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Die
Erfindung betrifft ein Schaltelement für ein hydraulisches
Ventilspielausgleichselement im Ventilsteuertrieb einer Brennkraftmaschine
mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.
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Aus
der
DE 43 23 555 A1 ist
ein Ventiltrieb, bestehend aus einem nockenbeaufschlagten Schlepphebel,
dessen eines Ende mit einem Gaswechselventil in Wirkverbindung steht
und dessen anderes Ende auf einem Abstützelement gelagert
ist, bekannt. Um bei diesem Ventiltrieb einen Nullhub bzw. eine
Zylinderabschaltung oder einen minimalen Ventilhub realisieren zu
können, wird der in dem Abstützelement angeordnete,
längsverschiebbare Lagerbolzen durch einen zu dem Lagerbolzen
quer verschiebbaren Sperrbolzen ver- bzw. entriegelt. Die Verriegelung
erfolgt durch Öldruck, der auf den Sperrbolzen einwirkt
und ihn unterhalb des Lagerbolzens verschiebt. Die Entriegelung
erfolgt durch eine Zugfeder, die den Sperrbolzen bei Abschaltung
des auf ihn wirkenden Öldrucks zurückzieht. Unterhalb des
in einem Gehäuseeinsatz geführten Sperrbolzens
ist ein Spielausgleichselement angeordnet, auf dem sich der Gehäuseeinsatz
und somit der Lagerbolzen abstützt. Befindet sich der Sperrbolzen
unterhalb des Lagerbolzens, wird das Hubventil über den Schlepphebel
infolge des auf den Schlepphebel einwirkenden Nockens der Nockenwelle
in üblicher Weise betätigt. Im entriegelten Zustand
bleibt aufgrund der stärker ausgebildeten Feder des Hubventils
das Hubventil geschlossen und der Lagerbolzen wird im Abstützelement
durch den Schlepphebel in axialer Richtung verschoben.
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Nachteilig
bei dieser Lösung ist einerseits der verhältnismäßig
große Bauraum, der für diese Vorrichtung benötigt
wird. Andererseits ist nachteilig, dass bei entriegeltem Sperrbolzen
durch das Spielausgleichselement eine Verschiebung des Gehäuseeinsatzes
zum Lagerbolzen erfolgt. Auch durch eine Anordnung einer entsprechenden
Fase an dem Sperrbolzen ist ein Blockieren des Lagerbolzens durch
den Sperrbolzen nicht immer vermeidbar, da ein Verschieben des Sperrbolzens
quer zum Lagerbolzen durch den teilweise in den Gehäuseeinsatz ragenden
Lagerbolzen behindert wird. Es können dabei Fehlschaltungen
auftreten, die den Motorbetrieb negativ beeinträchtigen.
Die Funktion des Spielausgleichselementes ist einwandfrei nur bei
ver riegeltem Lagerbolzen, das heißt bei betätigtem
Ventil, gewährleistet. Ein weiterer Nachteil der Lösung
besteht darin, dass bei abgeschaltetem Motor und somit bei nicht
vorhandenem Öldruck der Sperrbolzen entriegelt wird. Beim
Neustart des Motors und noch nicht genügend vorhandenem Öldruck
kann eine Verriegelung des Lagerbolzens nicht erfolgen. Die Hubventile werden
somit nicht betätigt.
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Aus
der
DE 197 30 814
A1 ist ebenfalls ein Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen
bekannt, bei dem im Abstützelement des Schlepphebels ein
Schaltmittel zur wahlweisen Schaltung des Hubventils zwischen einem
Maximalhub und einem Null- bzw. Minimalhub angeordnet ist. Das Schaltmittel
besteht aus einer durch ein Verlagerungsmittel verschiebbaren Stange, über
die das Abstützelement ver- oder entriegelt wird.
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Nachteilig
bei dieser Lösung ist ebenfalls der zusätzlich
benötigte Bauraum, der durch die Anordnung des Schaltmittels
in Form einer Verschiebestange benötigt wird.
