DE102006008607A1

DE102006008607A1 - Axialfixierung eines Federabstützteils eines schaltbaren Stößels

Info

Publication number: DE102006008607A1
Application number: DE102006008607A
Authority: DE
Inventors: Calin Petru Dipl.Ing. Itoafa; Mario Dipl.Ing. Kuhl
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-10-26
Also published as: US7478615B2; US20060225681A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialfixierung (17) eines Federabstützteils (9) eines schaltbaren Stößels (1) zur direkten Übertragung eines Nockenhubs auf eine Stößelstange (7) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Der Stößel (1) weist ein Innenteil (3) auf, das von der Kraft eines Federmittels (13) beaufschlagt ist, indem das als Auflage (12) für das Federmittel (13) dienende Federabstützteil (9) in Kraftrichtung des Federmittels (13) an dem Innenteil (3) axial dadurch fixiert ist, dass das Federabstützteil (9) und das Innenteil (3) im Bereich der Axialfixierung (17) einander umgreifen und mittels zueinander fluchtender Einformungen (20, 23) einen gemeinsamen Ringkanal (18) bilden, in dem ein Sicherungsring (19) zur formschlüssigen Verbindung des Federabstützteils (9) mit dem Innenteil (3) angeordnet ist. Dabei ist der Sicherungsring (19) aus einem Draht (24) gebildet, der durch eine im Innenteil (3) oder im Federabstützteil (9) angeordnete und in den Ringkanal (18) mündende Öffnung (25) im Wesentlichen tangential in den Ringkanal (18) einführbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Axialfixierung eines Federabstützteils eines schaltbaren Stößels zur direkten Übertragung eines Nockenhubs auf eine Stößelstange eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Der Stößel weist ein Innenteil auf, das von der Kraft eines Federmittels beaufschlagt ist, indem das eine Auflage für das Federmittel aufweisende Federabstützteil- zumindest in Kraftrichtung des Federmittels an dem Innenteil axial dadurch fixiert ist, dass das Federabstützteil und das Innenteil im Bereich der Axialfixierung einander umgreifen und mittels zueinander fluchtender Einformungen einen gemeinsamen Ringkanal bilden. In diesem ist ein Sicherungsring zur formschlüssigen Verbindung des Federabstützteils mit dem Innenteil angeordnet.

Hintergrund der Erfindung

Schaltbare Stößel, die ein Federmittel sowie ein Federabstützteil aufweisen, das zumindest in Kraftrichtung des Federmittels an einem Innenteil des Stößels mit Hilfe eines einen Formschluss bildenden Sicherungsrings axial fixiert sind, sind im Stand der Technik bekannt. Diese Stößel dienen zur Abschaltung oder Umschaltung der Übertragung eines bzw. mehrerer Nockenhübe auf eine Stößelstange eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Zu diesem Zweck weisen solche Stößel ein zu einem Außenteil teleskopierbares Innenteil auf, das mittels eines Verriegelungsmechanismus mit dem Außenteil verriegelbar ist. Um den Kontakt zwischen Nocken und Stößelteilen, deren Bewegung im entriegelten Zustand nicht auf das Gaswechselventil übertragen wird, aufrecht zu erhalten, ist zwischen dem Innenteil und dem Außenteil ein Federmittel eingespannt.

So ist in der als gattungsbildend betrachteten US 6,802,288 B2 ein schaltbarer Rollenstößel vorgeschlagen, wie er zunehmend bei großvolumigen V-Motoren mit untenliegender Nockenwelle und Stößelstangen als ventiltriebseitige Grundlage für eine Zylinderabschaltung als den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine reduzierende Maßnahme zum Einsatz kommt. Bei entkoppeltem Außenteil verbleibt die mit dem Innenteil in Verbindung stehende Stößelstange in Ruhe, wobei die von der Bewegung des Außenteils ausgehende Massenwirkung von einer so genannten Lost-Motion-Feder aufgenommen wird. Diese ist zwischen dem Außenteil und einem Federabstützteil eingespannt, das an dem Innenteil mittels eines Sicherungsrings axial fixiert ist. Insbesondere bei schaltbaren Rollenstößeln gemäß der zitierten Schrift werden an die Axialfixierung des Federabstützteils an dem Innenteil höchste Anforderungen bezüglich Funktionssicherheit, Bauraum und Montagefreundlichkeit gestellt. So ist zunächst entsprechend der vergleichsweise hohen Masse des Außenteils des Rollenstößels eine Lost-Motion-Feder mit hohem Arbeitsvermögen bei gleichzeitig hohen Federkräften zu verwenden, die der Sicherungsring verschleiß- und ausfallsicher über der Lebensdauer der Brennkraftmaschine auf das Innenteil übertragen muss. Aufgrund des sehr eingeschränkten Bauraumangebots für den schaltbaren Rollenstößel, der üblicherweise nicht größer als ein konventioneller nicht-schaltbarer Rollenstößel bauen darf, sind jedoch die Axialfixierung und somit der Sicherungsring und dessen Umgebung so klein wie möglich zu dimensionieren. Die Axialfixierung ist darüber hinaus so zu gestalten, dass sie prozesssicher montierbar ist.

