mit elektrohydraulischer Ventilsteuerung, bei der die wesent- liehen, für die hydraulische Übertragung von geberseitigen Nockenerhebungen auf die nehmerseitigen Gaswechselventile erforderlichen Komponenten in einer vor montierten und am Zylinderkopf befestigten Hydraulikeinheit angeordnet sind, sind seit mehreren Jahren beim Automobilhersteller FIAT unter der Bezeichnung ^' Mul tiair ^' in Großserie.

Die den geberseitigen Pumpenkolben lagernde Kolbenführung kann - wie in der DE 10 2006 008 676 A1 vorgeschlagen - in die Aufnahmeöffnung des Hydraulik gehäuses eingeschraubt sein. Alternativ zu dieser Schraubbefestigung soll gemäß DE 10 2011 075 894 A1 die Kolbenführung mit dem Hydraulikgehäuse mittels einer Reibschweißverbindung gefügt werden.

In der DE 10 2010 021 394 A1 und der DE 10 2013 214 651 A1 ist es vorgeschla- gen, die Kolbenführung und das Hydraulikgehäuse mittels plastischer Materialum formung zu fügen. Dabei wird die aus relativ festem Stahlwerkstoff bestehende Kolbenführung in die Aufnahmeöffnung des aus relativ weichem Aluminiumwerk stoff bestehenden Hydraulikgehäuses eingepresst, und das lokal deutliche Über maß der Kolbenführung bewirkt ein Werkstofffließen der Gehäusewandung in äu- ßere Ringnuten der Kolbenführung. Diese nicht zerstörungsfrei lösbare Form schlussverbindung ist aus der Literatur als Selbstverstemmung bekannt.

Die Selbstverstemmung führt zwangsweise zu einer radial einwärtigen Deformati- on der Kolbenführung, so dass deren für die Führung des Pumpenkolbens erfor derliche Zylinderform in unzulässigem Ausmaß beeinträchtigt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydraulikeinheit der vorgenannten Art im Hin- blick auf die Selbstverstemmung konstruktiv zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, dass die Kolbenführung mit einer Außenhülse und einer darin befestigten Innenhülse mehrteilig ist, wobei die Au ßenmantelfläche der Innenhülse und die Innenmantelfläche der Außenhülse im Axialbereich der Selbstverstemmung radial voneinander beabstandet sind.

Erfindungsgemäß kann die verstemmbedingte Verformung der Kolbenführung auf einfache Weise in dem radialen Zwischenraum zwischen der Innenhülse und der Außenhülse aufgenommen werden, ohne die Führungsbohrung der Innenhülse unzulässig zu verformen. Der radiale Abstand zwischen den Mantelflächen kann durch eine oder mehrere Umlaufnuten gebildet sein, die im Axialbereich der Selbstverstemmung an der Außenmantelfläche der Innenhülse und/oder an der Innenmantelfläche der Außenhülse verlaufen. Der radiale Abstand kann optional oder alternativ dadurch gebildet sein, dass die Innenhülse im Axialbereich der Selbstverstemmung eine Fase oder einen Radius als Übergang zwischen deren Außenmantelfläche und deren gehäuseseitiger Axialstirnseite hat.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung und aus den Zeichnungen, die zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Deren Erläuterung geht vom Stand der Technik gemäß den Figuren 1 bis 7 aus. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:

Figur 1 eine bekannte Hydraulikeinheit einer elektrohydraulischen Ventilsteue rung in perspektivischer Darstellung; Figur 2 einen Querschnitt durch die Hydraulikeinheit entlang einer darin mon tierten Gebereinheit;

Figur 3 einen Querschnitt durch die Hydraulikeinheit entlang einer darin mon- tierten Nehmereinheit;

Figur 4 einen Querschnitt durch die Hydraulikeinheit entlang eines darin mon tierten Hydraulikventils; Figur 5 den Querschnitt gemäß Figur 2 mit dem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gebereinheit;

Figur 6 den Querschnitt gemäß Figur 2 mit dem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gebereinheit;

Figur 7 die Verstemmung zwischen dem Hydraulikgehäuse und der Kolbenfüh rung in vergrößerter Darstellung;

Figur 8 das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt;

Figur 9 das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Dar stellung;

Figur 10 das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.

