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EP2060755A2 - Baueinheit eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Baueinheit eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
EP2060755A2
EP2060755A2 EP08167286A EP08167286A EP2060755A2 EP 2060755 A2 EP2060755 A2 EP 2060755A2 EP 08167286 A EP08167286 A EP 08167286A EP 08167286 A EP08167286 A EP 08167286A EP 2060755 A2 EP2060755 A2 EP 2060755A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recess
housing
assembly according
slave
flange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP08167286A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2060755B1 (de
EP2060755A3 (de
Inventor
Calin Petru Itoafa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG, Schaeffler KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2060755A2 publication Critical patent/EP2060755A2/de
Publication of EP2060755A3 publication Critical patent/EP2060755A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2060755B1 publication Critical patent/EP2060755B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a structural unit of a valve train of an internal combustion engine with hydraulically variable gas exchange valve actuation.
  • the structural unit comprises a housing with a recess, a receiver housing fixedly fitted in the recess and a slave piston axially movably mounted in a bore of the slave housing. This acts on the one hand with a gas exchange valve and limits the other hand, extending in the bore receiving chamber, wherein the radially oriented by the wall of the recess slave housing has a bottom of the recess facing end face with a sealing surface which is at least indirectly clamped against the bottom of the recess.
  • Such a unit is considered from the considered generic EP 1 344 900 B1 previously known.
  • the structural unit proposed therein is a housing which can be mounted in the cylinder head of the internal combustion engine for receiving specific components of a hydraulic valve train, which are required for the variable transmission of a cam lift to the gas exchange valve according to the known lost-motion principle.
  • these components are an encoder housing with a guided therein and a donor chamber limiting master piston as nocken workedem drive, the valve-side slave housing with the slave piston as valve-side output, connected to the master chamber and the slave chamber, electrically controllable hydraulic valve for time-variable Abêtn of Hydraulic fluid from the chambers and a pressure accumulator for intermediate storage of the hydraulic fluid.
  • the receiver housing firmly fitted in the recess of the housing radially aligns with its outer lateral surface in the wall of the recess, so that the wall run tolerances of the bottom of the recess and / or on the outer circumferential surface the bearing of the driver housing related tolerances lead from the end face to a local gap between the frontal sealing surface on the front side and the bottom, the gap in turn causes an undefined outflow of hydraulic fluid from the slave chamber at the time of valve closing operation.
  • the gap could be closed as a precaution by further axial compression of the slave housing in the recess, but there would be the increased risk of unacceptably high deformation of the slave piston bearing hole and thus a jamming of the slave piston in the bore.
  • this problem would be exacerbated by housing and Nehmergeophusetechnik with different thermal expansion coefficients, for example, the housing would consist of an aluminum material with relatively high thermal expansion and the slave housing made of a steel material with relatively low thermal expansion and consequently the front of the slave housing at very low temperatures additionally would be clamped against the bottom of the recess.
  • the present invention is therefore based on the object, a structural unit of the type mentioned in such a way that the above-mentioned disadvantage is eliminated by simple means. Accordingly, the assembly should be such that even with deficient and therefore less expensive manufacturable component tolerances of the effluent during the final closing phase of the gas exchange valve from the slave chamber hydraulic fluid flow is displaced only over the defined cross section of the hydraulic valve brake.
  • this object is achieved in that in the voltage flow between the end face of the slave housing and the bottom of the recess at least one gap compensation element with predetermined axial deformability to achieve an at least almost complete sealing effect of the sealing surface is arranged.
  • all component surfaces clamped between the end face of the slave housing and the bottom of the recess should be braced against each other by elastic and possibly plastic deformation of the gap compensation element, at least as far as possible.
  • the gap compensation element may be, on the one hand, a component clamped between the end face of the slave housing and the bottom of the recess or the front side or the bottom itself, each with a specific surface design having a predetermined surface area elastic and optional plastic deformability is provided. On the other hand, it can also be a component which has only a predetermined elastic and optionally plastic deformability.
  • FIG. 1 Shown is an output-side section of a structural unit of a valve train of an internal combustion engine with hydraulically variable gas exchange valve actuation, which is known to those skilled in the art, for example from the cited document cited.
