WO2018065011A1 - Hydraulic gas exchange valve train comprising a damper chamber connected to a pressure chamber by a throttle - Google Patents

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WO2018065011A1
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gas exchange
exchange valve
valve drive
chamber
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Michael Hampel
Andreas Mayer
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • the invention relates to a hydraulically variable gas exchange valve drive of a combustion engine, the one operated by a cam master piston, the gas exchange valve slave piston and a variable volume, designed for example as a high-pressure chamber (HPC) pressure chamber, which is arranged between the master piston and the slave piston and a hydraulic valve with a pressure relief chamber (MPC) is connected, has.
  • HPC high-pressure chamber
  • MPC pressure relief chamber
  • EP 1 378 636 A2 discloses an internal combustion engine with an electronically controlled hydraulic system for the actuation of the valves.
  • this document discloses an internal combustion engine having an electronically controlled hydraulic system for the variable actuation of the intake and exhaust valves of the internal combustion engine, wherein the hydraulic system for the actuation of the valves for each engine valve each has a solenoid valve controlling the associated hydraulic actuator.
  • the prior art has the disadvantage that it realizes the damping of the vibrations described so that mechanical damping devices are used on the slave piston and / or by throttling in the hydraulic connection between master piston and slave piston. This has a disadvantageous effect to the system and leads to increased power loss and unacceptable system behavior, especially at high speeds and / or at low temperatures of the fluid.
  • a damper chamber in the manner of an auxiliary space, which is different from the pressure chamber and the pressure relief chamber, with the pressure chamber via a throttle off the main flow path between the master piston, the pressure chamber, the slave piston and is connected to the hydraulic valve.
  • the damper chamber thus acts vibration damping on the gas exchange valve drive and also allows the vibration amplitude can be reduced so far that possibly a valve spring with lower spring force used for the hydraulic valve and thus the power loss can be reduced.
  • the throttle is designed in the manner of a throttle bore, which can also be performed as a mini throttle bore, so that an optimized system behavior is achieved by damping the vibrations.
  • Straight throttle bores have proven to be particularly robust. Thus, with proven manufacturing techniques, avoiding high costs, even in the most difficult Environmental conditions are made available to the general public.
  • the throttle at the smallest point has a diameter of less than 1 mm in order to obtain a vibration-damping effect and at the same time not to influence the level of pressure in the pressure chamber significantly. In this way it is also prevented that negative pressure fluctuations occur in the main flow path. The result is a particularly quiet operation.
  • a favorable embodiment is characterized in that the
  • 0.25 mm diameter for example, 0.95 mm, preferably between about 0.6 mm and about 0.9 mm, more preferably about 0.7 mm, or about 0.8 mm. These values have proved to be the perfect compromise at high speeds. This ensures an optimized damping effect with low sensitivity to soiling. Since the optimum diameter additionally depends inter alia on the dimensioning of the other components of the gas exchange valve drive and the volume ratio between the pressure chamber and the damper chamber, a larger or smaller diameter can also be selected for the throttle bore.
  • the damper space volume / size variable and / or is designed as a chamber with at least one elastic and / or movable wall portion, which advantageously a variable oscillation amplitude and thus in particular a variable damping amplitude allows light, the optimized one Damping of the excited vibrations causes.
  • the damping amplitude advantageously behaves proportional to the oscillation amplitude.
  • the damper space is designed such that the volume ratio between the pressure space and the damper space is as low as possible, which positively influences the fluid exchange between the pressure space and the damper space and thus ensures optimized damping behavior. Temperature-dependent negative effects are thus kept low by simple and inexpensive means. In addition, an optimal balance between a high damping effect, a high rigidity and a particularly dynamic behavior is achieved.
  • the throttle is designed to exchange fluid, such as oil or a hydraulic fluid, between the pressure chamber and the damper chamber, so that the oscillations are reduced by the fluid-inert compressibility or by the volume variability of the damper chamber.
  • fluid such as oil or a hydraulic fluid
  • an advantageous embodiment is characterized in that the throttle is contained in a cap made of sheet metal, preferably centrally / centrally, wherein the cap is inserted / pressed into a (blind) bore, wherein in the (blind) bore a pump unit comprising the master piston is fixed.
  • the space in the bore which is delimited by the throttle (bore) in the cap from the pressure chamber, acts here as a vibration-damping damper room / auxiliary room.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that the throttle in that made of sheet metal cap, which is preferably centrally / centrally contained, wherein the cap in a housing of a pump unit, which provides / has the master piston. It is particularly advantageous if the damper space is used within the housing of the pump unit so that it requires no additional space, which can be created for example by an extension of the bore for the pump unit needed.
  • Another favorable embodiment is designed so that the throttle is contained in that made of sheet metal cap, preferably centrally / centrally, wherein the damper space through the cap and a spring-loaded piston and / or a wall in a (through) bore, in the the cap is arranged, which advantageously dampens the vibrations stimulated by the compressibility of the fluid and the mass of the slave piston while providing an end stop for the piston.
  • the invention relates to a damping concept for a gas exchange valve drive having a damper space / auxiliary space, which serves as a hydraulic capacity and is connected to a (main) pressure chamber via a throttle acting as a hydraulic resistance.
  • the throttle is not installed in the main flow path of the compressible fluid.
  • the choke connects the damper space to the pressure chamber, namely separated from the main flow path of the fluid, which via the pressure space between the master piston, the slave piston and the hydraulic valve leads, thereby avoiding a hydraulic loss.
  • the piston is advantageously designed so that a vibration damper and / or Helmholtz resonator arises, which further has a favorable effect on the damping effect.
  • FIG. 2 shows the gas exchange valve drive in a first embodiment, wherein a damper space is formed in a bore for a pump unit
  • FIG 3 shows the gas exchange valve drive in a second embodiment, wherein the damper space is formed in a housing of the pump unit
  • Fig. 4 shows the gas exchange valve drive in a third embodiment, wherein the
  • Damper space is formed within a cap, a spring-loaded piston and a wall of a bore, and
  • Fig. 5 shows a schematic structure of the gas exchange valve drive with marking of the main flow paths.
  • FIG. 1 shows a gas exchange valve drive 1 with a fluid distribution unit which can be actuated via a cam 2, which provides a master piston 3 and via a pressure chamber 5 with a nem slave piston 4 and a hydraulic valve 6 is hydraulically operatively connected, shown.
  • a fluid can be exchanged via a throttle 9, when the fluid is compressed or expanded in the pressure chamber 5.
  • the gas exchange valve drive 1 is shown in a first embodiment of the structural design of a damper chamber 8.
  • the auxiliary space / damper chamber 8 connects via a throttle 9 in the manner of a throttle bore 10 at.
  • the throttle bore 10 is centrally / centrally mounted in a made of sheet metal cap 1 1.
  • the cap 1 1 is like a cylinder with a closed and an open end slightly formed in the manner of a pot, in which the edges of the closed end face in a radius in the cylinder jacket surfaces of the cap 1 1 pass.
  • the cross section of the cap 1 1 is preferably made of sheet metal with the same thickness.
  • the throttle bore 10 is located on the axis of symmetry and the closed end face of the cap 1 first
  • the cap 1 1 has a cylindrical interior and is in the extended for the damper chamber 8 bore 12 approximately in the manner of a blind bore 13 below a housing 14 of the Fluidverteilhow, which is designed as a pump unit 15 and seated in the blind bore 13, inserted / pressed.
  • the interior of the cap 1 1 is limited at the open end by the blind bore 13 and serves as a damper chamber 8, which is delimited from the pressure chamber 5.
  • the second embodiment of the damper chamber 8 of the gas exchange valve drive 1 of the space within the housing 14 of the pump unit 15 is used as an auxiliary space / damper chamber 8.
  • the pump unit 15 consists of the master piston 3 and a guide for the master piston 3.
  • the damper chamber 8 and the throttle 9 are thus integrated as shown in FIG. 3 in the master piston 3.
  • a spring-loaded piston 16 which is arranged in the bore 12 in the manner of a through hole 17 for the pump unit 15 with the master piston 3, at the inserted into the through hole 17 / pressed, cup-shaped cap 1 1, in which the throttle bore 10 is inserted centrally, from.
  • the passage bore 17 is preferably connected to a leakage oil line, not shown.
  • the damper chamber 8 is limited in this embodiment by the cap 1 1, the spring-loaded piston 16 and / or the wall of the through hole 17.
  • FIG. 5 the schematic structure of the gas exchange valve drive 1, the operative relationship of its components and the main hydraulic flow path 18 is shown.
  • the main flow path 18 of the fluid connects the master piston 3 via the pressure chamber 5 with the hydraulic valve 6 and the slave piston 4.
  • the auxiliary space / damper chamber 8 is not installed in the main flow path, but connects via a throttle 9 exclusively to the pressure chamber 5 and allows the Exchange of fluid between the pressure chamber 5 and the damper chamber. 8

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Abstract

The invention relates to a hydraulically variable gas exchange valve train (1) of an internal combustion engine comprising: - a master piston (3) actuated by a cam (2), - a slave piston (4) actuating the gas exchange valve (1), - and a volume-variable pressure chamber (5) which is arranged between the master piston (3) and the slave piston (4) and can be connected to the pressure discharge chamber (7) via the hydraulic valve (6), a damper chamber (8) being connected to the pressure chamber (5) via a throttle (9).

Description

HYDRAULISCHE GASWECHSELVENTILTRIEB MIT EINEM AN EINEM DRUCKRAUM ÜBER EINE DROSSEL ANGESCHLOSSENEN DÄMPFERRAUM  HYDRAULIC GAS CHANGING VALVE ACTUATOR WITH A DAMPER ROOM CONNECTED TO A PRESSURE SPACE THROUGH A THROTTLE
Die Erfindung betrifft einen hydraulisch variablen Gaswechselventiltrieb einer Verbren- nungskraftmaschine, der einen von einem Nocken betätigten Geberkolben, einen das Gaswechselventil betätigenden Nehmerkolben und einen volumenveränderlichen, beispielsweise als Hochdruckraum (HPC) ausgestalteten Druckraum, der zwischen dem Geberkolben und dem Nehmerkolben angeordnet und über ein Hydraulikventil mit einem Druckentlastungsraum (MPC) verbindbar ist, besitzt. The invention relates to a hydraulically variable gas exchange valve drive of a combustion engine, the one operated by a cam master piston, the gas exchange valve slave piston and a variable volume, designed for example as a high-pressure chamber (HPC) pressure chamber, which is arranged between the master piston and the slave piston and a hydraulic valve with a pressure relief chamber (MPC) is connected, has.