Figur 1 zeigt die Gesamtansicht einer bekannten Hydraulikeinheit 1 , die für den Einbau in einen Zylinderkopf einer Reihenvierzylinder-Brennkraftmaschine mit elektrohydraulischer Ventilsteuerung fertig vormontiert ist. In einem an den Öl kreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossenen Hydraulikgehäuse 2 sind von den Nocken einer nicht dargestellten Nockenwelle angetriebene Gebereinheiten 3 aufgenommen. Auf der den Gebereinheiten 3 gegenüberliegenden Längsseite des Hydraulikgehäuses 2 sind elektromagnetische Hydraulikventile 4 erkennbar. Ein Querschnitt durch eine der baugleichen Gebereinheiten 3 ist in Figur 2 darge stellt. Die Gebereinheit 3 umfasst als Nockenfolger einen auf einem starren Ab stützelement 5 gelenkig gelagerten Schlepphebel 6 mit einer nadelgelagerten Rol le 7 als Nockenabgriffsfläche und einen federbelasteten Pumpenkolben 8, auf den die Nockenerhebung übertragen wird und der einen volumenveränderlichen Druckraum 9 begrenzt. Um die im Druckraum 9 auftretenden Hydraulikmitteldrü cke im Bereich von 200 bar zuzüglich Druckspitzen infolge der Druckpulsationen werkstofftechnisch zu beherrschen, ist das durch einen damit verschraubten Ge häusedeckel 10 verschlossene Hydraulikgehäuse 2 als druckdichtes Aluminium- schmiedeteil ausgeführt. Bei geöffnetem Hydraulikventil 4 ist der Druckraum 9 mit einem Druckentlastungsraum 11 verbunden, der seinerseits von einem federkraft beaufschlagten Kolben 12 eines Druckspeichers begrenzt ist. Ein in das Hydrau likgehäuse 2 eingeschraubter Sensor 13 dient zur Erfassung der Hydraulikmittel temperatur.

In Figur 3 ist eine Nehmereinheit 14 zur Betätigung eines der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine erkennbar. Die Nehmereinheit 14 steht mit dem Pumpen kolben 8 der Gebereinheit 3 über Kanäle 15 gemäß Figur 2 und 16 gemäß Figur 3 in hydraulischer Wirkverbindung und umfasst ein in das Hydraulikgehäuse 2 ein- geschraubtes Nehmergehäuse 17, einen darin axialbeweglich geführten und den Druckraum 9 begrenzenden Nehmerkolben 18, ein zwischen dem Nehmerkolben 18 und dem Gaswechselventil eingespanntes hydraulisches Ventilspielausgleich selement 19 sowie eine hydraulische Ventilbremse 20. Diese gewährleistet ein definiertes Abbremsen und sanftes Schließen des während der Hubphase von der zugehörigen Nockenerhebung hydraulisch entkoppelten und durch dessen Ventil feder in Schließrichtung beaufschlagten Gaswechselventils, während bei geöffne tem Hydraulikventil 4 ein schnelles Abströmen von Hydraulikmittel aus dem Druck raum 9 in den Druckentlastungsraum 11 (s. Figur 2) erfolgt. Die Trennung des Druckraums 9 vom Druckentlastungsraum 11 durch das Hyd raulikventil 4 geht aus dem in Figur 4 dargestellten Querschnitt entlang des Hyd raulikventils 4 hervor. Die Kanäle 15 (s. Figur 2) und 16 (s. Figur 3) sind über eine am Hydraulikventil 4 verlaufende Ringnut 21 hydraulisch miteinander verbunden, so dass die Ringnut 21 ebenso wie die Kanäle 15 und 16 Bestandteil des Druck raums 9 (s. Figur 2) sind. Im geöffneten Zustand lässt das Hydraulikventil 4 ein Überströmen von Hydraulikmittel aus dem Druckraum 9 in den Druckentlastungs raum 11 und zurück über eine den Druckentlastungsraum 11 mit der Ringnut 21 verbindende Bohrung 22 zu.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen andere bekannte Ausführungen mit (geberseitigen) Nockenfolgern, die als Tassenstößel 23 mit Gleit- bzw. Rollenabgriff ausgebildet und mit einem Tassenhemd 24 in einer Stößelführung 25 des Hydraulikgehäuses 2 axialbeweglich geführt.

Bei dem Tassenstößel 23 mit Gleitabgriff gemäß Figur 5 geht das Tassenhemd 24 von einem Tassenboden 26 aus, dessen Außenseite die Nockenabgriffsfläche bildet und dessen Innenseite einen Boden 27 des Pumpenkolbens 8 betätigt. Zum Druckausgleich des Stößelinneren ist der Tassenboden 26 von zwei Öffnungen 28 durchsetzt.

