DE102010032635A1

DE102010032635A1 - Mechanisches Ventilspielausgleichselement mit einer inneren Sicherungseinrichtung gegen ungewolltes Herausdrehen

Info

Publication number: DE102010032635A1
Application number: DE201010032635
Authority: DE
Inventors: Mathias Boegershausen; Peter Sailer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-02-02

Abstract

Ventilspielausgleichselement (1) mit mechanischer, automatischer Nachstellung für Brennkraftmaschinen, mit einem Stellbolzen (3), der mittels eines Gewindes gegen die Kraft einer Feder (8) in einer an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordneten Hülse (2) abgestützt ist, mit einem Übertragungselement, das mit einem Stützkopf (4) des Stellbolzens (3) in Wirkverbindung steht und sich weiterhin an einem federbelasteten Gaswechselventil und an einem Nocken einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle direkt oder indirekt abstützt, und mit einer Sicherungseinrichtung gegen ungewolltes Herausdrehen des Stellbolzens (3) des Ventilspielausgleichselements (1), wobei der Stellbolzen (3) zwei umlaufende Nuten aufweist, mit einer dem Stützkopf (4) zugewandten ersten Nut (8), einer zweiten Nut (9) und einer zwischen den Nuten angeordneten Klemmkontur (10), in denen ein Sprengring (10a) angeordnet ist und wobei die Hülse (2) eine zugeordnete Haltekontur (12) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Ventilspielausgleichselement mit mechanischer, automatischer Nachstellung für Brennkraftmaschinen, mit einem Stellbolzen, der mittels eines Gewindes gegen die Kraft einer Feder in einer an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordneten Hülse abgestützt ist, mit einem Übertragungselement, das mit einem Stützkopf des Stellbolzens in Wirkverbindung steht und sich weiterhin an einem federbelasteten Gaswechselventil und an einem Nocken einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle direkt oder indirekt abstützt, und mit einer Sicherungseinrichtung gegen ungewolltes Herausdrehen des Stellbolzens des Ventilspielausgleichselements.
Hintergrund der Erfindung
Bei einem derartigen Ventilspielausgleichselement können die üblichen Längenänderungen im Ventiltrieb je Nockenumlauf, hervorgerufen z. B. durch Temperaturänderungen und Sitzeinschlag am Gaswechselventil, in beiden Richtungen ausgeglichen werden. Größere Längenänderungen durch Kontaktverlust zum Nocken im Ventiltrieb, hervorgerufen z. B. durch schnelle, größere Drehzahländerungen, können ab einem bestimmten Grenzwert nicht mehr zurückgedreht, das heißt das Ventilspielausgleichselement nicht mehr verkürzt werden, was zu Schäden an der Brennkraftmaschine führen kann.
Ein Ventilspielausgleichselement mit Sicherungseinrichtung ist aus der WO 2008/114737 A1 bekannt. Der Stellbolzen weist im Anschluss an den Stützkopf eine Nut auf, die von einer Abdeckung überdeckt ist, wobei die Abdeckung auf dem Ende der Hülse befestigt ist. Die Abdeckung weist Schlitze auf, durch die eine Klammer die Nut erfassen kann. Diese Einrichtung braucht einen großen Raum für den Transport oder die Montage, da die Klammer zur Montage und zur Demontage einen Griffbereich aufweisen und vom Ventilspielausgleichselement abgezogen werden muss. Zum Transport, d. h. zum Versenden von Ventilspielausgleichselementen ist diese Klammer zu sperrig. Des Weiteren besteht das Problem, dass die Klammer auch unbeabsichtigt, z. B. durch ungewollte Berührung oder einen Stoß herausrutschen kann.
Weiterhin ist diese Sicherungseinrichtung nicht zur Verhinderung zu großer Längenänderungen des Ventilspielausgleichselements geeignet, da sie im Betrieb der Brennkraftmaschine entfernt sein muss.