Diesbezüglich und mangels detaillierter Angaben geht der Fachmann bei der genannten Schrift davon aus, dass es sich bei dem dargestellten Sicherungsring um einen Sprengring handelt, der während der Montage des Federabstützteils vollständig in eine Ringnut des Federabstützteils eintaucht, um anschließend in eine korrespondierende Ringnut des Innenteils aufzuschnappen und mit dieser formschlüssig zusammenzuwirken. Das montagebedingte Erfordernis des vollständigen Eintauchens des Sicherungsrings in die Ringnut bedingt jedoch einerseits einen ausreichend nachgiebigen und somit querschnittsarm zu dimensionierenden Sicherungsring und andererseits ein ausreichendes Radialspiel des Sicherungsrings in der Ringnut des Federabstützteils. Beides führt zu einer Aufsummierung von hohen Materialbeanspruchungen, da der querschnittsarme Sicherungsring in der Regel exzentrisch in die Ringnut des Innenteils aufschnappt und folglich nur auf kleinen Teilabschnitten seines Umfangs zur Kraftübertragung zur Verfügung steht. Insofern ist diese Art der Axialfixierung des Federabstützteils im Zusammenhang mit einem schaltbaren Rollenstößel als nachteilig anzusehen, als sich mit ihr die hier auftretenden hohen und pulsierenden Kräfte nicht mit ausreichender Sicherheit dauerhaft übertragen lassen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Axialfixierung eines Federabstützteils eines schaltbaren Stößels und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Axialfixierung zu schaffen, bei welcher der zitierte Nachteil mit einfachen Mitteln beseitigt ist. Die Axialfixierung soll demnach hauptsächlich die Funktionssicherheit des Stößels über der Lebensdauer der Brennkraftmaschine gewährleisten. Gleichzeitig soll die Axialfixierung einen geringst möglichen Bauraum beanspruchen und schließlich auch prozesssicher montierbar sein.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig dadurch gelöst, dass der Sicherungsring aus einem im wesentlichen geraden Draht gebildet ist, der durch eine im Innenteil oder im Federabstützteil angeordnete und in den Ringkanal mündende Öffnung im wesentlichen tangential in den Ringkanal einführbar ist. Es ist somit die Verwendung eines Sicherungsrings mit ausreichend großem Querschnitt möglich, der überdies die auftretenden Axialkräfte auf seiner gesamten Länge übertragen kann. Insofern ist der vorgenannte Nachteil mit einfachen Mitteln beseitigt und eine Axialfixierung für einen schaltbaren Stößel geschaffen, die sich durch hohe Funktionssicherheit und Montagefreundlichkeit bei minimalem Bauraumbedarf auszeichnet.

Das Arbeitsvermögen und die Federkräfte des Federmittels lassen sich in einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung dadurch maximieren, dass sich die Öffnung, in die der Sicherungsring einführbar ist, im Innenteil befindet, das im Bereich der Axialfixierung hohlzylindrisch ausgebildet ist und mit einer Innenmantelfläche das Federabstützteil umgreift. Außerdem soll das Federabstützteil aus dünnwandigem Leichbauwerkstoff wie Blech bestehen und gemeinsam mit dem Federmittel in Richtung der Stößelstange konisch erweitert sein. Dadurch, dass das Federabstützteil innerhalb des Innenteils angeordnet, dünnwandig ausgebildet und gemeinsam mit dem Federmittel konisch erweitert ist, lässt sich ein beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildetes Federmittel mit größtmöglichem Drahtquerschnitt und optimaler Kraft-Weg-Kennlinie darstellen. Diese wird den Anforderungen des schaltbaren Stößels im abgeschalteten Zustand bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf gerecht.

Für eine so gestaltete Axialfixierung des Federabstützteils ist darüber hinaus vorgeschlagen, dass eine dem Innenteil zugewandte Stirnseite des Federabstützteils einen Axialanschlag für ein in der Innenmantelfläche des Innenteils längsverschiebbar gelagertes Kolbenoberteil bildet. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung kann die üblicherweise als Sprengring ausgeführte Wegbegrenzung für das Kolbenoberteil entfallen, wodurch sich die Bauteileanzahl, der Montageaufwand sowie die Kosten des Stößels reduzieren.