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Aus
der
DE 102 04 673
A1 ist ein Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen
bekannt, bei dem das Abstützelement des Schlepp- oder Kipphebels
aus einem Außenteil und einem in dessen Bohrung axial beweglichen
Innenelement besteht. Zur Ventilbetätigung wird das Außenteil
mit dem Innenelement durch ein Koppelelement verbunden, so dass
sich das Innenelement nicht mehr axial in dem Außenteil
bewegen kann. Als Koppelelement dienen zwei in der Radialbohrung
des Innenteils diametral gegenüberliegend angeordnete druckfederbelastete
Kolben, die in eine in dem Außenteil angeordnete Aufnahme
ein- und ausrastbar sind. Zur Entriegelung werden die Stirnflächen
der Kolben mit einem Druck beaufschlagt, der größer
als der Federdruck ist und somit die Kolben in das Innenelement
verschoben werden.
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Nachteilig
hierbei ist, dass die in den verschiebbaren Verriegelungsteilen
angeordneten Federn die Verriegelungsteile immer nach außen
an die Wandung der Hülse drücken. Ein erhöhter
Verschleiß zwischen der Innenwandung der Hülse
und der Außenfläche der Verriegelungsteile ist
die Folge. Durch den Federdruck kann ein Verklemmen der Verriegelungsteile
bei eingestelltem Nullhub mit der Innenwand der Hülse erfolgen,
so dass Fehlschaltungen nicht vermieden werden können.
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Aus
der
DE 28 14 307 A1 ist
eine Brennkraftmaschine mit Ventilabscheidung bekannt, bei der die Ventilabschaltvorrichtung
aus einem drehbaren und dreiarmigen Verstellhebel besteht, dessen
Arme in der Verriegelungsstellung mit Druckstücken in Verbindung
stehen bzw. im entriegelten Zustand an diesen vorbeigleiten.
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Nachteilig
hierbei ist der hohe konstruktive Aufwand und der hohe Materialverschleiß bei
den Schaltvorgängen.
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Aus
der
DE 42 38 325 C2 ist
ein schaltbarer Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen bekannt,
bei dem der Hub durch eine schaltbare Mitnehmereinrichtung zu- bzw.
abschaltbar ist. Die Mitnehmereinrichtung besteht aus einem quer
zur Stößelachse verschiebbaren Sperrkörper
und den Mitnehmern, die als Kugeln ausgebildet sind. Im verriegelten
Zustand werden die Kugeln durch den Sperrkörper durch Form- und
Kraftschluss an die Wandung des Kipphebels gepresst. Der Sperrkörper
ist so ausgebildet, dass im entriegelten Zustand ein Spielraum zwischen
den Kugeln und der Wandung des Kipphebels entsteht.
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Nachteilig
bei dieser Vorrichtung ist der aufwendige Verstellmechanismus zum
Ein- bzw. Ausschalten des Ventilbetätigungsmechanismus.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Ventilabschaltungsvarianten
besteht darin, dass die Vorrichtungen zum Zu- oder Abschalten des
Ventilbetätigungsmechanismus eine verhältnismäßig
hohe Masse aufweisen, die auch noch zusätzlich bewegt werden
muss.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltelement für
ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement im Ventilsteuertrieb
einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das einen einfachen Aufbau
bei einer geringen zusätzlich bewegten Masse aufweist,
sich durch eine platzsparende und einfache Ausführung auszeichnet
und mit dem eine sichere Zu- und Abschaltung der Schlepphebelabstützung gewährleistet
wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Das
Schaltelement zum Ver- und Entriegeln eines Gehäuses eines
an sich bekannten hydraulischen Ventilspielausgleichselements gegenüber
einer darin axial verschiebbar angeordneten Führung besteht
aus einem verdrehbaren und das Gehäuse umfassenden Schaltring,
der mit in Bohrungen im Gehäuse angeordneten und durch
den Schaltring verlagerbaren Kugeln in Wirkverbindung steht. Zum Verriegeln
werden durch Verdrehen des Schaltrings die Kugeln durch die Innenwand
des Schaltrings in eine in der Führung angeordnete Nut
gedrückt, so dass durch die Kugeln das Gehäuse
mit der darin befindlichen Führung arretiert wird. In der
Innenseite des Schaltrings sind Aussparungen angeordnet, die zum
Entriegelten des Gehäuses gegenüber der Führung
durch Verdrehen des Schaltrings mit den Bohrungen in dem Gehäuse
fluchtend in Übereinstimmung gebracht werden, so dass die
Kugeln in die Aussparungen des Schaltrings gedrückt werden.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
in einer sicheren Zu- und Abschaltung der Schlepphebelunterstützung
eines Ventilspielausgleichselementes im Ventilsteuertrieb einer
Brennkraftmaschine. Durch die Anordnung wird erreicht, dass keine
zusätzlichen Massen während der Ventilabschaltung
mit bewegt werden müssen. Die Federn zur Rückstellung
des Stützkolbens des Ventilspielausgleichselements können
dadurch in kleineren Dimensionen ausgelegt werden. Außerdem
ist nur ein geringer technischer Aufwand zum Verdrehen des Schaltrings
in die entsprechende Schaltposition notwendig.
