WO2002055847A1

WO2002055847A1 - Druckspeicher zur druckbeaufschlagung einer hydraulikvorrichtung, mit der vorzugseise ein gaswechselventil einer brennkraftmaschine betätigt wird

Info

Publication number: WO2002055847A1
Application number: PCT/DE2002/000079
Authority: WO
Inventors: Hermann Gaessler; Udo Diehl; Karsten Mischker; Rainer Walter; Juergen Schiemann; Christian Grosse; Volker Beuche; Stefan Reimer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2002-01-12
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2003-07-16
Also published as: US20030172885A1; JP2004517258A; US6779496B2; EP1354128A1; DE10101584A1; JP4131668B2

Abstract

Ein Druckspeicher dient zur Druckbeaufschlagung einer Hydraulikvorrichtung. Mit der Hydraulikvorrichtung kann beispeilsweise ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine betätigt werden. Der Druckspeicher (62) umfasst ein Gehäuse (64, 68) und einen im Betrieb durch eine Einrichtung (88, 90) vorgespannten Kolben (72). Um den Druckspeicher (62) möglichst kelin bauen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung (88, 90), welche den Kolben (72) des Druckspeichers (62) vorspannt, in einem Bewegungsbereich des Kolbens (72) eine Kraft-Weg-Kennlinie mit einer Steigung aufweist, welche sich von der Steigung in einem anderen Bewegungsbereich des Kolbens (72) unterscheidet.

Description

Druckspeicher zur Druckbeaufschla uncr einer Hydraulikvorrichtunq, mit der vorzugsweise ein Gaswechselventil einer Brennkraf maschine betätigt wird

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckspeicher zur Druckbeaufschlagung einer Hydraulikvorrichtung, mit der vorzugsweise ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine betätigt wird, mit einem Gehäuse und einem im Betrieb durch eine Einrichtung vorgespannten Kolben.

Eine Hydraulikvorrichtung mit einem derartigen Druckspeicher ist aus der DE 198 26 047 AI bekannt. Eine solche Hydraulikvorrichtung wird z.B. zur Betätigung der Einlass- und Auslassventile einer Brennkraftmaschine verwendet, wenn diese keine Nockenwelle aufweist. Eine derartige Brennkraftmaschine hat den Vorteil, dass die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile unabhängig sind von der Position des Kolbens des jeweiligen Zylinders. Je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine, z.B. hohe Drehzahl, und je nach Fahrer-Wunschmoment können Ventil - Offnungs- und Schließzeiten realisiert werden, welche einen besonders emissions- und verbrauchsoptimierten Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglichen.

Die bekannte Hydraulikvorrichtung arbeitet mit einem Hydraulikkreislauf, welcher aus einem Hydraulikreservoir über eine Hochdruck-Hydraulikpumpe gespeist wird. Eine Betätigungseinrichtung umfasst einen hydraulisch in beide Bewegungsrichtungen beaufschlagbaren Kolben, welcher mit dem Ventilschaft eines Gaswechselventils, beispielsweise eines Einlassventils, verbunden ist. Über 2/2 -Wegeventile kann jeweils eine der beiden Kammern des Hydraulikzylinders mit höherem Druck beaufschlagt werden, was zu einer entsprechenden Bewegung des Kolbens und hierdurch zu einem Offnungs- oder Schließvorgang des Gaswechselventils am Motorblock führt .

Der Hydraulikkreislauf ist mit einem hydraulischen Druckspeicher verbunden, welcher als federbeau schlagter Kolbenspeicher ausgeführt ist und zur Dämpfung von Schwingungen im Hydrauliksystem dient. Ferner ist ein gleich aufgebauter Notdruckspeicher mit einer der beiden Kammern im Hydraulikzylinder verbunden, welcher bei einem Abfallen des Drucks in der Hydraulikleitung noch so ausreichend Druck und Fluidvolumen bereitstellt, dass das Gaswechselventil in seine geschlossene Ruhestellung bewegt werden kann. Beide Druckspeicher arbeiten mit unterschiedlichen Druckniveaus, welche durch unterschiedliche Steifigkeiten der entsprechenden Rückstellfedern eingestellt werden. Aus der DE 198 26 047 AI ist auch bekannt, nur einen einzigen Druckspeicher einzusetzen, welcher als Arbeitsdruckspeicher und gleichzeitig als Notdruckspeicher arbeitet.