Im Hinblick auf einen geringen Fertigungs- und Montageaufwand ist es weiter hin vorgeschlagen, dass der Draht einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Dabei ist es für die Funktion des Sicherungsrings und die Montage des den Sicherungsring bildenden Drahts in den Ringkanal ferner vorteilhaft, wenn der Draht aus einem federharten Metall besteht, der einerseits hohe Axialkräfte dauerhaft übertragen kann und andererseits widerstandsarm in den Ringkanal einführbar ist.

Die erfindungsgemäße Axialfixierung ist verfahrensseitig zweckmäßigerweise in folgenden Schritten herzustellen. Zunächst werden das Federabstützteil und das Innenteil in eine relative Position, bei der die Einformungen den gemeinsamen Ringkanal zur Aufnahme des Sicherungsrings bilden, zusammengeführt und in dieser Position gehalten. Anschließend wird ein erster Endabschnitt des den Sicherungsring bildenden Drahts zugeführt, durch die Öffnung in den Ringkanal eingefädelt und in den Ringkanal tangential eingeführt.

Schließlich kann es bei der Herstellung der Axialfixierung montageseitig vorteilhaft sein, wenn der Draht einer Drahtrolle entnommen wird und erst nach dem Einführen in den Ringkanal entsprechend der Bogenlänge des Sicherungsrings abgelängt wird. Durch diese Maßnahme kann der Aufwand für das Handling, der bei der Entnahme, Zuführung und Montage von bereits fertig abgelängten Drähten beträchtlich sein kann, deutlich reduziert. Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In beiliegenden Zeichnungen sind Details der erfindungsgemäßen Axialfixierung am Ausführungsbeispiel eines schaltbaren Rollenstößels dargestellt. Es zeigen:
1 die Axialfixierung im montierten Zustand,
2 eine explodierte Darstellung von Federabstützteil und Innenteil des Stößels und
3 die Axialfixierung während des Montageprozesses gemäß dem Schnitt A-A aus 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen für die Erfindung wesentlichen Detailausschnitt eines schaltbaren Stößels 1 eines Stößelstangen-Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Der Stößel 1 ist prinzipiell als schaltbarer Flachstößel oder Rollenstößel, wie er dem Fachmann beispielsweise aus der zitierten US 6,802,288 B2 oder auch aus der DE 101 23 964 A1 bekannt ist, ausgeführt. Dargestellt ist ein nockenferner Endabschnitt 2 eines hohlzylindrisch ausgebildeten Innenteils 3 des Stößels 1. In einer Innenmantelfläche 4 des Innenteils 3 ist ein Kolbenoberteil 5, das mit einer kalottenförmigen Einformung 6 zur gelenkigen Lagerung einer Stößelstange 7 dient, längsbeweglich geführt. Weiterhin umgreift die Innenmantelfläche 4 einen dem Kolbenoberteil 5 zugewandten Endabschnitt 8 eines Federabstützteils 9. Dabei dient eine dem Kolbenoberteil 5 zugewandte Stirnfläche 10 des Federabstützteils 9 als Axialanschlag 11 für das Kolbenoberteil 5.
Das Federabstützteil 9 ist ausgehend von dem Endabschnitt 8 in Richtung der Stößelstange 7 konisch erweitert und geht schließlich in eine als Auflage 12 für ein Federmittel 13 dienende Ringfläche 14 über. Das Federmittel 13 dient als zwischen dem Innenteil 3 und einem nicht dargestellten Außenteil des schaltbaren Stößels 1 eingespannte Lost-Motion-Feder 15, die als Schraubendruckfeder 16 ausgeführt ist. Der für die Lost-Motion-Feder 15 zur Verfügung stehende Bauraum ist dadurch maximiert, dass das Federabstützteil 9 neben seiner konischen Form innerhalb der Innenmantelfläche 4 angeordnet ist und aus dünnwandigem Blech besteht. Folglich kann die Lost-Motion-Feder 15 mit einem großen Drahtquerschnitt einerseits und einer ebenfalls konischen Wicklung andererseits zugunsten einer optimalen Kraft-Weg-Kennlinie entsprechend der Charakteristik des schaltbaren Stößels 1 ausgeführt werden.
Die Längsanbindung des Federabstützteils 9 an das Innenteil 3 erfolgt durch eine Axialfixierung 17, die einen in einem Ringkanal 18 angeordneten Sicherungsring 19 umfasst. Der Ringkanal 18 wird durch eine Einformung 20 in Form einer in der Innenmantelfläche 4 des Innenteils 3 verlaufenden Ringnut 21 sowie eine zu der Ringnut 21 fluchtende und ebenfalls als Ringnut 22 ausgebildete Einformung 23 im Federabstützteil 9 gebildet. Somit ist eine formschlüssig wirkende Axialsicherung 17 geschaffen, die sowohl in als auch entgegengesetzt zur Kraftrichtung der Lost-Motion-Feder 15 wirkt. Wie in den 2 und 3 dargestellt, dient zur Montage eines den Sicherungsring 19 bildenden Drahts 24 eine in die Ringnut 21 des Innenteils 3 mündende Öffnung 25. Der Draht 24 ist durch die Öffnung 25 tangential in den Ringkanal 18 gemäß den nachfolgend beschriebenen Schritten zur Herstellung der Axialfixierung 17 einführbar.
Wie in 2 angedeutet, werden zunächst das Federabstützteil 9 und das Innenteil 3 in eine relative Position zusammengeführt, bei der die Ringnuten 21 und 22 zueinander fluchten und den gemeinsamen Ringkanal 18 bilden, und in dieser Position gehalten. 3 zeigt den Schnitt A-A aus 2 bei zueinander positioniertem Innenteil 3 und Federabstützteil 9. Dabei wird ein erster Endabschnitt 26 des Drahts 24 zugeführt und durch die Öffnung 25 in den Ringkanal 18 eingefädelt. Anschließend bildet sich der Sicherungsring 19 durch tangentiales Einführen des Drahts 24 in den Ringkanal 18 aus. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird dabei der gestreckte Draht 24 von einer Drahtrolle abgewickelt und erst nach dem Einführen in den Ringkanal 18 entsprechend der Bogenlänge des Sicherungsrings 19 abgelängt. Alternativ ist es auch möglich, einen bereits auf die Bogenlänge des Sicherungsrings 19 abgelängten Draht zuzuführen, einzufädeln und einzuführen.