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Durch
die Anordnung des Verstellelements wird eine platzsparende, abschaltbare
Schlepphebelunterstützung erzielt, die sich auch durch
eine einfache und sichere Ausführung auszeichnet. Ein weiterer
wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist,
dass dieses Schaltelement keine Verdrehsicherung oder dergleichen
für ein störungsfreies Ver- oder Entriegeln benötigt.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen
erläutert.
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Anhand
von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend an Ausführungsbeispielen
näher beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen
zeigen:
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1:
eine schematische Schnittdarstellung des hydraulischen Ventilspielausgleichselements
in verriegelter Stellung,
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2:
eine schematische Schnittdarstellung des hydraulischen Ventilspielausgleichselements
in entriegelter Stellung,
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3:
eine Schnittdarstellung entsprechend der Linie A-A gemäß 1,
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4:
eine Einzelheit des Schaltelements in Schnittdarstellung und in
entriegelter Stellung und
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5:
eine Variante des Schaltelements in Schnittdarstellung und in entriegelter
Stellung.
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In
der 1 ist ein an sich bekanntes hydraulisches Ventilspielausgleichselement 11 dargestellt,
das in einem nicht gezeigten und ebenfalls an sich bekannten Ventilsteuertrieb
einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. In bekannter Weise besteht das
Ventilspielausgleichselement 11 aus einem Gehäuse 7,
in dem in axialer Richtung gegenüber der Kraft einer Feder 6 verschiebbar
eine Führung 5 angeordnet ist. In der Führung 5 ist
in ebenfalls bekannter Art ein axial verschiebbarer Stützkolben 4 des Ventilspielausgleichselements 11 angeordnet.
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Bei
einer Ventilbetätigung muss sich das Ventilspielausgleichselement 11,
wie in 1 dargestellt, in einem verriegelten Zustand befinden,
so dass sich das eine Ende eines im Ventiltrieb angeordneten Schlepphebels
in ebenfalls bekannter Weise auf dem Stützkolben 4 abstützen
kann, während das andere Ende des Schlepphebels die durch
den Nocken bewirkte Schwenkbewegung des Schlepphebels auf das Ventil überträgt.
Bei einer Ventilabschaltung bzw. einem Nullhub des Ventils befindet
sich das Ventilspielausgleichselement 11, wie in 2 dargestellt,
in einem entriegelten Zustand, so dass die Schwenkbewegung des Schlepphebels
nicht auf das Ventil übertragen, sondern durch das Ventilspielausgleichselement 11 aufgenommen
wird.
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Das
erfindungsgemäße Schaltelement zur Ver- und Entriegelung
des Gehäuses 7 mit der darin axial beweglich angeordneten
Führung 5 des Ventilspielausgleichselements 11 besteht
aus einem mit Aussparungen 8 versehenen verdrehbaren Schaltring 1,
der in Wirkverbindung mit den in Bohrungen 10 des Gehäuses 7 geführten
Kugeln 2 steht. Der Schaltring 1 ist verdrehbar
am Außenumfang des Gehäuses 7 und zwar
unterhalb der Aufnahme für die Feder 6 derart
angeordnet, dass er jeweils die Bohrungen 10 im Gehäuse 7 des
Ventilspielausgleichselements 11 überdeckt. Die
Aussparungen 8 sind an der Innenseite des Schaltrings 1 angeordnet,
wobei bei einer entsprechenden Stellung des Schaltrings 1 die
Aussparungen 8 mit den in dem Gehäuse 7 angeordneten
und das Gehäuse 7 radial durchdringenden Bohrungen 10 fluchtend
in der Lage und der Anzahl der Bohrungen 10 übereinstimmt.
Die Aussparungen 8 haben die Form der in den Bohrungen 10 verlagerbaren
Kugeln 2, wobei in den Aussparungen 8 nur ein Teil
des Kugelumfanges aufgenommen werden kann. Die Aussparungen 8 können
auch Öffnungen, wie z. B. Bohrungen, sein, wobei deren
Durchmesser kleiner ist, als der Durchmesser der Kugeln 2.
Zum Verdrehen des Schaltrings 1 ist dieser, wie aus 3 ersichtlich,
mit einer Anlenkung 9 für eine entsprechende Verstelleinrichtung
versehen.
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Es
ist durchaus denkbar, dass die das Gehäuse 7 radial
durchdringenden Bohrungen 10 zur Aufnahme der Kugeln 2 andersartig
ausgebildet sind. An Stelle der Kugeln 2 können
auch andersartig profilierte Teile zum Einsatz gelangen, wie zum
Beispiel ein Zylinder mit kugelförmigen oder zylinderförmigen Endteilen.
Es sind aber auch andere Ausbildungen möglich, ohne dass
sie hier ausdrücklich erwähnt wurden. Zu beachten
ist aber, dass die Wandstärke des Gehäuses 7 im
Bereich der Bohrungen 10 stets kleiner ist, als der Durchmesser
der Kugeln 2 bzw. kleiner als die Länge der äquivalenten
eingesetzten Bauteile.
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Im
Bereich des Bodens 12 der Führung 5 ist die
Führung 5 am Außenumfang mit einer umlaufenden
Nut 3 versehen, die der Form der Kugeln 2 entspricht.
Die Tiefe der Nut 3 und der Aussparung 8 ist dabei
jeweils immer kleiner, als der Radius der Kugeln 2.
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Die
Bohrungen 10 zur Aufnahme der Kugeln 2 sind gleichmäßig
am Umfang des Gehäuses 7 angeordnet. In den Zeichnungen
sind jeweils drei Bohrungen 10 dargestellt. Es kann aber
auch jede andere beliebige Anzahl von Bohrungen 10 zum
Einsatz kommen.
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In
der 1 und in dem dazugehörigen Querschnitt
gemäß der 3 ist das
Ventilspielausgleichselement 11 in einer verriegelten Position
dargestellt, bei der über den Nocken und dem Schlepphebel
eine Hubbetätigung des Ventils erfolgt. Der Schaltring 1 ist
dabei, wie aus der 3 besonders gut zu sehen ist,
so verstellt worden, dass die Kugeln 2 einerseits an der
Innenwandung des Schaltrings 1 und andererseits in der
Nut 3 der Führung 5 form- und kraftschlüssig
anliegen. Durch die Kugeln 2, die sich teilweise in der
Bohrung 10 und teilweise in der Nut 3 befinden,
erfolgt eine Arretierung des Gehäuses 7 mit der
angeordneten Aufnahme 5.
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Soll
eine Ventilabschaltung erfolgen, wird durch Verdrehen des Schaltrings 1 die
Verriegelung zwischen dem Gehäuse 7 und der Führung 5 aufgehoben.