Ist nur ein einziger Druckspeicher vorgesehen, muss dessen Auslegung so erfolgen, dass bei minimalem Betriebsdruck im Hydrauliksystem ausreichend Hydraulikmedium gespeichert ist, um im Notfall zuverlässig eine Bewegung des Gaswechselventils in die geschlossene Ruheposition zu ermöglichen. Dies erfordert eine relativ weiche Feder und einen großen Federweg. Um gleichzeitig sicherstellen zu können, dass über den gesamten Betriebsdruckbereich eine ausreichende Dämpfungs irkung vorhanden ist, muss ein solcher mit einer weichen Feder ausgestatteter Druckspeicher in Abhängigkeit von minimalem und maximalem Betriebsdruck sehr lang bauen. Ein derartig großer Druckspeicher ist jedoch in dem bei einer Brennkraftmaschine zur Verfügung stehenden Bauraum nur schwer unterbringbar. Darüber hinaus muss wegen der großen Baulänge in einem solchen Druckspeicher im Betriebsdruckbereich ein relativ großes Fluidvolumen gespeichert werden, welches als Totvolumen über die gewünschte Dämpfungswirkung hinaus die Dynamik des Hydrauliksystems negativ beeinflusst.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, einen Druckspeicher der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er einerseits eine Druckdämpfungsfunktion und andererseits eine Notdruckfunktion vorhanden sind und er dennoch möglichst klein baut .

Diese Aufgabe wird bei einem Druckspeicher der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Einrichtung, welche den Kolben des Druckspeichers vorspannt, in einem Bewegungsbereich des Kolbens eine Kraft -Weg-Kennlinie mit einer Steigung aufweist, welche sich von der Steigung in einem anderen Bewegungsbereich des Kolbens unterscheidet.

Erfindungsgemäß wird bei dem Druckspeicher also eine Vorspanneinrichtung mit nichtlinearer Charakteristik verwendet. Dabei versteht sich, dass zunächst, wenn der Kolben aus seiner drucklosen Ruheposition heraus beaufschlagt wird, eine eher weiche Charakteristik der Vorspanneinrichtung gewünscht ist, eine Druckänderung also einen relativ großen Bewegungsweg des Kolbens mit sich bringt. In einem Bewegungsbereich des Kolbens, der von der Ruheposition des Kolbens entfernt liegt, ist dagegen eine eher. steife Charakteristik der Vorspanneinrichtung des Kolbens gewünscht, eine Druckänderung soll also nur eine vergleichsweise geringe Bewegung des Kolbens verursachen.

Auf diese Weise können beide gewünschten Funktionen, nämlich die Notdruckfunktion also auch die Schwingungsdämpfungsfunktion, bei einem einzigen Druckspeicher realisiert werden: Die Notdruckfunktion ist in dem Bewegungsbereich des Kolbens des Druckspeichers vorhanden, in dem die Vorspanneinrichtung eine relativ weiche Charakteristik aufweist. In diesem Bewegungsbereich des Kolbens kann der Druckspeicher also bereits bei einem geringen Druckabfall ein ausreichend großes Fluidvolumen in den Hydraulikkreislauf abgeben, wie es zum sicheren beispielsweise eines Gaswechselventils im Falle eines Druckverlustes erforderlich ist. Die

Schwingungsdämpfungsfunktion ist in dem Bewegungsbereich des Kolbens vorhanden, in dem die Kraft-Weg-Kennlinie vergleichsweise steil ist. In diesem Bewegungsbereich des Kolbens führen auch größere Druckschwankungen nur zu einer geringen Kolbenbewegung. Entsprechend kann in diesem Bewegungsbereich des Kolbens auch nur ein geringer Bewegungsweg der Vorspanneinrichtung vorgesehen sein, was wiederum einer kurzen Baulänge des Druckspeichers zugute kommt .