  • the preassembled and arranged in a cylinder head of the internal combustion engine assembly 1 comprises a housing 2 made of aluminum material, arranged in a hollow cylindrical recess 3 of the housing 2
  • the slave housing 6 made of steel material and a slave piston 6 axially movably mounted in a bore 5 of the slave housing 6.
  • the slave piston 6, which is designed in several parts with a pressure piece 7 and a hydraulic valve play compensation element, interacts with a gas exchange valve 9 subjected to force in the closing direction and limits one with hydraulic fluid filled receiving chamber 10 which communicates hydraulically with a drive-side donor chamber 13 in the known stroke of the slave piston 6 and the gas exchange valve 9 in a known manner via channels 11 in the slave housing 4 and a 10 opening in the direction of the slave chamber 10 check valve.
  • the check valve 12 is part of an attached to the slave housing 4 and the slave chamber 10 limiting cap member 14, which is formed with an outer cap 15, an inner cap 16 inserted therein and a movably disposed between the outer cap 15 and the inner cap 16 and designed as a ball check valve body 17 in several parts is.
  • the cap member 14 is still an optional component of the assembly 1, as a valve distal end face 18 of the slave housing 4 may alternatively be clamped directly against a bottom 19 of the recess 3.
  • FIG. 8 clarified, in which the structural conditions of the unit without inventive gap compensation element are shown enlarged.
  • the undesired change in cross section may be, in particular, a wedge-shaped gap 22 between the valve-distal end face 18 of the slave housing 4 and a flange 23 of the cap element 14, which is greatly exaggerated here.
  • the gap 22 is caused by geometric discontinuities due to unavoidable component tolerances and concretely by perpendicularity deviations of the slave housing 4 and the recess 3 in the housing 2.
  • the end face 18 of the slave housing 4 is not ideally perpendicular to its outer lateral surface 24 and / or the bottom 19 of the recess 3 is not ideally perpendicular to the wall 25. Since the by means of screwing and / or pressing firmly in the recess 3 fitted slave housing aligned with its outer circumferential surface 24 on the wall 25 of the recess 3 radially, run in the general case, the end face 18 facing surface 26 of the bottom 19 and extending on the end face 18 of the slave housing 4 sealing surface 27 is not parallel to each other.
  • the biasing force is so high that it seals the flange 23 at all occurring pressure conditions in the slave chamber 10 plane-parallel against the sealing surface 27th (please refer FIG. 8 ) of the slave housing 4.
  • the illustrated individual spring may be, for example, a disc spring package or a helical spring.
  • FIGS. 2 and 3 are each formed as a ring 29 and 30 formed gap compensation elements, which are also clamped between the bottom 19 of the recess 3 and the flange 23 of the cap member 14.
  • the rings 29, 30 differ in their cross-sectional shape, wherein the ring 29 is a rectangular ring, while the ring 30 has a circular or oval cross-section.
  • the cross-sectional shapes mentioned refer to the undeformed state of the rings 29, 30, ie, when the housing 4 is not yet fitted in the housing 2.
  • Elastomeric materials as well as metallic materials, such as aluminum or low-alloyed steels, may be provided as annular materials.
  • the gap compensation element is a radially height-adjustable squeeze contour 31, which is formed as a circumferential bead on a sealing surface 27 facing surface 26 'of the bottom 19 itself.
  • the flange 23 of the cap member 14 is clamped with flat end faces 32 and 33 between the end face 18 of the slave housing 4 and the bottom 19 and the bottom end face 32, the bead 31 elastically and possibly plastically deformed, has a different cap member 14 'according to FIG. 5 a the bottom just formed 19 of the recess 3 facing end face 32 'with a radially height-adjustable squeezing contour 34 as a gap compensation element.
  • the crimping contour 34 of the flange 23 is formed as a circumferential bead, which is clamped under elastic and possibly plastic deformation against the bottom 19 of the recess 3.
  • cap member 14 has a valve-side, ie the sealing surface 27 of the slave housing 4 facing end face 33" of the flange 23 a radially height-adjustable, circumferential crimping contour 35 as a gap compensation element.
  • the squeeze contour 35 is formed as a flat or spherical shaped and the flange 23 in this exaggerated representation outwardly tapering chamfer.