Aus dem Stand der Technik sind bereits hydraulisch variable Gaswechselventiltriebe bekannt. Zum Beispiel offenbart die EP 1 378 636 A2 eine Verbrennungskraftmaschine mit einem elektronisch gesteuerten, hydraulischen System für die Aktuierung der Ventile. Insbesondere offenbart diese Druckschrift eine Verbrennungskraftmaschine, die ein elektronisch gesteuertes, hydraulisches System für die variable Aktuierung der Einlass- und Auslassventile der Verbrennungskraftmaschine besitzt, wobei das hydraulische System für die Aktuierung der Ventile für jedes Motorventil jeweils ein den dazugehörigen hydraulischen Aktor steuerndes Magnetventil besitzt. Hydraulically variable gas exchange valve trains are already known from the prior art. For example, EP 1 378 636 A2 discloses an internal combustion engine with an electronically controlled hydraulic system for the actuation of the valves. In particular, this document discloses an internal combustion engine having an electronically controlled hydraulic system for the variable actuation of the intake and exhaust valves of the internal combustion engine, wherein the hydraulic system for the actuation of the valves for each engine valve each has a solenoid valve controlling the associated hydraulic actuator.
Nachteilig ist jedoch, dass durch die Kompressibilität des Fluids des hydraulischen Systems in Verbindung mit der Masse des durch den hydraulischen Volumenstrom bewegten Nehmerkolbens und mit der Masse der Ventile ein schwingungsfähiges System erzeugt wird. Die Anregung entsprechender Schwingungen erfolgt abhängig von der Motordrehzahl und dem Schließzeitpunkt des Schaltventils und kann negative Auswirkungen auf das Systemverhalten hinsichtlich Steuerbarkeit, Genauigkeit und Geräuschemission haben. However, it is disadvantageous that an oscillatory system is produced by the compressibility of the fluid of the hydraulic system in conjunction with the mass of the slave piston moved by the hydraulic volume flow and with the mass of the valves. The excitation of such vibrations is dependent on the engine speed and the closing time of the switching valve and may have negative effects on the system behavior in terms of controllability, accuracy and noise emission.
Der Stand der Technik hat jedoch den Nachteil, dass er die Dämpfung der beschriebenen Schwingungen so realisiert, dass mechanische Dämpfungsvorrichtungen an dem Nehmerkolben und / oder durch Drosseln in der hydraulischen Verbindung zwischen Geberkolben und Nehmerkolben eingesetzt werden. Dies wirkt sich nachteilig auf das System aus und führt zu einer erhöhten Verlustleistung und zu einem inakzeptablen Systemverhalten, insbesondere bei hohen Drehzahlen und / oder bei niedrigen Temperaturen des Fluids. However, the prior art has the disadvantage that it realizes the damping of the vibrations described so that mechanical damping devices are used on the slave piston and / or by throttling in the hydraulic connection between master piston and slave piston. This has a disadvantageous effect to the system and leads to increased power loss and unacceptable system behavior, especially at high speeds and / or at low temperatures of the fluid.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern und insbesondere einen Gaswechselventiltrieb zu offenbaren, der besonders kompakt ausgestaltet ist und für die eingesetzten Bauteile eine höhere Lebensdauer ermöglicht. It is therefore the object of the invention to avoid or at least mitigate the disadvantages of the prior art and in particular to disclose a gas exchange valve drive, which is designed to be particularly compact and allows a longer service life for the components used.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Dämpferraum (AUX) nach Art eines Hilfsraums, der vom Druckraum und vom Druckentlastungsraum unterschiedlich ist, mit dem Druckraum über eine Drossel abseits des Hauptfließwegs zwischen dem Geberkolben, dem Druckraum, dem Nehmerkolben und dem Hydraulikventil verbunden ist. The object is achieved in a generic device according to the invention in that a damper chamber (AUX) in the manner of an auxiliary space, which is different from the pressure chamber and the pressure relief chamber, with the pressure chamber via a throttle off the main flow path between the master piston, the pressure chamber, the slave piston and is connected to the hydraulic valve.