Der erfindungsgemäße Druckspeicher kann also einerseits zur Speicherung eines Fluidvolumens für den Notbetrieb und andererseits im Normalbetrieb zur Schwingungsdämpfung verwendet werden und baut gleichzeitig sehr klein. Er kann daher einfach und problemlos in den zur Verfügung stehenden Bauraum integriert werden. Außerdem kann aufgrund des geringen gespeicherten Fluidvolumens und der großen Steifigkeit des Vorspanneinrichtung im normalen Betrieb eine optimale Schwingungsdämpfung ohne Beeinträchtigung des Systemdynamik realisiert werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

In einer ersten Weiterbildung ist genannt, dass die Einrichtung, welche den Kolben des Druckspeichers vorspannt, mindestens zwei in Reihe angeordnete Einrichtungen mit Kraft-Weg-Kennlinien unterschiedlicher Steigung aufweist, welche den Kolben im Betrieb vorspannen. Die gewünschten Eigenschaften eines solchen Druckspeichers sind besonders leicht zu realisieren, da bei ihm die unterschiedlichen Funktionen auch körperlich getrennt ausgeführt sind.

Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Einrichtungen zur Vorspannung des Kolbens mindestens zwei in Reihe angeordnete Federn umfassen, wobei sich die Steifigkeit der einen Feder von der der anderen Feder unterscheidet . Ein Druckspeicher mit einer derartigen zweistufigen Federanordnung kann einfach und sehr preiswert gebaut^' werden und ist darüber hinaus robust .

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckspeichers weist dieser ein längliches Teil mit zwei Endabschnitten und einem zwischen den Endabschnitten angeordneten Stützabschnitt auf, der eine größere Außenabmessung hat als die Endabschnitte und an dem sich zwei benachbarte Federn abstützen, wobei die eine Feder im Betrieb zwischen der einen Seite des Stützabschnitts und dem Kolben und die andere Feder zwischen der anderen Seite des Stützabschnitts und dem Gehäuse gespannt ist. Ein solches längliches Teil ermöglicht die sichere Führung des Kolbens einerseits und der entsprechenden Federn andererseits .

Vorgesehen ist auch, dass mindestens zwei Anschläge vorgesehen sind, welche verhindern, dass die Federn im Betrieb auf Block gespannt werden. Das Spannen von Federn auf Block^' hat im Wesentlichen zwei Nachteile: Zum einen zeigen die meisten Federn in jenem Bewegungsbereich, der kurz vor einer Spannung auf Block liegt, ein deutlich nicht lineares und vor allem .oft nicht reproduzierbares Kennlinienverhalten. Dies ist auch im vorliegenden Fall unerwünscht. Darüber hinaus kann es dann, wenn die Federn auf Block gespannt werden, zu Abnutzungserscheinungen an den sich berührenden Oberflächen der Federn kommen, welche die Lebensdauer der Federn beeinträchtigen können. Dies wird durch die erfindungsgemäßen Anschläge verhindert .

Besonders einfach sind solche Anschläge im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen länglichen Teil realisierbar: In diesem Fall kann die Länge des länglichen Teils so abgestimmt werden, dass das eine axiale Ende des länglichen Teils einen Anschlag mit dem Gehäuse des Druckspeichers und das andere axiale Ende des länglichen Teils einen Anschlag mit dem Kolben bildet.

Grundsätzlich eignen sich alle Arten von Federn für den erfindungsgemäßen Druckspeicher. Beispiele sind Spiralfedern, Luftfedern und auch Magnetfedern. Besonders bevorzugt wird jedoch, dass mindestens eine der Federn eine Tellerfeder ist. Der Einsatz von Tellerfedern bewirkt aufgrund des besseren Verhältnisses zwischen der Federarbeit und dem Bauraum eine weitere Absenkung der Druckspeicher-Baulänge. Außerdem wird die Dämpfungswirkung des Speichers aufgrund der starken Reibungsdämpfung in einem Teller ederpaket gesteigert.

Die Erfindung betrifft auch eine Hydraulikvorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer

Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Fluidreservoir , einer Fluidpumpe, einer Fluidleitung, einem mit der Fluidleitung verbundenen Druckspeicher mit einem Gehäuse und einem im Betrieb durch eine Einrichtung vorgespannten Kolben, und mit einer Betätigungseinrichtung, welche über eine Ventileinrichtung mit der Fluidleitung verbunden ist und das Gaswechselventil betätigt.