  • the sealing surface 27 of the slave housing 4 has a radially height-adjustable crimping contour 36 as a gap compensation element.
  • This squeezing contour 36 is likewise a chamfer formed on the entire end face 18 in a plane or convex manner and sloping radially outward.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Baueinheit (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit hydraulisch variabler Gaswechselventilbetätigung, umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Ausnehmung (3), ein fest darin eingepasstes Nehmergehäuse (4) und einen in einer Bohrung (5) des Nehmergehäuses axialbeweglich gelagerten Nehmerkolben (6), der einerseits mit einem Gaswechselventil (9) zusammenwirkt und andererseits eine in der Bohrung verlaufende Nehmerkammer (10) begrenzt, wobei das durch die Wandung (25) der Ausnehmung radial ausgerichtete Nehmergehäuse eine einem Boden (19) der Ausnehmung zugewandte Stirnseite (18) mit einer Dichtfläche (27) aufweist, die zumindest mittelbar gegen den Boden verspannt ist. Dabei soll im Spannungsfluss zwischen der Stirnseite und dem Boden zumindest ein Spaltausgleichselement mit vorbestimmter axialer Verformbarkeit zur Erzielung einer wenigstens nahezu vollständigen Dichtwirkung der Dichtfläche angeordnet sein.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Baueinheit eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit hydraulisch variabler Gaswechselventilbetätigung. Die Baueinheit umfasst ein Gehäuse mit einer Ausnehmung, ein fest in der Ausnehmung eingepasstes Nehmergehäuse und einen in einer Bohrung des Nehmergehäuses axialbeweglich gelagerten Nehmerkolben. Dieser wirkt einerseits mit einem Gaswechselventil zusammen und begrenzt andererseits eine in der Bohrung verlaufende Nehmerkammer, wobei das durch die Wandung der Ausnehmung radial ausgerichtete Nehmergehäuse eine einem Boden der Ausnehmung zugewandte Stirnseite mit einer Dichtfläche aufweist, die zumindest mittelbar gegen den Boden der Ausnehmung verspannt ist.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Eine derartige Baueinheit ist aus der als gattungsbildend betrachteten EP 1 344 900 B1 vorbekannt. Bei der dort vorgeschlagenen Baueinheit handelt es sich um ein in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine montierbares Gehäuse zur Aufnahme von spezifischen Komponenten eines hydraulischen Ventiltriebs, welche zur variablen Übertragung eines Nockenhubs auf das Gaswechselventil nach dem bekannten Lost-Motion-Prinzip erforderlich sind. Konkret handelt es sich bei diesen Komponenten um ein Gebergehäuse mit einem darin geführten und eine Geberkammer begrenzenden Geberkolben als nockenseitigem Antrieb, das ventilseitige Nehmergehäuse mit dem Nehmerkolben als ventilseitigem Abtrieb, ein an die Geberkammer und die Nehmerkammer angeschlossenes, elektrisch ansteuerbares Hydraulikventil zum zeitlich variablen Absteuern von Hydraulikmittel aus den Kammern sowie um einen Druckspeicher zur Zwischenspeicherung des abgesteuerten Hydraulikmittels.
  • Die der nachfolgend beschriebenen Erfindung zugrunde liegende Problematik betrifft die konstruktive Ausgestaltung des ventilseitigen Abtriebs. Hintergrund dieser Problematik ist das Erfordernis, den Schließzeitpunkt des Gaswechselventils unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine unabhängig von der Erhebung des Nockens präzise steuern zu können und dabei mechanisch und akustisch akzeptable Schließgeschwindigkeiten des Gaswechselventils nicht zu überschreiten. Da bekanntlich die Qualität des Ventilschließvorgangs von einem genau dosierten Volumenstrom des Hydraulikmittelstroms abhängt, der in einem engen Zeitfenster kurz vor Erreichen der Ventilschließposition lediglich über eine so genannte hydraulische Ventilbremse in Form einer Drosselstelle aus der Nehmerkammer abfließt, würden ungewollte Undichtigkeiten in der Nehmerkammer zu undefinierten Leckageströmen und folglich zu einer negativen Beeinträchtigung des dann nur noch unzureichend präzise vorher bestimmbaren Ventilschließvorgangs führen.