Dies hat den Vorteil, dass ein Fluid zwischen dem Druckraum und dem Dämpferraum dann über eine Drossel ausgetauscht wird, wenn das Fluid in dem Druckraum komprimiert oder entspannt wird. Der Dämpferraum wirkt also schwingungsdämpfend auf den Gaswechselventiltrieb und ermöglicht zusätzlich, dass die Schwingungsamplitude so weit reduziert werden kann, dass gegebenenfalls eine Ventilfeder mit geringerer Federkraft für das Hydraulikventil verwendet und somit die Verlustleistung verringert werden kann. This has the advantage that a fluid between the pressure chamber and the damper chamber is then replaced via a throttle, when the fluid is compressed or expanded in the pressure chamber. The damper chamber thus acts vibration damping on the gas exchange valve drive and also allows the vibration amplitude can be reduced so far that possibly a valve spring with lower spring force used for the hydraulic valve and thus the power loss can be reduced.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und wer- den nachfolgend näher erläutert. Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
So ist es von Vorteil, wenn die Drossel nach Art einer Drosselbohrung ausgeführt ist, die auch als Minidrosselbohrung ausgeführt werden kann, damit ein optimiertes Systemverhalten durch ein Dämpfen der Schwingungen erreicht wird. Gerade Drossel- bohrungen haben sich als besonders robust herausgestellt. Also kann mit erprobten Fertigungsverfahren bei Vermeidung von hohen Kosten eine selbst in schwierigsten Umweltbedingungen verlässliche Lösung der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt werden. So it is advantageous if the throttle is designed in the manner of a throttle bore, which can also be performed as a mini throttle bore, so that an optimized system behavior is achieved by damping the vibrations. Straight throttle bores have proven to be particularly robust. Thus, with proven manufacturing techniques, avoiding high costs, even in the most difficult Environmental conditions are made available to the general public.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Drossel an der kleinsten Stelle einen Durch- messer von kleiner 1 mm besitzt, um einen schwingungsdämpfenden Effekt zu erwirken und gleichzeitig die Höhe des Drucks in dem Druckraum nicht wesentlich zu beeinflussen. Auf diese Weise wird auch verhindert, dass negative Druckschwankungen im Hauptfließweg auftreten. Die Folge ist ein besonders ruhiger Betrieb. Furthermore, it is advantageous if the throttle at the smallest point has a diameter of less than 1 mm in order to obtain a vibration-damping effect and at the same time not to influence the level of pressure in the pressure chamber significantly. In this way it is also prevented that negative pressure fluctuations occur in the main flow path. The result is a particularly quiet operation.
Zudem zeichnet sich ein günstiges Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass derIn addition, a favorable embodiment is characterized in that the
Durchmesser für eine typische Anwendung zwischen ca. 0,55 mm und ca. 0,95 mm, vorzugsweise zwischen ca. 0,6 mm und ca. 0,9 mm, weiter bevorzugt ca. 0,7 mm oder ca. 0,8 mm beträgt. Gerade diese Werte haben sich als perfekter Kompromiss bei hohen Drehzahlen herausgestellt. So wird ein optimierter Dämpfungseffekt bei gleichzei- tig geringer Verschmutzungsempfindlichkeit gewährleistet. Da der optimale Durchmesser zusätzlich unter anderem von der Dimensionierung der anderen Komponenten des Gaswechselventiltriebs und dem Volumenverhältnis zwischen dem Druckraum und dem Dämpferraum abhängt, kann auch ein größerer oder kleinerer Durchmesser für die Drosselbohrung gewählt werden. 0.25 mm diameter, for example, 0.95 mm, preferably between about 0.6 mm and about 0.9 mm, more preferably about 0.7 mm, or about 0.8 mm. These values have proved to be the perfect compromise at high speeds. This ensures an optimized damping effect with low sensitivity to soiling. Since the optimum diameter additionally depends inter alia on the dimensioning of the other components of the gas exchange valve drive and the volume ratio between the pressure chamber and the damper chamber, a larger or smaller diameter can also be selected for the throttle bore.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Dämpferraum volumen- / größenveränderlich ist und / oder als Kammer mit wenigstens einem elastischen und / oder beweglichen Wandabschnitt ausgelegt wird, was vorteilhafterweise eine variable Schwingungsamplitude und damit insbesondere eine variable Dämpfungsamplitude ermög- licht, die eine optimierte Dämpfung der angeregten Schwingungen bewirkt. Je größer die Druckveränderung im Druckraum, insbesondere durch Komprimieren und / oder Entspannen des Fluids, ist, desto größer ist die Rate des austauschenden Fluids, die sich positiv auf die Dämpfungsamplitude auswirkt. Die Dämpfungsamplitude verhält sich vorteilhafterweise also proportional zur Schwingungsamplitude. Es ist von Vorteil, wenn der Dämpferraum so ausgelegt wird, dass das Volumenverhältnis zwischen dem Druckraum und dem Dämpferraum so gering wie möglich ist, was den Fluidaustausch zwischen dem Druckraum und dem Dämpferraum positiv be- einflusst und somit ein optimiertes Dämpfungsverhalten sicherstellt. Temperaturab- hängige negative Auswirkungen werden so mit einfachen und kostengünstigen Mitteln niedrig gehalten. Außerdem wird so ein optimales Gleichgewicht zwischen einem hohen Dämpfereffekt, einer hoher Steifigkeit und einem besonders dynamischen Verhalten erreicht. Furthermore, it is advantageous if the damper space volume / size variable and / or is designed as a chamber with at least one elastic and / or movable wall portion, which advantageously a variable oscillation amplitude and thus in particular a variable damping amplitude allows light, the optimized one Damping of the excited vibrations causes. The greater the pressure change in the pressure chamber, in particular by compressing and / or releasing the fluid, the greater the rate of the exchanging fluid, which has a positive effect on the damping amplitude. The damping amplitude advantageously behaves proportional to the oscillation amplitude. It is advantageous if the damper space is designed such that the volume ratio between the pressure space and the damper space is as low as possible, which positively influences the fluid exchange between the pressure space and the damper space and thus ensures optimized damping behavior. Temperature-dependent negative effects are thus kept low by simple and inexpensive means. In addition, an optimal balance between a high damping effect, a high rigidity and a particularly dynamic behavior is achieved.