Um die Abmessungen der Hydraulikvorrichtung insgesamt zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass der Druckspeicher in den oben beschriebenen Art ausgebildet ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer

Hydraulikvorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselveritils einer Brennkraftmaschine;

Figur 2 einen Schnitt durch ein erstes

Ausführungsbeispiel eines Druckspeichers der Hydraulikvorrichtung von Figur 1;

Figur 3 ein Druck-Weg-Diagramm zur Erläuterung der Funktion des Druckspeichers von Figur 2 ;

Figur 4 einen schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Druckspeichers;

Figur 5 einen schematischen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Druckspeichers;

Figur 6 einen schematischen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Druckspeichers; und

Figur 7 einen schematischen Schnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Druckspeichers. In Figur 1 trägt eine Hydraulikvorrichtung insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient zur Betätigung eines Gaswechselventils, welches vorliegend als Einlassventil einer Brennkraftmaschine 14 ausgebildet ist.

Das Einlassventil 12 wird von einem Hydraulikzylinder 16 betätigt. Dieser umfasst ein Gehäuse 18, in dem ein Kolben 20 mit einer Kolbenstange 22 gleitend geführt ist. Die Kolbenstange 22 ist durch das Gehäuse 18 hindurchgeführt und mit einem Ventilschaft 24 verbunden, der wiederum an ein tellerförmiges Ventilelement 26 angeformt ist. In geschlossenem Zustand des Einlassventils 12 liegt das Ventilelement 26 dicht an einem Ventilsitz 28 im oberen Bereich eines Brennraums 30 der Brennkraftmaschine 14 an. Wenn kein Hydraulikdruck zur Verfügung steht, wird der Kolben 20 durch eine Feder 32 nach oben gedrückt und hierdurch das Einlassventil 12 geschlossen.

Die Hydraulikvorrichtung 10 umfast ferner einen Vorratsbehälter 34, aus dem Hydraulikfluid von einer Hochdruckpumpe 36 in eine Hochdruck-Hydraulikleitung 38 gefördert wird. Nach einem Rückschlagventil 40 verzweigt sich die Hochdruck-Hydraulikleitung 38 in einen Zweig 42, welcher direkt in einen unteren Arbeitsraum 44 des Hydraulikzylinders 16 mündet. Ein anderer Zweig 46 der Hochdruck-Hydraulikleitung 38 führt zu einem 2/2- Schaltventil 48, welches im stromlosen Zustand von einer Feder 50 in seine geschlossene Position gedrückt wird. Der Zweig 46 der Hochdruck-Hydraulikleitung 38 führt nach dem 2/2-Schaltventil 48 zu einem oberen Arbeitsraum ^' 52 des Hydraulizylinders 16. Von dort führt eine Hochdruck- Hydraulikleitung 54 über ein weiteres 2/2-Schaltventil 56 und ein Rückschlagventil 58 zurück zum Vorratsbehälter 34. Das 2/2-Schaltventil 56 ist im stromlosen Zustand durch eine Feder 57 geöffnet. An jener Stelle, an der sich die Hochdruck-Hydraulikleitung 38 in den Zweig 42 und den Zweig 46 verzweigt, mündet eine Stichleitung 60, welche mit einem Druckspeicher 62 verbunden ist. Dessen Aufbau ist im Detail in Figur 2 dargestellt .

Der Druckspeicher 62 umfasst ein Gehäuse 64, welches insgesamt in etwa zylindrische Gestalt hat und in dem ein zylindrischer Hohlraum 66 ausgebildet ist. Auf der in Figur 2 rechten Seite wird der Hohlraum 66 durch einen Deckel 68 verschlossen, wohingegen er auf der in Figur 2 linken Seite über einen Verbindungskanal 70 mit der Stichleitung 60 verbunden ist. Der Deckel 68 weist eine im vorliegenden Ausführungsbeispiel außerhalb der Schnittebene liegende und daher nicht sichtbare Ventilationsöffnung auf.

Im Hohlraum 66 ist ein Kolben 72 verschieblich gehalten. Die radiale Mantelfläche des Kolbens 72 ist gegenüber der Innenwand des Hohlraums 66 durch einen Dichtring 74 abgedichtet, der in eine Ringnut 76 in der äußeren Mantelfläche des Kolbens 72 eingelegt ist. An den Kolben 72 ist eine Kolbenstange 78 angeformt. Diese erstreckt sich vom Kolben 72 in Richtung auf den Deckel 68. Kolben 72 und Kolbenstange 78 sind koaxial zum Hohlraum 66 des Gehäuses 64 des Druckspeichers 62.