  • Bei der konstruktiven Ausführung der ventilseitigen Abtriebseite einer Baueinheit gemäß der eingangs zitierten Druckschrift kann jedoch das Risiko derartiger Undichtigkeiten aufgrund von unvermeidbaren Bauteiltoleranzen erheblich sein. Der Grund hierfür ist, dass sich das in der Ausnehmung des Gehäuses fest eingepasste Nehmergehäuse mit seiner Außenmantelfläche in der Wandung der Ausnehmung radial ausrichtet, so dass auf die Wandung bezogene Planlauftoleranzen des Bodens der Ausnehmung und/oder auf die Außenmantelfläche des Nehmergehäuses bezogene Planlauftoleranzen von dessen Stirnseite zu einem lokalen Spalt zwischen der stirnseitigen Dichtfläche auf der Stirnseite und dem Boden führen, wobei der Spalt seinerseits einen undefinierten Abfluss von Hydraulikmittel aus der Nehmerkammer zum Zeitpunkt des Ventilschließvorgangs bewirkt.
  • Zwar könnte der Spalt vorsorglich durch weiteres axiales Verpressen des Nehmergehäuses in die Ausnehmung geschlossen werden, jedoch bestünde dabei das erhöhte Risiko einer unzulässig hohen Deformation der den Nehmerkolben lagernden Bohrung und folglich eines Klemmens des Nehmerkolbens in der Bohrung. Zudem würde diese Problematik durch Gehäuse- und Nehmergehäusewerkstoffe mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verschärft werden, indem beispielsweise das Gehäuse aus einem Aluminiumwerkstoff mit vergleichsweise hoher thermischer Ausdehnung und das Nehmergehäuse aus einem Stahlwerkstoff mit vergleichsweise niedriger thermischer Ausdehnung bestünde und folglich die Stirnseite des Nehmergehäuses bei sehr tiefen Temperaturen zusätzlich gegen den Boden der Ausnehmung verspannt werden würde.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass der vorstehend erläuterte Nachteil mit einfachen Mitteln beseitigt ist. Demnach soll die Baueinheit so beschaffen sein, dass auch bei entfeinerten und folglich kostengünstiger herstellbaren Bauteiltoleranzen der während der finalen Schließphase des Gaswechselventils aus der Nehmerkammer abfließende Hydraulikmittelstrom lediglich über den definierten Querschnitt der hydraulischen Ventilbremse verdrängt wird.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass im Spannungsfluss zwischen der Stirnseite des Nehmergehäuses und dem Boden der Ausnehmung zumindest ein Spaltausgleichselement mit vorbestimmter axialer Verformbarkeit zur Erzielung einer wenigstens nahezu vollständigen Dichtwirkung der Dichtfläche angeordnet ist. Mit anderen Worten sollen alle zwischen der Stirnseite des Nehmergehäuses und dem Boden der Ausnehmung eingespannten Bauteilflächen durch elastische und ggf. plastische Verformung des Spaltausgleichselements zumindest weitestgehend druckdicht gegeneinander verspannt werden.