Zudem ergibt sich ein positiver Effekt, wenn die Drossel geometrisch insbesondere so kurz bemessen und / oder so beschaffen ist, dass sie als ideale Blende wirkt. Dadurch wird die Viskositätsabhängigkeit, und damit insbesondere die Temperaturabhängigkeit, des Durchflussverhaltens, das sich auf die Höhe des Dämpfungseffekts auswirkt, auf ein Minimum reduziert, so dass die Dämpfungswirkung auch bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen konstant ist. Zusätzlich kommt es nicht zu einer Anstauung von Fluid und es kann vorteilhafterweise ein größerer Volumenstrom bei einer geringeren Länge der Drossel bei gleicher Druckdifferenz gefördert werden. In addition, there is a positive effect if the throttle geometrically particularly so short dimensioned and / or is such that it acts as an ideal aperture. As a result, the viscosity dependence, and thus in particular the temperature dependence, of the flow behavior, which has an effect on the level of the damping effect, is reduced to a minimum, so that the damping effect is constant even under different environmental conditions. In addition, there is no accumulation of fluid and it can advantageously be promoted a larger volume flow at a smaller length of the throttle at the same pressure difference.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Drossel ausgelegt ist, um Fluid, wie Öl oder eine Hydraulikflüssigkeit, zwischen dem Druckraum und dem Dämpferraum auszutauschen, so dass durch die dem Fluid inerte Kompressibilität oder durch die Volumenveränderlichkeit des Dämpferraums die Schwingungen abgebaut werden. Auf aufwändige Dämpfungskonstruktionen kann nun verzichtet werden. Der Gesamtaufwand wird also gewichtsoptimiert, was sich positiv auf den Gesamtverbrauch der Verbren- nungskraftmaschine auswirkt. Furthermore, it is advantageous if the throttle is designed to exchange fluid, such as oil or a hydraulic fluid, between the pressure chamber and the damper chamber, so that the oscillations are reduced by the fluid-inert compressibility or by the volume variability of the damper chamber. Expensive damper constructions can now be dispensed with. The total effort is therefore weight-optimized, which has a positive effect on the overall consumption of the internal combustion engine.
Ferner ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel in einer aus Blech gefertigten Kappe, vorzugsweise mittig / zentral enthalten ist, wobei die Kappe in eine (Sack-)Bohrung eingesetzt / eingepresst ist, wobei in der (Sack-)Bohrung eine Pumpeneinheit umfassend den Geberkolben befestigt ist. Vorteilhafterweise wirkt der Raum in der Bohrung, der mittels der Drossel(-bohrung) in der Kappe vom Druckraum abgegrenzt ist, hierbei als schwingungsdämpfender Dämpfer- raum / Hilfsraum. Solch für die Großserienfertigung prädestinierte Drosselgestaltungen nutzen die einer spanlosen Fertigung inerten Vorteile. Furthermore, an advantageous embodiment is characterized in that the throttle is contained in a cap made of sheet metal, preferably centrally / centrally, wherein the cap is inserted / pressed into a (blind) bore, wherein in the (blind) bore a pump unit comprising the master piston is fixed. Advantageously, the space in the bore, which is delimited by the throttle (bore) in the cap from the pressure chamber, acts here as a vibration-damping damper room / auxiliary room. Such throttle designs predestined for mass production use the advantages of non-cutting production.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Drossel in jener aus Blech gefertigten Kappe, die vorzugsweise mittig / zentral enthalten ist, wobei die Kappe in einem Gehäuse einer Pumpeinheit, die den Geberkolben stellt / besitzt, eingesetzt ist. Hierbei ist es besonders von Vorteil, wenn der Dämpferraum innerhalb des Gehäuses der Pumpeinheit so eingesetzt ist, dass er keinen zusätzlichen Bauraum, der beispielsweise durch eine Erweiterung der Bohrung für die Pumpeinheit geschaffen werden kann, benötigt. A further advantageous embodiment is characterized in that the throttle in that made of sheet metal cap, which is preferably centrally / centrally contained, wherein the cap in a housing of a pump unit, which provides / has the master piston. It is particularly advantageous if the damper space is used within the housing of the pump unit so that it requires no additional space, which can be created for example by an extension of the bore for the pump unit needed.
Ein anderes günstiges Ausführungsbeispiel ist so ausgestaltet, dass die Drossel in jener aus Blech gefertigten Kappe, vorzugsweise mittig / zentral enthalten ist, wobei der Dämpferraum durch die Kappe und einen federbelasteten Kolben und / oder einer Wandung in einer (Durchgangs-)Bohrung, in der die Kappe angeordnet ist, gebildet ist, was vorteilhafterweise die durch die Kompressibilität des Fluids und die Masse des Nehmerkolbens angeregten Schwingungen dämpft und gleichzeitig einen Endanschlag für den Kolben bietet. Another favorable embodiment is designed so that the throttle is contained in that made of sheet metal cap, preferably centrally / centrally, wherein the damper space through the cap and a spring-loaded piston and / or a wall in a (through) bore, in the the cap is arranged, which advantageously dampens the vibrations stimulated by the compressibility of the fluid and the mass of the slave piston while providing an end stop for the piston.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Dämpfungskonzept für einen Gaswechselventiltrieb, das einen Dämpferraum / Hilfsraum besitzt, der als hydraulische Kapazität dient und mit einem (Haupt-)Druckraum über eine als hydraulischer Widerstand wirkende Drossel verbunden ist. Die Drossel ist hierbei nicht in dem Hauptfließweg des kompressiblen Fluid installiert. Wenn das Fluid in dem Druckraum komprimiert oder entspannt wird, wird Fluid zwischen dem Druckraum und dem Dämpferraum ausgetauscht und ein schwingungsdämpfender Effekt resultiert. Dabei verhält sich die Fließrate durch die Drossel, und damit insbesondere die Höhe des Dämpfungseffekts, proportional zum Betrag des Druckunterschieds in dem Druckraum. In other words, the invention relates to a damping concept for a gas exchange valve drive having a damper space / auxiliary space, which serves as a hydraulic capacity and is connected to a (main) pressure chamber via a throttle acting as a hydraulic resistance. The throttle is not installed in the main flow path of the compressible fluid. When the fluid in the pressure space is compressed or expanded, fluid is exchanged between the pressure space and the damper space, resulting in a vibration damping effect. In this case, the flow rate through the throttle, and thus in particular the height of the damping effect, proportional to the amount of pressure difference in the pressure chamber behaves.