Eine Schaltung zum Verdrehen des Schaltrings 1 erfolgt
immer nur dann, wenn der Nockengrundkreis mit dem Schlepphebel in
Wirkverbindung steht. Zum Entriegeln wird der in 3 dargestellte Schaltring 1 soweit
verdreht, dass die Aussparungen 8 mit den Bohrungen 10 fluchtend übereinstimmen. Bei
Erreichen dieser Stellung werden die Kugeln 2 durch die
aus der Schwenkbewegung des Schlepphebels und über den
Stützkolben 4 auf die Führung 5 übertragene
Kraft aus der Nut 3 heraus und in Richtung der Aussparung 8 gepresst
und dort aufgenommen. Die Arretierung des Gehäuses 7 mit
der Führung 5 durch die Kugeln 2 wird
dadurch aufgehoben. Die Führung 5, mit den darin
angeordneten Stützkolben 4, kann somit entsprechend
den Schwenkbewegungen des Schlepphebels in dem Gehäuse 7 axial gleiten.
In der 2 ist ein Ventilspielausgleichselement 11 in
entriegelter Stellung und somit bei abgeschaltetem Ventilhub dargestellt.
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In 4 und 5 sind
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Schaltelementes dargestellt. Zur Verminderung der Hertzschen Pressung
während eines Schaltvorganges ist die Innenseite des Schaltrings 1 mit
einer umlaufenden Nut 13 versehen. Somit erfolgt während
des Schaltvorganges keine Punkt- sondern eine Flächenberührung zwischen
der Kugel 2 und der Innenwand des Schaltrings 1.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, den Schaltring 1 aus Federstahl und
somit als Federelement auszubilden. Durch den als Federelement ausgebildeten Schaltring 1 wird
der Schaltvorgang weiter verbessert, in dem insbesondere beim Schaltprozess
von der entriegelten in die verriegelte Stellung durch die Federkraft
des Schaltrings 1 die Kugeln 2 in die entsprechende
Lage gedrückt werden.
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Dass
insbesondere bei schräg eingebauten Ventilspielausgleichselementen 11 im
entriegelten Zustand ein Rückrollen der Kugel 2 aus
der Öffnung 8 in Richtung der Führung 5 vermieden
wird, ist zur Sicherung der Lage der Kugeln 2 in der Bohrung 10 ein
entsprechendes Federelement 14 angeordnet. Das Federelement 14 ist
jeweils in einer Aussparung 15 der Bohrungen 10 angeordnet.
In 4 ist das Federelement 14 mit einer in
Richtung Führung 5 weisenden verschwenkbaren Druckzunge 16 ausgebildet.
Beim Schalten aus der entriegelten in die verriegelte Stellung werden
die Druckzungen 16 der Federelemente 14 durch
die Kugel 2 in die Aussparung 15 gedrückt.
Beim Entriegeln gleiten die Kugeln 2 in die Öffnungen 8 und
die Druckzungen 16 schnappen aus den Aussparungen 15 und
sichern somit die Lage der Kugeln 2 – wie in 4 dargestellt –.
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In 5 ist
eine Variante der Lagesicherung der Kugeln 2 im entriegelten
Zustand dargestellt. Dabei ist das Federelement 14 mit
einer in Richtung des Zentrums der Bohrungen 10 weisenden
federnden Ausbuchtung 17 versehen. Diese Ausbuchtungen 17 wirken
analog der oben beschriebenen verschwenkbaren Druckzungen 16.
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- 1
- Schaltring
- 2
- Kugel
- 3
- Nut
- 4
- Stützkolben
- 5
- Führung
- 6
- Feder
- 7
- Gehäuse
- 8
- Aussparung
- 9
- Anlenkung
- 10
- Bohrung
- 11
- Ventilspielausgleichselement
- 12
- Boden
- 13
- Nut
- 14
- Federelement
- 15
- Aussparung
- 16
- Druckzunge
- 17
- Ausbuchtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4323555
A1 [0002]
- - DE 19730814 A1 [0004]
- - DE 10204673 A1 [0006]
- - DE 2814307 A1 [0008]
- - DE 4238325 C2 [0010]