  • Wie es anhand der nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung deutlich wird, kann es sich bei dem Spaltausgleichselement einerseits um ein zwischen der Stirnseite des Nehmergehäuses und dem Boden der Ausnehmung eingespanntes Bauteil oder um die Stirnseite oder den Boden selbst handeln, wobei jeweils eine spezielle Oberflächengestaltung mit vorbestimmter elastischer und optional plastischer Verformbarkeit vorgesehen ist. Andererseits kann es sich auch um ein Bauteil handeln, das lediglich eine vorbestimmte elastische und optional plastische Verformbarkeit aufweist.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen die Ausführungsbeispiele jeweils anhand eines für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Ausschnitts der Baueinheit teilweise vereinfacht dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen jeweils im Längsschnitt durch das Nehmergehäuse:
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel mit als Spaltausgleichselement dienender Tellerfeder;
    Figur 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel mit als Spaltausgleichselement dienendem rechteckigem Ring;
    Figur 3
    ein drittes Ausführungsbeispiel mit als Spaltausgleichselement dienendem kreisförmigem Ring;
    Figur 4
    ein viertes Ausführungsbeispiel mit als Spaltausgleichselement dienender Quetschkontur am Boden der Ausnehmung;
    Figur 5
    ein fünftes Ausführungsbeispiel mit als Spaltausgleichselement dienender Quetschkontur auf einer bodenseitigen Stirnfläche eines Flansches eines Kappenelements;
    Figur 6
    ein sechstes Ausführungsbeispiel mit als Spaltausgleichselement dienender Quetschkontur auf einer ventilseitigen Stirnfläche eines Flansches eines Kappenelements;
    Figur 7
    ein siebtes Ausführungsbeispiel mit als Spaltausgleichselement dienender Quetschkontur auf der Dichtfläche des Nehmergehäuses und
    Figur 8
    eine als Referenz dienende, nicht erfindungsgemäße Ausführung der Baueinheit gemäß dem Stand der Technik.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 1 offenbart. Dargestellt ist ein abtriebseitiger Ausschnitt einer Baueinheit eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit hydraulisch variabler Gaswechselventilbetätigung, die als solche dem Fachmann beispielsweise aus der eingangs zitierten Druckschrift geläufig ist. Die vormontierte und in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnete Baueinheit 1 umfasst ein Gehäuse 2 aus Aluminiumwerkstoff, ein in einer hohlzylindrischen Ausnehmung 3 des Gehäuses 2 angeordnetes Nehmergehäuse 4 aus Stahlwerkstoff und einen in einer Bohrung 5 des Nehmergehäuses 4 axial beweglich gelagerten Nehmerkolben 6. Der hier mit einem Druckstück 7 und einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement 8 mehrteilig ausgebildete Nehmerkolben 6 wirkt einerseits mit einem in Schließrichtung kraftbeaufschlagten Gaswechselventil 9 zusammen und begrenzt andererseits eine mit Hydraulikmittel gefüllte Nehmerkammer 10, die in der simultanen Hubphase des Nehmerkolbens 6 und des Gaswechselventils 9 in bekannter Art und Weise über Kanäle 11 im Nehmergehäuse 4 und über ein in Richtung der Nehmerkammer 10 öffnendes Rückschlagventil 12 hydraulisch mit einer antriebseitigen Geberkammer 13 kommuniziert.
  • Das Rückschlagventil 12 ist Teil eines auf das Nehmergehäuse 4 aufgesetzten und die Nehmerkammer 10 begrenzenden Kappenelements 14, das mit einer Außenkappe 15, einer darin eingesetzten Innenkappe 16 und einem zwischen der Außenkappe 15 und der Innenkappe 16 beweglich angeordneten und als Kugel ausgebildeten Rückschlagventilkörper 17 mehrteilig ausgebildet ist. Bei dem Kappenelement 14 handelt es sich dennoch um ein nur optionales Bauteil der Baueinheit 1, da eine ventilferne Stirnseite 18 des Nehmergehäuses 4 alternativ auch unmittelbar gegen einen Boden 19 der Ausnehmung 3 verspannt sein kann.