Koaxial zum Kolben 72 und zur Kolbenstange 78 befindet sich im Hohlraum 66 des Druckspeichers 62 ein längliches, rohrförmiges Teil 80. Das längliche, rohrförmige Teil 80 ist auf die Kolbenstange 78 in gleitender Verbindung aufgeschoben. Das längliche, rohrförmige Teil 80 umfasst einen in Figur 2 auf seiner linken Seite liegenden zylindrischen Endabschnitt 82 und einen in Figur 2 auf seiner rechten Seite liegenden zylindrischen Endabschnitt 84. Zwischen den beiden Endabschnitten 82 und 84 befindet sich ein Stützabschnitt 86, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des linken Endabschnitts 82 und des rechten Endabschnitts 84. Der Stützabschnitt 86 hat also die Form eines Ringbundes.

Zwischen dem Stützabschnitt 86 und dem Kolben 72 ist, .koaxial zum Kolben 72, zur Kolbenstange 78 und zum länglichen, rohrförmigen Teil 80, ein Paket 87 aus insgesamt 12 Tellerfedern 88 angeordnet (aus Gründen der Übersichtlichkeit tragen nicht alle Tellerfedern 88 Bezugszeichen) . Das Paket 87 ist dabei in vier einzelne Verbünde (ohne Bezugszeichen) aus jeweils drei parallelen Tellerfedern 88 aufgeteilt. Zwischen dem Stützabschnitt 86 und dem Deckel 68 des Gehäuses 64 ist ein Paket 89 aus drei parallelen Tellerfedern 90 angordnet.

In dem in Figur 2 dargestellten drucklosen Ruhezustand des Druckspeichers 62 sind die Tellerfedern 88 und 90 entspannt. In diesem Zustand ist zwischen dem in Figur 2 linken axialen Ende des länglichen, rohrförmigen Teils 80 und dem Kolben 72 ein Freiraum vorhanden. Ebenso ist zwischen dem in Figur rechten axialen Ende des länglichen, rohrförmigen Teils 80 und dem Boden einer Ausnehmung 92 im Deckel 68 des Gehäuses 64 ein Freiraum vorhanden. Die Tellerfedern 88 sind insgesamt weicher als die Tellerfedern 90. Der Federweg des aus den Tellerfedern 88 gebildeten Paketes ist insgesamt größer als der Federweg des aus den Tellerfedern 90 gebildeten Verbundes.

Die in Figur 1 dargestellte Hydraulikvorrichtung 10 mit dem in Figur 2 dargestellten Druckspeicher 62 arbeitet folgendermaßen :

Die Hochdruckpumpe 36 fördert Hydraulikfluid aus dem Vorratsbehälter 34 in die Hydraulikleitung 38 und von dort über die Zweigleitung 42 in den unteren Arbeitsraum 44 des Hydraulikzylinders 16. Wenn das Schaltventil 48 geöffnet und das Schaltventil 56 geschlossen ist, wird auch der obere Arbeitsraum 52 des Hydraulikzylinders 60 durch Hydraulikfluid unter Druck gesetzt. Da die Angriffsfläche in axialer Richtung auf der Oberseite des Kolbens 20 des Hydraulikzylinders 16 größer ist als auf seiner Unterseite, wird in diesem Fall der Kolben 20 nach unten gedrückt und das Einlassventil 12 geöffnet.

Wird das Schaltventil 48 geschlossen und das Schaltventil 56 geöffnet, wird der obere Arbeitsraum 52 über die Zweigleitung 54 mit dem Umgebungsdruck verbunden, wodurch sich der Kolben 20 wieder nach oben bewegt und das Einlassventil 12 geschlossen wird. Auf diese Weise können sehr schnelle Offnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 12 erreicht werden, ohne dass eine mechanische Ansteuerung des Einlassventils 12 beispielsweise durch eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine 14 erforderlich ist.

Wenn die Hochdruckpumpe 36 nicht fördert, die Hydraulikleitung 38 und die Stichleitung 60 also drucklos sind, befindet sich der Kolben 72 des Druckspeichers 62 in der in Figur 2 dargestellten Ruheposition. In dem Diagramm von Figur 3, in dem der Weg s des Kolbens 72 des Druckspeichers 62 über dem Hydraulikdruck p aufgetragen ist, entspricht dies einer Position, welche mit dem Bezugszeichen 94 gekennzeichnet ist.