1: Stößel
2: Endabschnitt
3: Innenteil
4: Innenmantelfläche
5: Kolbenoberteil
6: Einformung
7: Stößelstange
8: Endabschnitt
9: Federabstützteil
10: Stirnfläche
11: Axialanschlag
12: Auflage
13: Federmittel
14: Ringfläche
15: Lost-Motion-Feder
16: Schraubendruckfeder
17: Axialfixierung
18: Ringkanal
19: Sicherungsring
20: Einformung
21: Ringnut
22: Ringnut
23: Einformung
24: Draht
25: Öffnung
26: Endabschnitt

Claims

Axialfixierung eines Federabstützteils (9) eines schaltbaren Stößels (1) zur direkten Übertragung eines Nockenhubs auf eine Stößelstange (7) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, welcher Stößel (1) ein Innenteil (3) aufweist, das von der Kraft eines Federmittels (13) beaufschlagt ist, indem das als Auflage (12) für das Federmittel (13) dienende Federabstützteil (9) zumindest in Kraftrichtung des Federmittels (13) an dem Innenteil (3) axial dadurch fixiert ist, dass das Federabstützteil (9) und das Innenteil (3) im Bereich der Axialfixierung (17) einander umgreifen und mittels zueinander fluchtender Einformungen (20, 23) einen gemeinsamen Ringkanal (18) bilden, in dem ein Sicherungsring (19) zur formschlüssigen Verbindung des Federabstützteils (9) mit dem Innenteil (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (19) aus einem im wesentlichen geraden Draht (24) gebildet ist, der durch eine im Innenteil (3) oder im Federabstützteil (9) angeordnete und in den Ringkanal (18) mündende Öffnung (25) im wesentlichen tangential in den Ringkanal (18) einführbar ist.
Axialfixierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung (25) im Innenteil (3) befindet, das im Bereich der Axialfixierung (17) hohlzylindrisch mit einer das Federabstützteil (9) umgreifenden Innenmantelfläche (4) ausgebildet ist, wobei das Federabstützteil (9) aus dünnwandigem Leichtbauwerkstoff wie Blech besteht und gemeinsam mit dem Federmittel (13) in Richtung der Stößelstange (7) konisch erwei tert ist.
Axialfixierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Innenteil (3) zugewandte Stirnfläche (10) des Federabstützteils (9) einen Axialanschlag (11) für ein in der Innenmantelfläche (4) des Innenteils (3) längsverschiebbar gelagertes Kolbenoberteil (5) bildet.
Axialfixierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (24) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. 5: Axialfixierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (24) aus einem federharten Metall besteht.
Verfahren zur Herstellung der Axialfixierung (17) nach Anspruch 1 mit wenigstens den folgenden Schritten: a.) Zusammenführen des Federabstützteils (9) und des Innenteils (3) in eine relative Position, bei der die Einformungen (20, 23) den gemeinsamen Ringkanal (18) zur Aufnahme des Sicherungsrings (19) bilden, und Halten in dieser Position, b.) Zuführen und Einfädeln eines ersten Endabschnitts (26) des den Sicherungsring (19) bildenden Drahts (24) durch die Öffnung (25) in den Ringkanal (18) und tangentiales Einführen des Drahts (24) in den Ringkanal (18).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (24) einer Drahtrolle entnommen wird und nach dem Einführen in den Ringkanal (18) entsprechend der Bogenlänge des Sicherungsrings (19) abgelängt wird.