  • Während des Schließvorgangs des Gaswechselventils 9 ist das Rückschlagventil 12 geschlossen, d.h. der Rückschlagventilkörper 17 befindet sich in Anlage an der Außenkappe 15. Nach vollständiger Überdeckung der Kanäle 11 durch das Druckstück 7 ist nur noch ein gedrosseltes Abströmen von Hydraulikmittel aus der Nehmerkammer 10 bei entsprechendem Abbremsen des Gaswechselventils 9 möglich. Das gedrosselte Abströmen des Hydraulikmittels erfolgt sowohl über einen in Figur 3 dargestellten und einen definierten axialen Querschnittsverlauf aufweisenden Schlitz 20 an der Stirnseite 18 des Nehmergehäuses 4 als auch über eine Drosselbohrung 21 mit definiertem Querschnitt im Kappenelement 14. Sowohl der Schlitz 20 als auch die Drosselbohrung 21 dienen bekanntermaßen als Öffnungsquerschnitte einer so genannten hydraulischen Ventilbremse, die einen definierten Schließvorgang des bei hydraulisch variablen Ventiltrieben vom geberseitigen Nockenhub kinematisch entkoppelten Gaswechselventils 9 generieren. Die unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine nicht nur aus Gründen der mechanischen Bauteilbelastung und der Ventiltriebsakustik, sondern auch im Hinblick auf niedrige Schließzeitpunktschwankungen in engen Grenzen einzuhaltende Schließgeschwindigkeit des Gaswechselventils 9 bedingt jedoch einen präzise einzuhaltenden Öffnungsquerschnitt der hydraulischen Ventilbremse sowohl bezüglich der Querschnittsgröße als auch, unter Berücksichtigung des Zusammenspiels mit dem Druckstück 7, bezüglich der axialen Querschnittsposition im Nehmergehäuse 4. Umgekehrt ausgedrückt würden Querschnittsschwankungen der hydraulischen Ventilbremse zu unerwünscht hohen Abweichungen der Schließgeschwindigkeit und/oder des Schließzeitpunkts des Gaswechselventils 9 führen.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Ursache für derartige Querschnittsveränderungen ist in Figur 8 verdeutlicht, in der die konstruktiven Gegebenheiten der Baueinheit ohne erfindungsgemäßes Spaltausgleichselement vergrößert dargestellt sind. Demnach kann es sich bei der unerwünschten Querschnittsveränderung insbesondere um einen hier stark übertrieben dargestellten, keilförmigen Spalt 22 zwischen der ventilfernen Stirnseite 18 des Nehmergehäuses 4 und einem Flansch 23 des Kappenelements 14 handeln. Der Spalt 22 wird durch geometrische Ungänzen infolge unvermeidbarer Bauteiltoleranzen und konkret durch Rechtwinkligkeitsabweichungen des Nehmergehäuses 4 und der Ausnehmung 3 im Gehäuse 2 verursacht. Im einzelnen verläuft die Stirnseite 18 des Nehmergehäuses 4 nicht ideal rechtwinklig zu dessen Außenmantelfläche 24 und/oder der Boden 19 der Ausnehmung 3 nicht ideal rechtwinkelig zu deren Wandung 25. Da sich das mittels Einschrauben und/oder Einpressen fest in der Ausnehmung 3 eingepasste Nehmergehäuse 4 mit seiner Außenmantelfläche 24 an der Wandung 25 der Ausnehmung 3 radial ausrichtet, verlaufen im allgemeinen Fall die der Stirnseite 18 zugewandte Oberfläche 26 des Bodens 19 und eine auf der Stirnseite 18 des Nehmergehäuses 4 verlaufende Dichtfläche 27 nicht parallel zueinander. Ein weiteres Einpressen und/oder Einschrauben des Nehmergehäuses 4 in Richtung des Bodens 19 bei entsprechend lokaler Axialstauchung des Flansches 23 zwecks Schließen des Spaltes 22 wäre zwar theoretisch möglich, würde aber bei nichtprozesssicherem Montagevorgang des Nehmergehäuses 4 die Gefahr einer unzulässig hohen Deformation der Bohrung 5 und folglich eines Klemmens des Nehmerkolbens 6 (siehe Figur 1) in der Bohrung 5 bergen.
  • Erfindungsgemäße Spaltausgleichselemente, die die von der idealen Bauteilgeometrie abweichenden Ungänzen, insbesondere infolge der vorgenannten Rechtwinkligkeitstoleranzen kompensieren und zu einer wenigstens nahezu vollständigen Dichtwirkung der Dichtfläche 27 des Nehmergehäuses 4 führen, sind nachfolgend in verschiedenen Ausgestaltungen anhand der Figuren 1 bis 7 erläutert.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Spaltausgleichselement handelt es sich um eine zwischen dem Boden 19 der Ausnehmung 3 und dem Flansch 23 des Kappenelements 14 eingespannte Tellerfeder 28, deren Vorspannkraft so hoch ist, dass sie den Flansch 23 bei allen auftretenden Druckzuständen in der Nehmerkammer 10 planparallel dichtend gegen die Dichtfläche 27 (siehe Figur 8) des Nehmergehäuses 4 presst. Abweichend von der dargestellten Einzelfeder kann es sich beispielsweise auch um ein Tellerfederpaket oder eine Schraubentellerfeder handeln.