Wird die Hochdruckpumpe 36 eingeschaltet, steigt der Druck in der Hydraulikleitung 38 und der Stichleitung 60 . Da die Tellerfedern 88 eine geringere Steifigkeit aufweisen als die Tellerfedern 90, bleibt das längliche, rohrförmige Teil 80 während dieses Druckanstiegs zunächst stationär, wohingegen der Kolben 72 sich in Richtung auf den Deckel 68 des Gehäuses 64 bewegt und dabei die Tellerfedern 88 zusammendrückt . Der Abstand zwischen dem in Figur 2 linken axialen Ende des länglichen, rohrförmigen Teils 80 und dem Kolben 72 ist dabei so gewählt, dass der Kolben 72 dann an dem länglichen, rohrförmigen Teil 80 in Anlage kommt, wenn der minimale Betriebsdruck PBMIN erreicht ist. Der entsprechende vom Kolben 72 zurückgelegte Weg ist in Figur 3 SPBMIN. Die Geometrie innerhalb des Druckspeichers 62, insbesondere die Länge des linken Endabschnitts 82 des länglichen, rohrförmigen Teils 80, ist dabei so gewählt, dass dann, wenn der Kolben 72 am länglichen, rohrförmigen Teil 80 in Anlage kommt, die Tellerfedern 88 noch nicht auf Block gegangen sind.

Wird der Druck weiter erhöht, wird das längliche, rohrförmige Teil 80 vom Kolben 72 in Richtung auf den Boden der Ausnehmung 92 im Deckel 68 des Gehäuses 64 bewegt. Hierdurch werden die Tellerfedern 90 verformt. Da die Tellerfedern 90 erheblich steifer sind als die Tellerfedern 88, ergibt sich in diesem Bereich eine deutlich höhere Steigung der in Figur 3 dargestellten Kurve . Der Abstand zwischen dem in Figur 2 rechten axialen Ende des länglichen, rohrförmigen Teils 80 und dem Boden der Ausnehmung 92 im Deckel 68 ist so gewählt, dass dann, wenn der Hydraulikdruck den maximalen Betriebsdruck PBMAX erreicht, das längliche, rohrförmige Teil 80 in Anlage an den Boden der Ausnehmung 92 im Deckel 68 gelangt. Die Länge des rechten Endabschnitts 84 des länglichen, rohrförmigen Teils 80 wiederum ist so gewählt, dass dann, wenn das längliche, rohrförmige Teil 80 den Deckel 68 berührt, die Federn 90 des Verbunds 89 noch nicht vollständig verformt sind. Der Kolben 62 hat in diesem Fall den maximal möglichen Weg SPBMAX zurückgelegt.

Im normalen Betriebszustand der Hydraulikvorrichtung 10 liegt der Hydraulikdruck in den Hydraulikleitungen 38, 42, 46 und 60 im Bereich zwischen dem minimalen Betriebsdruck PBMIN und dem maximalen Betriebsdruck PBMAX. In diesem Fall arbeitet der Druckspeicher 62 als Schwingungsdämpfer für in dem Hydraulikfluid der Hydraulikvorrichtung 10 auftretende Druckschwingungen. Aufgrund der großen Steifigkeit der Tellerfedern 90 haben auch größere Amplituden der Druckschwingungen nur eine kleine Bewegung des Kolbens 72 zur Folge. Daher kann die Länge des Pakets 89 der Tellerfedern 90 gering ausfallen, wodurch sich wiederum die Gesamt-Baulänge des Druckspeichers 62 reduziert.

Die hohe Steifigkeit der Tellerfedern 90 ermöglicht ferner eine Verringerung des im Druckspeicher 62 gespeicherten Fluidvolumens. Dies ermöglicht die gewünschte Schwingungsdämpfung im Betriebsdruckbereich, ohne dass die Systemdynamik der Hydraulikvorrichtung 10 beeinträchtigt wird. Durch den Einsatz der Tellerfedern 90 wird darüber hinaus die Dämpfungswirkung des Druckspeichers 62 verbessert, da zwischen den einzelnen Tellerfedern 90 eine starke Reibungsdämpfung auftritt.