Bei dem Tassenstößel 23 mit Rollenabgriff gemäß Figur 6 ist die Nockenabgriffs fläche eine reibungsarm nadelgelagerte Nockenrolle 7, die im Tassenhemd 24 achsgelagert ist. Die Betätigung des Pumpenkolbens 8 erfolgt durch einen Zwi schenboden 29 mit einem das Tassenhemd 24 radial überragenden Vorsprung 30, der den Tassenstößel 23 in einer Längsnut 31 der Stößelführung 25 gegen Ver drehen sichert. Bei der Gebereinheit 3 in Figur 2 ist der Pumpenkolben 8 in einer in das Hydrau likgehäuse 2 eingeschraubten Kolbenführung 32 axialbeweglich geführt. Um die damit verbundenen Nachteile und Risiken dieser Befestigungsart hinsichtlich des hohen Herstell- und Montageaufwands bzw. eines vorzeitigen Lösens der Schraubverbindung zu umgehen, ist diese durch die in den Figuren 5 bis 7 darge- stellte Selbstverstemmung der Kolbenführung 32 im Hydraulikgehäuse 2 ersetzt. Bei diesem an sich bekannten Fügeverfahren bestehen die beiden zu fügenden Partner aus Werkstoffen unterschiedlicher Festigkeit, nämlich die Kolbenführung 32 aus Stahl und das Hydraulikgehäuse 2 aus relativ weichem Aluminium. Wie es aus der vergrößerten Darstellung in Figur 7 deutlich wird, weist das Hydraulikge häuse 2 eine im Durchmesser gestufte Aufnahmeöffnung 33 für die ebenfalls im Durchmesser gestufte Kolbenführung 32 auf. Dabei überlappen sich die Durch messer vor dem Fügeprozess lokal so stark, dass beim Einpressen der Kolbenfüh- rung 32 in die Aufnahmeöffnung 33 deren Wandung in äußere Ringnuten 34 und 35 der Kolbenführung 32 fließt und diese unlösbar formschlüssig in der Aufnah meöffnung 33 des Hydraulikgehäuses 2 befestigt.

Wie ferner in den Figuren 5 und 6 erkennbar, steht jeweils die Kolbenführung 32 gegenüber der Aufnahmeöffnung 33 hervor und begrenzt gemeinsam mit der Stö ßelführung 25 einen Ringraum 36, in den das der Nockenerhebung folgende Tas senhemd 24 eintaucht. Die den Pumpenkolben 8 belastende Rückstellfeder 37 ist innerhalb des Pumpenkolbens 8 und der Kolbenführung 32 angeordnet und stützt sich einerseits am offenen Boden 38 der Kolbenführung 32 und andererseits am geschlossenen Boden 27 des Pumpenkolbens 8 ab. Durch diese Anordnung und durch die gegenüber Figur 2 entgegengerichtete Orientierung der offenen Seite des hohlzylindrischen Pumpenkolbens 8 zum Druckraum 9 hin kann die Länge der Rückstellfeder 37 zugunsten einer verbesserten Federkennlinie maximiert werden. Als auswärtige Hubbegrenzung des Pumpenkolbens 8 gegenüber der Kolbenfüh rung 32 dient ein Sicherungsring 39, gegen den eine Durchmesserstufe 40 des Pumpenkolbens 8 anläuft (siehe Figur 7), wenn dieser nicht mittels des Tassen stößels 23 vom Nocken abgestützt ist. Die in den Figuren 8 bis 10 dargestellten Pumpenkolben 8 haben einen Rollenab griff mit einer Nockenrolle 7, deren Rollenachse 41 unmittelbar im Gehäuse des Pumpenkolbens 8 gelagert ist. Die Verdrehsicherung der Nockenrolle 7 um die Längsachse des Pumpenkolbens 8 erfolgt bei der ersten Ausführung gemäß Figur 8 über einen in der Kolbenführung 32 quer eingepressten Verdrehsicherungsstift 42, dessen innerer Endabschnitt in eine Längsnut 43 des Pumpenkolbens 8 ein greift. Bei der zweiten Ausführung gemäß den Figuren 9 und 10 ist die Verdrehsi cherung des Pumpenkolbens 8 durch eine im wesentlichen C-förmige Feder klammer 44 gebildet, deren Schenkel um die Kolbenführung 32 elastisch herum geschnappt und durch einen radial einwärtigen Vorsprung 45 verbunden sind, der die Kolbenführung 32 quer durchsetzt und ebenfalls in eine Längsnut 43 des Pumpenkolbens 8 eingreift. Die den Pumpenkolben 8 belastende Rückstellfeder 37 ist bei der ersten Ausfüh rung gemäß Figur 8 zwischen einem am Pumpenkolben 8 außen abgestützten Federteller 46 einerseits und dem Hydraulikgehäuse 2 andererseits eingespannt, wobei die Rückstellfeder 37 den Pumpenkolben 8 und die Kolbenführung 32 um schließt. Das gehäuseseitige Ende des Pumpenkolbens 8 ist zwecks Erhöhung der hydraulischen Steifigkeit mit einer darin eingepressten Kugel 51 verschlossen.

Bei der zweiten Ausführung gemäß den Figuren 9 und 10 erfolgt die Befederung des Pumpenkolbens 8 durch die in dessen Innern angeordnete Rückstellfeder 37. Der Verdrehsicherungsstift 42 und die Federklammer 44 dienen nicht nur als Ver drehsicherung, sondern auch als Transportsicherung, die bei Abwesenheit der Nockenwelle den Pumpenkolben 8 entgegen der Rückstellfederkraft verliersicher in der Kolbenführung 32 hält. Im Falle der zweiten Ausführung gemäß den Figuren 9 und 10 hält die Verliersicherung die dort dargestellten Komponenten als vormon- tierte und -geprüfte Gebereinheit 3 zusammen, die dann mit einem Hydraulikge häuse 2 verstemmt wird.

Erfindungsgemäß ist die Kolbenführung 32 mit einer Außenhülse 47 und einer darin befestigten und vorliegend eingepressten Innenhülse 48 mehrteilig ausge- führt. Dies ermöglicht es, im Axialbereich der Selbstverstemmung, d.h. im axialen Bereich der (einzigen) Ringnut 34 gemäß Figur 8 bzw. Ringnuten 34 und 35 ge mäß Figur 10 die Außenmantelfläche der Innenhülse 48 von der Innenmantelflä che der Außenhülse 47 radial zu beabstanden. Der radiale Abstand der beiden Mantelflächen liegt zumindest vor der Selbstverstemmung vor und ist so bemes- sen, dass die mit dem Verstemmen der Aufnahmeöffnung 33 unvermeidlich ein hergehende, radiale Deformation der Außenhülse 47 nicht oder nicht wesentlich auf die Innenhülse 48 übertragen wird und folglich deren Innenmantelfläche die für die exakte Führung des Pumpenkolbens 8 erforderliche Zylinderform mit kleinem und eng toleriertem Führungsspiel beibehält.

Der radiale Abstand ist bei der ersten Ausführung gemäß Figur 8 durch eine Fase 49 (alternativ einen Radius) gebildet, die im Axialbereich der Ringnut 34 als Über- gang zwischen der Außenmantelfläche und der gehäuseseitigen Axialstirnseite der Innenhülse 48 dient.

Bei der zweiten Ausführung gemäß den Figuren 9 und 10 ist der radiale Abstand der beiden Mantelflächen im Bereich der (ersten) Ringnut 34 durch eine Umlaufnut 50 an der Innenmantelfläche der Außenhülse 47 und im Bereich der (zweiten)

Ringnut 35 ebenfalls durch eine Fase 49 an der Außenmantelfläche der Innenhül se 48 gebildet.

Die erfindungsgemäße Kolbenführung 32 ist zugunsten möglichst niedriger Her- stellkosten so konstruiert, dass lediglich die Innenhülse 48 die im Hinblick auf die Axialführung des Pumpenkolbens 8 erforderliche Oberflächenverschleißfestigkeit aufweist und zu diesem Zweck gehärtet ist. Die ebenfalls aus Stahlwerkstoff be stehende Außenhülse 47 ist hingegen wärmebehandlungsfrei hergestellt und folg lich nicht gehärtet.

Bezugszahlenliste

1 Hydraulikeinheit

2 Flydraulikgehäuse

3 Gebereinheit

4 Hydraulikventil

5 Abstützelement

6 Schlepphebel

7 Rolle

8 Pumpenkolben

9 Druckraum

10 Gehäusedeckel

11 Druckentlastungsraum 12 Druckspeicherkolben

13 Temperatursensor

14 Nehmereinheit

15 Kanal

16 Kanal

17 Nehmergehäuse

18 Nehmerkolben

19 Ventilspielausgleichselement

20 Ventilbremse

21 Ringnut

22 Bohrung

23 Tassenstößel

24 Tassenhemd

25 Stößelführung

26 Tassenboden

27 Boden des Pumpenkolbens

28 Öffnung im Tassenboden

29 Zwischenboden

30 Vorsprung am Zwischenboden 31 Längsnut der Stößelführung

32 Kolbenführung

33 Aufnahmeöffnung

34 Ringnut

35 Ringnut

36 Ringraum

37 Rückstellfeder

38 Boden der Kolbenführung

39 Sicherungsring

40 Durchmesserstufe

41 Rollenachse

42 Verdrehsicherungsstift

43 Längsnut

44 Federklammer 45 Vorsprung

46 Federteller

47 Außenhülse

48 Innenhülse 49 Fase

50 Umlaufnut

51 Kugel