  • In den Figuren 2 und 3 sind jeweils als Ring 29 und 30 ausgebildete Spaltausgleichselemente dargestellt, die ebenfalls zwischen dem Boden 19 der Ausnehmung 3 und dem Flansch 23 des Kappenelements 14 eingespannt sind. Die Ringe 29, 30 unterscheiden sich durch ihre Querschnittsform, wobei es sich beim Ring 29 um einen Rechteckring handelt, während der Ring 30 einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweist. Die genannten Querschnittsformen beziehen sich auf den unverformten Zustand der Ringe 29, 30, d.h. bei noch nicht in das Gehäuse 2 eingepasstem Nehmergehäuse 4. Als Ringwerkstoffe können sowohl Elastomere als auch metallische Werkstoffe, wie beispielsweise Aluminium oder niedrig legierte Stähle vorgesehen sein.
  • Bei dem Spaltausgleichselement gemäß Figur 4 handelt es sich um eine radial höhenveränderliche Quetschkontur 31, die als umlaufende Wulst auf einer der Dichtfläche 27 zugewandten Oberfläche 26' des Bodens 19 selbst ausgebildet ist. Während der Flansch 23 des Kappenelements 14 mit ebenen Stirnflächen 32 und 33 zwischen der Stirnseite 18 des Nehmergehäuses 4 und dem Boden 19 eingespannt ist und die bodenseitige Stirnfläche 32 die Wulst 31 elastisch und ggf. plastisch verformt, weist ein anderes Kappenelement 14' gemäß Figur 5 eine dem eben ausgebildeten Boden 19 der Ausnehmung 3 zugewandte Stirnfläche 32' mit einer radial höhenveränderlichen Quetschkontur 34 als Spaltausgleichselement auf. Analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist die Quetschkontur 34 des Flansches 23 als umlaufende Wulst ausgebildet, die unter elastischer und ggf. plastischer Verformung gegen den Boden 19 der Ausnehmung 3 verspannt ist.
  • Weitere beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind schließlich den Figuren 6 und 7 entnehmbar. Bei einem in Figur 6 dargestellten Kappenelement 14" weist eine ventilseitige, d.h. der Dichtfläche 27 des Nehmergehäuses 4 zugewandte Stirnfläche 33" des Flansches 23 eine radial höhenveränderliche, umlaufende Quetschkontur 35 als Spaltausgleichselement auf. Die Quetschkontur 35 ist als eben oder ballig geformter und den Flansch 23 in hier übertriebener Darstellung nach außen verjüngende Fase ausgebildet.
  • In Figur 7 weist die Dichtfläche 27 des Nehmergehäuses 4 eine radial höhenveränderliche Quetschkontur 36 als Spaltausgleichselement auf. Bei dieser Quetschkontur 36 handelt es sich ebenfalls um eine auf der gesamten Stirnseite 18 eben oder ballig ausgebildete und radial nach außen abfallende Fase. Bei ausgeführten Nehmergehäusen 4 wäre ein Abfall der auch hier übertrieben dargestellten Fase 36 von lediglich 0,1 mm oder kleiner vorzusehen.