Gegenüber einem herkömmlichen Druckspeicher baut der in Figur 2 dargestellte Druckspeicher 62 sehr klein. Um bei einem herkömmlichen Druckspeicher eine Schwingungsdämpfung im gleichen Betriebsdruckbereich bereitstellen zu können, müsste dieser einen deutlich längeren Federweg und somit eine deutlich größere Baulänge aufweisen. Dies ist in Figur 3 gestrichelt dargestellt. Der bei einem herkömmlichen Druckspeicher für den gleichen Betriebsdruckbereich und die gleichen Notdruckeigenschaften erforderliche Federweg ist in Figur 3 mit SPBMAX' gekennzeichnet. Der Gewinn an Baulänge bei dem Druckspeicher 62 gegenüber einem herkömmlichen Druckspeicher beträgt also die Differenz zwischen SPBMAX' und SPBMAX.

Bei einem Druckabfall innerhalb der Hydraulikvorrichtung 10 z.B. aufgrund eines Ausfalls der Hochdruckpumpe 36 muss iX d ω P⁾ to < P. >-- <! H m N φ α 3 co ω ^ K d= W T-J Ö P- H P< Cd ω ö ? m CQ

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Claims

Ansprüche

1. Druckspeicher (62) zur Druckbeaufschlagung einer Hydraulikvorrichtung (10) , mit der vorzugsweise ein Gaswechselventil (12) einer Brennkraftmaschine (14) betätigt wird, mit einem Gehäuse (64, 68) und einem im Betrieb durch eine Einrichtung (88, 90) vorgespannten Kolben (72), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (88, 90), welche den Kolben (72) des Druckspeichers (62) vorspannt, in einem Bewegungsbereich des Kolbens (72) eine Kraft-Weg-Kennlinie mit einer Steigung aufweist, welche sich von der Steigung in einem anderen Bewegungsbereich des Kolbens (72) unterscheidet.

2. Druckspeicher (62) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, welche den Kolben (72) des Druckspeichers (62) vorspannt, mindestens zwei in

Reihe angeordnete Einrichtungen (88, 90) mit Kraft-Weg- Kennlinien unterschiedlicher Steigung aufweist, welche den Kolben (72) im Betrieb vorspannen.

3. Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Vorspannung des Kolbens (72) mindestens zwei in Reihe angeordnete Federn (88, 90) umfassen, wobei sich die Steifigkeit der einen Feder (88) von der der anderen Feder (90) unterscheidet.

4. Druckspeicher (62) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (62) ein längliches Teil (80) mit zwei Endabschnitten (82, 84) und einem zwischen den Endabschnitten (82, 84) angeordneten Stützabschnitt (86) aufweist, der eine größere Außenabmessung hat als die Endabschnitte (82, 84) und an dem sich zwei benachbarte Federn (88, 90) abstützen, wobei die eine Feder (88) im Betrieb zwischen der einen Seite des Stützabschnitts (86) und dem Kolben (72) und die andere Feder (88, 90) zwischen der anderen Seite des Stützabschnitts (86) und einem Gehäuseabschnitt (68) gespannt ist .

5. Druckspeicher (62) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Anschläge vorgesehen sind, welche verhindern, dass die Federn (88, 90) im Betrieb auf Block gespannt werden.

6. Druckspeicher nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des länglichen Teils (80) so abgestimmt ist, dass das eine axiale Ende des länglichen Teils (80) einen Anschlag mit einem Gehäuseabschnitt (68) des Druckspeichers (62) und das andere axiale Ende des länglichen Teils (80) einen Anschlag mit dem Kolben (72) bildet .

7. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Federn

(88, 90) eine Tellerfeder ist.

8. Hydraulikvorrichtung (10) zur Betätigung eines Gaswechselventils (12) einer Brennkraftmaschine (14) , insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Fluidreservoir (34), einer Fluidpumpe (36), einer Fluidleitung (38, 42, 44, 54, 60), einem mit der Fluidleitung (38, 42, 44, 54, 60) verbundenen Druckspeicher (62) mit einem Gehäuse (64, 68) und einem im Betrieb durch eine Einrichtung (88, 90) vorgespannten Kolben (72) , und mit einer Betätigungseinrichtung (16) , welche über eine Ventileinrichtung (48, 56) mit der Fluidleitung (38, 42, 44, 54, 60) verbunden ist und das Gaswechselventil (12) betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher ( 62 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist .