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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
hydraulischen Stößel zur Aufnahme von Spiel zwischen einem
Antriebsnocken und dem Schaft eines Ventils, und zwar
sobald wie möglich nach einem Start, sogar nach einer
gewissen Ruheperiode eines Verbrennungsmotors.
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Bekannte hydraulische Stößel weisen im wesentlichen einen
ersten, äußeren Teil und einen zweiten, inneren Teil auf,
wobei der erste, äußere Teil mit dem Antriebsnocken in
Eingriff steht und ein inneres Reservoir, wo sich das Öl
sammelt, und ein äußeres Reservoir aufweist, das mit dem
inneren Reservoir über eine Öffnung verbunden ist, und
wobei der zweite, innere Teil innerhalb des ersten Teils
teleskopartig gleitet und mit dem Ventilschaft in Kontakt
steht, wobei diese teleskopartige Anordnung des ersten
Teils innerhalb des zweiten Teils eine Hochdruckkammer
mit variabler Kapazität vorsieht, die auf unidirektionale
Weise mit dem inneren Reservoir in Verbindung steht, zum
Beispiel über ein Kugelventil.
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Einer der Nachteile dieser Art von Stößel ist die
Tatsache, daß, wenn der Motor für einige Zeit abgeschaltet
gewesen ist, das Öl aus der Hochdruckkammer zu dem äußeren
Reservoir abläuft, indem es durch ein Leckgebiet
hindurchgeht, was zum Kollaps der teleskopartigen Anordnung
führt. Daher kann, wenn der Motor wieder gestartet wird,
wegen der Expansion die Ölmenge, die die Hochdruckkammer
erreicht, ungenügend sein. Dies rührt von der Tatsache
her, daß, obwohl ein Einweg-Kugelventil zwischen dem
inneren Reservoir und der Hochdruckkammer vorgesehen ist,
Öl aus der Hochdruckkammer wegsickert, wenn der Motor
abgeschaltet ist, und zwar durch ein Leckgebiet zwischen
der Außenoberfläche des inneren Kolbens, der mit dem
äußeren Reservoir in Kontakt steht, und der Innenoberfläche
der Führungswand, die in der Gleithülse vorgesehen ist,
was zum Kollaps der zwei teleskopischen Teile des Stößels
führt. Als Ergebnis kann ein Spiel vorhanden sein
zwischen dem Stößel und dem Nocken und zwischen dem Stößel
und dem Ventilschaft, wobei solch ein Spiel Geräusch
verursacht, wenn der Motor angelassen wird, und wobei das
Geräusch andauert, bis das Spiel aufgenommen wird
dadurch, daß die Hochdruckkammer wieder mit Öl gefüllt
wird.
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Bekannte hydraulische Stößel haben einen weiteren
Nachteil, der sich aus dem Vorherigen ergibt. Tatsächlich
kann das Öl des Schmierkreises, das sich zuerst in dem
äußeren Reservoir und dann in dem inneren Reservoir
sammelt, Luftblasen enthalten, die mit dem Öl in die
Hochdruckkammer weitergeleitet werden, wenn der Druck in
letzterer vermindert wird. Daher wird das Vorhandensein
von Öl in der Hochdruckkammer vermindert, selbst wenn der
Motor wieder tätig ist und daher kann das unerwünschte
Spiel innerhalb des Stößels weiterhin vorhanden sein.
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DE-A-3 418 707 des Standes der Technik zeigt in Fig. 1
eine Leitung zwischen einer Leckregion und einem inneren
Reservoir. Deren Funktion ist nicht beschrieben, aber
diese Leitung könnte nichts dazu beitragen, die obigen
Probleme zu lösen. DE-A-1 808 000 legt in Fig. 1 und in
der Beschreibung kein inneres oder zentrales Reservoir
als solches nahe, aber der normale Speisepfad des
hydraulischen Strömungsmittels verläuft nach innen von einem
äußeren ringförmigen Reservoir über einen Leckpfad in
eine ringförmige Speisenut (nicht ein inneres Reservoir)
und dann über eine axiale Leitung zu einer
Hochdruckkammer ohne Möglichkeit des Ablassens von
Luftblasen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Stand der
Technik gemäß
DE-A-3 418 707 im Oberbegriff des Anspruchs 1
beschrieben.
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Um den Nachteil, daß Luftblasen in der Hochdruckkammer
vorhanden sind, zu minimieren und um eine schnelle
Anpassung des Spiels des Stößels durch Füllen der
Hochdruckkammer mit Öl nach dem Start vörzusehen, wird daher
gemäß einem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung eine
diagonale Leitung zwischen dem inneren Reservoir und dem
Durchblasring vorgesehen, die einen Bypaß zu dem
Kugelventil bilden kann, jedoch nur wenn die zwei
teleskopartigen Teile des Stößels teleskopartig zusammengefügt
sind, wobei die Hochdruckkammer kollabiert ist, wobei
diese Leitung unter normalen Betriebsbedingungen fast
geschlossen ist, wenn die Hochdruckkammer nicht kollabiert
ist.
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Wenn die Diagonalleitung offen ist, kann das Öl das
innere Reservoir eher als das äußere Reservoir schnell
erreichen und ebenso schnell kann die Luft herauskommen,
wodurch die Zeitspanne minimiert wird, während der der
Motor geräuschvoll oder laut ist, sobald er angelassen
wird, nachdem er eine lange Zeit ausgeschaltet gewesen
ist, oder nach einer großen Anzahl wiederholter Starts.
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Gemäß einer Option ist auch eine schützende oder
abschirmende Membran vorgesehen, die am Einlaß oder am
oberen Ende des inneren Reservoirs angeordnet ist und die
eine kleine zentrale Bohrung aufweist, um zu gestatten,
daß das Öl dahindurchgehen kann. Durch diese Membran wird
alles Öl vom Ablaufen aus dem inneren Reservoir
aufgehalten, wenn die Ölpumpe für einige Zeit nicht in Betrieb
ist und das Auto oder der Motor in einer Schräglage ist.
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Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 einen Schnitt des hydraulischen Stößels der
vorliegenden Erfindung.
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Ein bekannter hydraulischer Stößel weist einen äußeren
Teil 10, einen inneren Teil 12 und ein inneres Reservoir
16 eingefügt in den inneren Teil 12 auf. Zwischen diesen
Teilen 10 und 12 ist ein äußeres Reservoir 14 definiert.
Zwischen dem inneren Teil 12 und dem inneren Reservoir 16
ist eine Hochdruckkammer 18 definiert. Schmieröl, das aus
dem Schmierkreis herkommt, tritt in das äußere Reservoir
14 über eine Öffnung 20 ein. Von dem äußeren Reservoir 14
bewegt sich das Öl in das innere Reservoir 16 über eine
Öffnung oder Apertur 36, die in einer Membran 38
vorgesehen ist, oder durch direktes Fließen in das innere
Reservoir 16, falls die Membran 38 nicht vorgesehen ist.
Die Funktion der wahlweise vorgesehen Membran 38 wird
hierin später erklärt. Von dem inneren Reservoir 16
fließt das Öl in die Hochdruckkammer 18 als ein Ergebnis
einer Relativbewegung zwischen dem inneren Teil 12 und
dem inneren Reservoir 16, d. h. zwischen einer Wand 14
des inneren Teils 12 und einer Wand 42 des inneren
Reservoirs 16, wodurch sich ein Einweg-Rückschlagventil oder
Kugelventil 44 öffnet, wie es im Stande der Technik
bekannt ist.
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In bekannten hydraulischen Stößeln neigt das Öl, wenn der
Motor für eine gewisse Zeitspanne ausgeschaltet ist,
dazu, durch eine Durchblas- oder Leckregion 48
wegzusickern, die zwischen der Innenoberfläche der Wand 40 des
inneren Teils 12 und der Außenoberfläche der Wand 42 des
inneren Reservoirs 16 gebildet ist. Mit der Zeit oder
nach wiederholten Starts verliert das innere Reservoir 16
durch die Pumpwirkung genug Öl an die Kammer 18 und dann
hinaus zur Kammer 14, um ungenügend gefüllt zu werden für
ein ordnungsgemäßes Speisen der Kammer 18. Dies bewirkt
schließlich einen Lufteintritt und Spiel zwischen dem
Nocken und einer Außenoberfläche 50 des äußeren Teils 10
und/oder zwischen der unteren Oberfläche des inneren
Teils 12 und dem oberen Ende des Ventilschafts des
Verbrennungsmotors. Wenn der Motor eingeschaltet wird,
besteht das Spiel weiterhin für eine gewisse Zeitspanne und
daher ist der Stößel ziemlich geräuschvoll oder laut, bis
die ausgefahrene Hochdruckkammer 18 wieder adeguat mit Öl
gefüllt ist.
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Um diesen Nachteil zu überwinden, ist im bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine
diagonale Leitung 46 vorgesehen in der Dicke des Bodens des
inneren Reservoirs 16, wobei sich das eine Ende dieser
Leitung 46 normalerweise in die Ölleckregion 48 öffnet,
und wobei sich das andere Ende dieser Leitung 46 in das
innere Reservoir 16 öffnet. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel ist die Leitung 46 unter einem Winkel α von
ungefähr 35º bezüglich der vertikalen Ebene angeordnet.
Jedwede Luft, die unerwünschterweise in dem Öl der
Hochdruckkammer vorhanden ist, kann normalerweise durch diese
Leitung in ein nicht-kritisches Gebiet fließen, was es
erleichtert, daß genügend Öl mit einem Minimum an
Luftblasen die Hochdruckkammer 18 erreicht und besetzt. Ein
noch wichtigerer Vorteil ist der, daß dank dieser Leitung
46, wenn der Motor in einem Zustand eingeschaltet wird,
in dem das innere Reservoir unter dem Ventilfederdruck
kollabiert ist, das untere Ende der Leitung 46 derart
angeordnet ist, daß es nicht mehr in Verbindung mit der
Leckregion 48 steht, sondern stattdessen mit einem
ringförmigen Raum, der durch eine Ausnehmung (Nut) 52 in der
Innenwand des äußeren Teils 12 vorgesehen ist. Daher kann
nach einem Kollaps das Öl direkt und schnell von dem
inneren Reservoir 16 in die Kammer 18 fließen unter
ständiger Umgehung für eine gewisse Periode des Kugelventils
44, das sich nur zyklisch öffnet und schließt, und kann
relativ schnell die Kammer 18 füllen. Folglich steigt das
innere Reservoir 16 und somit die Außenoberfläche 50 des
äußeren Teils 10, das bald einen perfekten Kontakt mit
dem Nocken aufrechterhält, und daher wird das Spiel des
Nockens schnell aufgenommen und ausgeglichen. Ein
weiterer wichtiger Vorteil ist die Tatsache, daß das Öl, das
aus der Hochdruckkammer während der Kollapsphase
abgelaufen ist, direkt in das innere Reservoir zurückkehren kann
anstatt zuerst über das Leckgebiet 48 zu dem äußeren
Reservoir zu lecken.
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Sobald die Kollapsphase vorbei ist, hört der Auslaß der
Diagonalleitung 46 auf, mit dem durch die Nut 52
vorgesehenen ringförmigen Raum in Verbindung zu stehen, und
daher kann das Öl normal von dem inneren Reservoir 16 zu
der Kammer 18 fließen, und zwar nur über das Kugelventil
44 mit Ausnahme eines leichten Leckens, was herkömmlich
ist, aber das Öl wird weiterhin teilweise wieder von der
Kammer 18 zu dem inneren Reservoir 16 zirkuliert anstatt
vollständig zur Kammer 14.
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Darüber hinaus neigt das Öl unter gewissen Bedingungen
und Konstruktionen, zum Beispiel, wenn ein Fahrzeug mit
einem Motor vorübergehend in einer nicht-horizontalen
Position ist, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug an
einer Steigung befindet oder mit einer Seite auf einem
unterschiedlichen Niveau von der anderen, oder bei
geneigtem Motoreneinbau, dazu, bei einem Stößel des Standes
der Technik schnell aus dem inneren Reservoir abzulaufen.
Das wahlweise Vorsehen der Membran 38, die auf dem
offenen oberen Ende des oberen Reservoirs 16 angeordnet
ist, verlangsamt und verhindert, daß alles Öl abläuft,
wogegen ihre Öffnung 36 gestattet, daß das Öl von dem
äußeren Reservoir unter Druck in das innere Reservoir 16
strömt. Die Membran wirkt somit dem Kollaps der
teleskopartigen Teile, der durch das Weglaufen von Öl
hervorgerufen wird, entgegen oder verhindert ihn