    • Liste der Bezugszahlen
    • 1
    Baueinheit
    2
    Gehäuse
    3
    Ausnehmung
    4
    Nehmergehäuse
    5
    Bohrung
    6
    Nehmerkolben
    7
    Druckstück
    8
    hydraulisches Ventilspielausgleichselement
    9
    Gaswechselventil
    10
    Nehmerkammer
    11
    Kanal im Nehmergehäuse
    12
    Rückschlagventil
    13
    Geberkammer
    14
    Kappenelement
    15
    Außenkappe
    16
    Innenkappe
    17
    Rückschlagventilkörper
    18
    Stirnseite des Nehmergehäuses
    19
    Boden der Ausnehmung
    20
    Schlitz im Nehmergehäuse
    21
    Drosselbohrung
    22
    Spalt
    23
    Flansch des Kappenelements
    24
    Außenmantelfläche des Nehmergehäuses
    25
    Wandung der Ausnehmung
    26
    Oberfläche des Bodens
    27
    Dichtfläche des Nehmergehäuses
    28
    Tellerfeder
    29
    Ring
    30
    Ring
    31
    Quetschkontur
    32
    bodenseitige Stirnfläche des Kappenelements
    33
    ventilseitige Stirnfläche des Kappenelements
    34
    Quetschkontur
    35
    Quetschkontur
    36
    Quetschkontur

Claims (15)

  1. Baueinheit (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit hydraulisch variabler Gaswechselventilbetätigung, umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Ausnehmung (3), ein fest in der Ausnehmung (3) eingepasstes Nehmergehäuse (4) und einen in einer Bohrung (5) des Nehmergehäuses (4) axialbeweglich gelagerten Nehmerkolben (6), der einerseits mit einem Gaswechselventil (9) zusammenwirkt und andererseits eine in der Bohrung (5) verlaufende Nehmerkammer (10) begrenzt, wobei das durch die Wandung (25) der Ausnehmung (3) radial ausgerichtete Nehmergehäuse (4) eine einem Boden (19) der Ausnehmung (3) zugewandte Stirnseite (18) mit einer Dichtfläche (27) aufweist, die zumindest mittelbar gegen den Boden (19) der Ausnehmung (3) verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Spannungsfluss zwischen der Stirnseite (18) des Nehmergehäuses (4) und dem Boden (19) der Ausnehmung (3) zumindest ein Spaltausgleichselement mit vorbestimmter axialer Verformbarkeit zur Erzielung einer wenigstens nahezu vollständigen Dichtwirkung der Dichtfläche (27) angeordnet ist.
  2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (27) des Nehmergehäuses (4) eine radial höhenveränderliche Quetschkontur (36) als Spaltausgleichselement aufweist.
  3. Baueinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschkontur (36) des Nehmergehäuses (4) als eben oder ballig geformte, radial nach außen abfallende Fase ausgebildet ist.
  4. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (19) der Ausnehmung (3) eine der Dichtfläche (27) zugewandte Oberfläche (26') mit einer radial höhenveränderlichen Quetschkontur (31) als Spaltausgleichselement aufweist.
  5. Baueinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschkontur (31) des Bodens (19) der Ausnehmung (3) als umlaufende Wulst ausgebildet ist.
  6. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (1) weiterhin ein stirnseitig auf das Nehmergehäuse (4) aufgesetztes und die Nehmerkammer (10) begrenzendes Kappenelement (14, 14', 14") umfasst, wobei die Dichtfläche (27) des Nehmergehäuses (4) mittels eines Flansches (23) des Kappenelements (14, 14', 14") gegen den Boden (19) der Ausnehmung (3) verspannt ist.
  7. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche (32', 33") des Flansches (23) eine radial höhenveränderliche, umlaufende Quetschkontur (34, 35) als Spaltausgleichselement aufweist.
  8. Baueinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschkontur (34) des Flansches (23) als eine dem Boden (19) der Ausnehmung (3) zugewandte Wulst ausgebildet ist.
  9. Baueinheit nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschkontur (35) des Flansches (23) als eben oder ballig geformte, den Flansch (23) radial nach außen verjüngende und der Dichtfläche (27) des Nehmergehäuses (4) zugewandte Fase ausgebildet ist.
  10. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kappenelement (14, 14', 14") mit einer Außenkappe (15) und einer darin eingesetzten Innenkappe (16) sowie einem zwischen der Außenkappe (15) und der Innenkappe (16) beweglich angeordneten und in Richtung der Nehmerkammer (10) öffnenden Rückschlagventilkörper (17) mehrteilig ausgebildet ist.
  11. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem Boden (19) der Ausnehmung (3) und dem Flansch (23) des Kappenelements (14) eingespannte Tellerfeder (28) als Spaltausgleichselement vorgesehen ist.
  12. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Boden (19) der Ausnehmung (3) und dem Flansch (23) des Kappenelements (14) eingespannter Ring (29, 30) als Spaltausgleichselement vorgesehen ist.
  13. Baueinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (29, 30) aus Elastomerwerkstoff besteht.
  14. Baueinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (29) im unverformten Zustand einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
  15. Baueinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (30) im unverformten Zustand einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweist.
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