Die Drossel schließt den Dämpferraum an den Druckraum an, nämlich getrennt von dem Hauptfließweg des Fluids, der über den Druckraum zwischen dem Geberkolben, dem Nehmerkolben und dem Hydraulikventil führt, und vermeidet dadurch einen hydraulischen Verlust. Unter Einbeziehung der Trägheit des Kolbens wird der Kolben vorteilhafterweise so ausgelegt, dass ein Schwingungstilger und / oder Helmholtz- Resonator entsteht, was sich weiter günstig auf die Dämpfungswirkung auswirkt. The choke connects the damper space to the pressure chamber, namely separated from the main flow path of the fluid, which via the pressure space between the master piston, the slave piston and the hydraulic valve leads, thereby avoiding a hydraulic loss. Including the inertia of the piston, the piston is advantageously designed so that a vibration damper and / or Helmholtz resonator arises, which further has a favorable effect on the damping effect.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below with the aid of a drawing. Show it:
Fig. 1 den Aufbau eines Gaswechselventiltriebs, 1 shows the structure of a gas exchange valve drive,
Fig. 2 den Gaswechselventiltrieb in einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei ein Dämpferraum in einer Bohrung für eine Pumpeinheit ausgebildet ist, 2 shows the gas exchange valve drive in a first embodiment, wherein a damper space is formed in a bore for a pump unit,
Fig. 3 den Gaswechselventiltrieb in einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei der Dämpferraum in einem Gehäuse der Pumpeinheit ausgebildet ist, 3 shows the gas exchange valve drive in a second embodiment, wherein the damper space is formed in a housing of the pump unit,
Fig. 4 den Gaswechselventiltrieb in einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei derFig. 4 shows the gas exchange valve drive in a third embodiment, wherein the
Dämpferraum innerhalb einer Kappe, eines federbelasteten Kolbens und einer Wandung einer Bohrung ausgebildet ist, und Damper space is formed within a cap, a spring-loaded piston and a wall of a bore, and
Fig. 5 einen schematischen Aufbau des Gaswechselventiltriebs mit Kennzeichnung der Hauptfließwege. Fig. 5 shows a schematic structure of the gas exchange valve drive with marking of the main flow paths.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden. The figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. The features of the individual embodiments can be interchanged.
In Fig. 1 ist ein Gaswechselventiltrieb 1 mit einer über einen Nocken 2 betätigbaren Fluidverteileinheit, die einen Geberkolben 3 stellt und über einen Druckraum 5 mit ei- nem Nehmerkolben 4 und einem Hydraulikventil 6 hydraulisch in Wirkverbindung steht, dargestellt. Zwischen dem Druckraum 5 und einem Dämpferraum 8 kann über eine Drossel 9 ein Fluid ausgetauscht werden, wenn das Fluid in dem Druckraum 5 komprimiert oder entspannt wird. 1 shows a gas exchange valve drive 1 with a fluid distribution unit which can be actuated via a cam 2, which provides a master piston 3 and via a pressure chamber 5 with a nem slave piston 4 and a hydraulic valve 6 is hydraulically operatively connected, shown. Between the pressure chamber 5 and a damper chamber 8, a fluid can be exchanged via a throttle 9, when the fluid is compressed or expanded in the pressure chamber 5.
Gemäß Fig. 2 ist der Gaswechselventiltrieb 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel für die konstruktive Gestaltung eines Dämpferraums 8 gezeigt. An den Druckraum 5 schließt sich der Hilfsraum / Dämpferraum 8 über eine Drossel 9 nach Art einer Drosselbohrung 10 an. Die Drosselbohrung 10 ist mittig / zentral in einer aus Blech gefer- tigten Kappe 1 1 angebracht. 2, the gas exchange valve drive 1 is shown in a first embodiment of the structural design of a damper chamber 8. At the pressure chamber 5, the auxiliary space / damper chamber 8 connects via a throttle 9 in the manner of a throttle bore 10 at. The throttle bore 10 is centrally / centrally mounted in a made of sheet metal cap 1 1.
Die Kappe 1 1 ist zylinderartig mit einer geschlossenen und einer offenen Stirnseite etwas nach Art eines Topfes ausgebildet, bei der die Kanten der geschlossenen Stirnseite in einem Radius in die Zylindermantelflächen der Kappe 1 1 übergehen. Der Querschnitt der Kappe 1 1 besteht vorzugsweise aus Blech mit gleichbleibender Dicke. Die Drosselbohrung 10 liegt auf der Symmetrieachse und der geschlossenen Stirnseite der Kappe 1 1 . The cap 1 1 is like a cylinder with a closed and an open end slightly formed in the manner of a pot, in which the edges of the closed end face in a radius in the cylinder jacket surfaces of the cap 1 1 pass. The cross section of the cap 1 1 is preferably made of sheet metal with the same thickness. The throttle bore 10 is located on the axis of symmetry and the closed end face of the cap 1 first
Die Kappe 1 1 weist einen zylinderförmigen Innenraum auf und wird in die für den Dämpferraum 8 erweiterte Bohrung 12 etwa nach Art einer Sackbohrung 13 unterhalb eines Gehäuses 14 der Fluidverteileinheit, die als Pumpeinheit 15 ausgebildet ist und in der Sackbohrung 13 sitzt, eingesetzt / eingepresst. Der Innenraum der Kappe 1 1 wird an der offenen Stirnseite durch die Sackbohrung 13 begrenzt und dient als Dämpferraum 8, der vom dem Druckraum 5 abgegrenzt ist. The cap 1 1 has a cylindrical interior and is in the extended for the damper chamber 8 bore 12 approximately in the manner of a blind bore 13 below a housing 14 of the Fluidverteileinheit, which is designed as a pump unit 15 and seated in the blind bore 13, inserted / pressed. The interior of the cap 1 1 is limited at the open end by the blind bore 13 and serves as a damper chamber 8, which is delimited from the pressure chamber 5.
In einem in Fig. 3 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel für den Dämpferraum 8 des Gaswechselventiltriebs 1 wird der Raum innerhalb des Gehäuses 14 der Pumpeinheit 15 als Hilfsraum / Dämpferraum 8 genutzt. Die Pumpeinheit 15 besteht aus dem Geberkolben 3 und einer Führung für den Geberkolben 3. Über die Drosselboh- rung 10 in der Kappe 1 1 , die in den Innenraum des Gehäuses 14 der Pumpeinheit 15 eingesetzt / eingepresst ist und den Dämpferraum 8 zusammen mit der Innenwan- dung des Gehäuses 14 begrenzt, kann Fluid zwischen dem Druckraum 5 und dem Dämpferraum 8 ausgetauscht werden. Der Dämpferraum 8 und die Drossel 9 sind somit gemäß Fig. 3 in den Geberkolben 3 integriert. In a shown in Fig. 3, the second embodiment of the damper chamber 8 of the gas exchange valve drive 1 of the space within the housing 14 of the pump unit 15 is used as an auxiliary space / damper chamber 8. The pump unit 15 consists of the master piston 3 and a guide for the master piston 3. About the Drosselboh- tion 10 in the cap 1 1, which is inserted / pressed into the interior of the housing 14 of the pump unit 15 and the damper chamber 8 together with the Innenwan - Limited tion of the housing 14, fluid between the pressure chamber 5 and the damper chamber 8 can be replaced. The damper chamber 8 and the throttle 9 are thus integrated as shown in FIG. 3 in the master piston 3.
In einem dritten Ausführungsbeispiel für den Dämpferraum 8 des Gaswechseltriebs 1 gemäß Fig. 4 stützt sich ein federbelasteter Kolben 16, der in der Bohrung 12 nach Art einer Durchgangsbohrung 17 für die Pumpeinheit 15 mit dem Geberkolben 3 angeordnet ist, an der in die Durchgangsbohrung 17 eingesetzten / eingepressten, topfför- migen Kappe 1 1 , in der die Drosselbohrung 10 mittig eingebracht ist, ab. Die Durch- gangsbohrung 17 ist bevorzugt mit einer nicht dargestellten Leckölleitung verbunden. Der Dämpferraum 8 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Kappe 1 1 , den federbelasteten Kolben 16 und / oder die Wandung der Durchgangsbohrung 17 begrenzt. In a third embodiment of the damper chamber 8 of the gas exchange drive 1 shown in FIG. 4, a spring-loaded piston 16 which is arranged in the bore 12 in the manner of a through hole 17 for the pump unit 15 with the master piston 3, at the inserted into the through hole 17 / pressed, cup-shaped cap 1 1, in which the throttle bore 10 is inserted centrally, from. The passage bore 17 is preferably connected to a leakage oil line, not shown. The damper chamber 8 is limited in this embodiment by the cap 1 1, the spring-loaded piston 16 and / or the wall of the through hole 17.
In Fig. 5 ist der schematische Aufbau des Gaswechselventiltriebs 1 , der Wirkzusammenhang seiner Komponenten und der hydraulische Hauptfließweg 18 abgebildet. Der Hauptfließweg 18 des Fluids verbindet den Geberkolben 3 über den Druckraum 5 mit dem Hydraulikventil 6 und dem Nehmerkolben 4. Der Hilfsraum / Dämpferraum 8 ist nicht in dem Hauptfließweg installiert, sondern schließt sich über eine Drossel 9 ausschließlich an den Druckraum 5 an und ermöglicht den Austausch von Fluid zwischen dem Druckraum 5 und dem Dämpferraum 8. In Fig. 5, the schematic structure of the gas exchange valve drive 1, the operative relationship of its components and the main hydraulic flow path 18 is shown. The main flow path 18 of the fluid connects the master piston 3 via the pressure chamber 5 with the hydraulic valve 6 and the slave piston 4. The auxiliary space / damper chamber 8 is not installed in the main flow path, but connects via a throttle 9 exclusively to the pressure chamber 5 and allows the Exchange of fluid between the pressure chamber 5 and the damper chamber. 8
Bezugszeichenliste Gaswechselventiltrieb Gas exchange valve train
Nocken cam
Geberkolben master piston
Nehmerkolben slave piston
Druckraum pressure chamber
Hydraulikventil hydraulic valve
Druckentlastungsraum Pressure relief chamber
Dämpferraum damper space
Drossel throttle
Drosselbohrung throttle bore
Kappe cap
Bohrung drilling
Sackbohrung blind hole
Gehäuse casing
Pumpeinheit pump unit
Kolben piston
Durchgangsbohrung Through Hole
Hauptfließweg main flow path

Claims

Patentansprüche claims
1 . Hydraulisch variabler Gaswechselventiltrieb (1 ) einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend: 1 . Hydraulically variable gas exchange valve drive (1) of an internal combustion engine, comprising:
- einen von einem Nocken (2) betätigten Geberkolben (3), a master piston (3) actuated by a cam (2),
- einen das Gaswechselventil (1 ) betätigenden Nehmerkolben (4), a slave piston (4) actuating the gas exchange valve (1),
- und einen volumenveränderlichen Druckraum (5), der zwischen dem Geberkolben (3) und dem Nehmerkolben (4) angeordnet und über ein Hydraulikventil (6) mit einem Druckentlastungsraum (7) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpferraum (8) über eine Drossel (9) mit dem Druckraum (5) verbunden ist. - And a variable volume pressure chamber (5) disposed between the master piston (3) and the slave piston (4) and via a hydraulic valve (6) with a pressure relief chamber (7) is connectable, characterized in that a damper chamber (8) via a Throttle (9) with the pressure chamber (5) is connected.
2. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (9) nach Art einer Drosselbohrung (10) ausgeführt ist. 2. gas exchange valve drive (1) according to claim 1, characterized in that the throttle (9) in the manner of a throttle bore (10) is executed.
3. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (9) an der kleinsten Stelle einen Durchmesser von kleiner3. gas exchange valve drive (1) according to claim 1 and 2, characterized in that the throttle (9) at the smallest point a diameter of less
1 mm besitzt. 1 mm.
4. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Drossel (9) zwischen ca. 0,55 mm und ca. 0,95 mm beträgt. 4. Gas exchange valve drive (1) according to claim 3, characterized in that the diameter of the throttle (9) is between about 0.55 mm and about 0.95 mm.
5. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferraum (8) größenveränderlich ist und / oder als Kammer mit wenigstens einem elastischen und / oder beweglichen Wandabschnitt ausgeführt ist. 5. Gas exchange valve drive (1) according to claim 1 to 4, characterized in that the damper chamber (8) is variable in size and / or is designed as a chamber with at least one elastic and / or movable wall portion.
6. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (9) geometrisch so beschaffen ist, dass sie als ideale Blende wirkt. 6. gas exchange valve drive (1) according to claim 1 to 5, characterized in that the throttle (9) is geometrically designed so that it acts as an ideal aperture.
7. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (9) ausgelegt ist, um ein Fluid zwischen dem Druckraum (5) und dem Dämpferraum (8) zu verbringen, so dass durch die dem Fluid inerte Kompressibilität Schwingungen abgebaut werden. 7. gas exchange valve drive (1) according to claim 1 to 6, characterized in that the throttle (9) is adapted to spend a fluid between the pressure chamber (5) and the damper chamber (8), so that by the fluid inert compressibility Vibrations are reduced.
8. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (9) in einer aus Blech gefertigten Kappe (1 1 ) enthalten ist, wobei die Kappe (1 1 ) in eine Bohrung (12) eingesetzt ist. 8. gas exchange valve drive (1) according to claim 1 to 7, characterized in that the throttle (9) is contained in a cap made of sheet metal (1 1), wherein the cap (1 1) is inserted into a bore (12).
9. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (9) in einer aus Blech gefertigten Kappe (13) enthalten ist, wobei die Kappe (13) in einem Gehäuse (14) einer Pumpeinheit (15), die den Geberkolben (3) stellt, eingesetzt ist. 9. gas exchange valve drive (1) according to claim 1 to 7, characterized in that the throttle (9) is contained in a cap made of sheet metal (13), wherein the cap (13) in a housing (14) of a pump unit (15) , which sets the master piston (3) is inserted.
l O. Gaswechselventiltrieb (1 ) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (9) in einer aus Blech gefertigten Kappe (16) enthalten ist, wobei der Dämpferraum (8) durch die Kappe (16) und einen federbelasteten Kolben (17) und / oder der Wandung in einer Bohrung (18), in der die Kappe (16) angeordnet ist, gebildet ist. O. Gas exchange valve drive (1) according to claim 1 to 7, characterized in that the throttle (9) is contained in a cap made of sheet metal (16), wherein the damper chamber (8) through the cap (16) and a spring-loaded piston (17) and / or the wall in a bore (18) in which the cap (16) is arranged, is formed.
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