Es ist weiterhin bekannt, DE- 198 37 388 A1 , ein Ventilspielausgleichselement in einem Tassenstößel einzubauen, wobei der Tassenstößel eine Durchgangsöffnung und der Stützkopf eine Querbohrung aufweist, in denen ein flexibler Stift oder Draht zur Sicherung eingebaut ist. Zur Entriegelung des Ventilspielausgleichselements muss dann der flexible Stift oder Draht herausgezogen und der Stellbolzen freigegeben werden. Auch hier ist ein großer Raumbedarf notwendig, da das Ende des Stiftes oder Drahtes erreichbar sein muss. Weiterhin besteht aber auch während des Transports bzw. der Anlieferung des Ventilspielausgleichselements die Gefahr, dass die Sicherungseinrichtung ungewollt gelöst wird. Auch bei diesem Ventilspielausgleichselement ist die Verhinderung ungewollter Längenänderungen nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung zur Verfügung gestellt wird, die keine zu großen Längenänderungen zulässt und darüber hinaus eine Sicherungseinrichtung zur Verfügung stellt, die praktisch keinen zusätzlichen Bauraum erfordert. Sie soll sicher funktionieren, kostengünstig sein und leicht betätigt werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Stellbolzen zwei umlaufende Nuten aufweist, mit einer dem Stützkopf zugesandten ersten Nut, einer zweiten Nut und einer zwischen den Nuten angeordneten Klemmkontur, in denen ein Sprengring angeordnet ist und dass die Hülse eine zugeordnete Haltekontur aufweist.
Der Sprengring, der auch als Federring mit rundem Querschnitt bezeichnet werden kann, hat die Möglichkeit, sich in den Nuten zu bewegen und mit der Klemmkontur zwischen den Nuten in Wirkverbindung zu treten, wobei die Klemmkontur zumindest der ersten Nut zugewandt eine kegelförmige Schräge oder Ausnehmung aufweist, wobei die maximale radiale Erstreckung der Klemmkontur kleiner ist als der Radius Mantelbereichs, so dass der Sprengring nur dann zwischen den Nuten wechseln kann, wenn die Haltekontur in der Hülse den Durchgang freigibt.
In vorteilhafter Weise sind die Nuten und die Klemmkontur in einem kreiszylindrischen Mantelbereich des Stellbolzens eingearbeitet, wobei die Haltekontur in einem korrespondieren kreiszylindrischen Innenmantelbereich der Hülse eingearbeitet ist, so dass der Stellbolzen über den kreiszylindrischen Mantelbereich in dem kreiszylindrischen Innenmantelbereich der Hülse eine gute Abstützung und Führung hat.
Die Haltekontur weist an ihrem dem Stützkopf zu- und abgewandten Ende je eine Umschaltnut auf, deren radiale Nutgrunderstreckung zumindest der maximalen radialen Erstreckung der Klemmkontur zuzüglich der Dicke des Sprengringes entspricht. Dadurch ist es möglich, dass der Sprengring dann, wenn eine der Umschaltnuten mit der Klemmkontur korrespondiert, der Sprengring von der ersten in die zweite Nut oder umgekehrt wechseln kann.
Dadurch, dass die einander zugewandten Flanken der Umschaltnuten kegelförmige Anphasungen aufweisen, kann der Sprengring durch axiale Verschiebung des Stützkopfes in der Hülse zusammengedrückt und aus der Umschaltnut verschoben werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zwischen den Umschaltnuten Rastnuten in die Hülse eingearbeitet sind, und dass die radiale Nutgrunderstreckung der Rastnuten geringer ist als die maximale radiale Erstreckung der Klemmkontur zuzüglich der Dicke des Sprengringes. Wenn die Klemmkontur daher mit den Rastnuten korrespondiert, so erfolgt zwischen der Klemmkontur und den Rastnuten über den Sprengring eine Klemmung bzw. Sperrung des Stellbolzens in der Hülse.
Da die dem Stützkopf abgewandten Flanken der Rastnuten kegelförmige Abflachungen aufweisen, die vorzugsweise bis zu den Flanken der benachbarten Rastnuten reichen, kann der Stellbolzen in die Hülse eingedreht und der Sprengring entlang der Rastnuten verschoben werden, da dieser über die Abflachungen zusammengedrückt und dann in axialer Richtung verschoben werden kann.
Bisher wurden die Nuten und die Klemmkontur dem Stellbolzen zugeordnet sowie die Haltekontur der Hülse zugeordnet beschrieben.
Die Einrichtungen können aber auch umgekehrt, d. h. die Haltekontur am Stellbolzen und die Nuten und die Klemmkontur an der Hülse eingearbeitet sein, wobei dann die Spannkraft des Sprengringes den geänderten Gegebenheiten angepasst wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Stellbolzen zwei Teile aufweist, den Stützkopf und einen Gewindebolzen, die aneinander befestigt sind.
In vorteilhafter Weise weist der Gewindebolzen einen Hais mit kreiszylindrischer Fläche auf, auf den der Stützkopf mittels eines Mantels befestigt ist, vorzugsweise aufgepresst ist, wobei die Außenfläche des Mantels den kreiszylindrischen Mantelbereich für die Klemmkontur bildet.
Dadurch, dass der Hals des Gewindebolzens und auch die Führungsfläche in der Hülse radial abgesetzt sind, ist kein zusätzlicher Gewindeauslauf erforderlich, da der Hals als Gewindeauslauf dient. Das Gewinde kann dabei eingängig oder auch mehrgängig ausgebildet sein.
Durch die zweiteilige Ausgestaltung des Stellbolzens wird eine wesentlich höhere Gestaltungsfreiheit bezüglich des Gewindes und der Führung und auch der Herstellung der Nuten und der Klemmkontur erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen:
1: einen Teilschnitt durch ein Ventilspielausgleichselement mit innerer Sicherungseinrichtung gegen ungewolltes Herausdrehen,
2: einen Ausschnitt aus dem Teilschnitt gemäß 1 in vergrößertem Maßstab und
3: eine Darstellung des Einbaus und des Ausbaus des Stellbolzens in der Hülse in verschiedenen Stufen gemäß den Bildern 1 bis 8.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 3 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein ein Ventilspielausgleichselement bezeichnet, das eine Hülse 2 und einen in der Hülse 2 angeordneten Stellbolzen 3 aufweist. Der Stellbolzen 3 ist zweiteilig ausgeführt und weist einen Stützkopf 4 und einen Gewindebolzen 5 auf, der mit einem Gewinde in der Hülse 2 korrespondiert. Der Gewindebolzen 5 weist einen Hals 6 auf, der in einen Mantel 7 des Stützkopfes 4 eingepresst ist. Der Mantel 7 des Stützkopfes 4 weist eine Außenfläche auf, mittels der er gleitend in einer Führungsfläche der Hülse 2 gelagert ist. Durch diese Ausgestaltung des Stellbolzens 3 ist einerseits eine sehr gute Führung des Stellbolzens 3 bzw. des Stützkopfes 4 in der Hülse 2 gewährleistet und darüber hinaus ein Auslauf für das Gewinde in der Hülse 2 und dem Gewindebolzen 5 gegeben. In der Außenfläche des Mantels 7 ist eine erste Nut 8 und zweite Nut 9 eingearbeitet, zwischen denen eine Klemmkontur 10 vorgesehen ist, deren maximale radiale Erstreckung geringer ist als der Radius des Mantels 7. Den Nuten 8, 9 und der Klemmkontur 10 ist ein Sprengring 10a zugeordnet, dessen Bedeutung im Folgenden noch beschrieben wird.
Die Klemmkontur 10 weist in den 1 und 2 auf der der ersten Nut 8 zugewandten Seite eine kegelstumpfförmige Schräge oder Ausnehmung 11 auf, die ringförmig ausgebildet ist und den Sprengring 10a bzw. den Federring teilweise aufnehmen kann. In der korrespondierenden Führungsfläche der Hülse 2 ist eine Haltekontur 12 eingearbeitet, die an ihren dem Stützkopf 4 zu- und abgewandten Ende je eine Umkehrnut 13 aufweist, die an den einander zugewandten Flanken kegelförmige Anphasungen 14 aufweisen und dazwischen Rastnuten 15, die an den dem Stützkopf 4 abgewandten Flanken Abflachungen 16 aufweisen, die einen geringen Abstand zu den Flanken der benachbarten Rastnuten 15 haben. Im Inneren des Gewindebolzens 5 und des Stützkopfes 4 ist je eine Ausnehmung, vorzugsweise eine Bohrung angeordnet, in der eine Feder 17 radial geführt ist, die sich einerseits am Stützkopf 4 und andererseits an einer Federführung 18 abstützt, wobei die Federführung einen Boden 19 kontaktiert, der in der Hülse 2 eingeschraubt oder eingepresst ist. Die Federführung 18 weist einerseits einen Stift auf, der die Feder 17 führen kann und am gegenüberliegenden Ende eine Kugel, die in einer Kalotte des Bodens 19 geführt ist, so dass die Feder 17 auch beim Drehen des Stellbolzens 3 im Wesentlichen torsionskraftfrei geführt ist.
Der Stützkopf 4 weist auf der der Feder 17 abgewandten Seite zentral ein Schlüsselinnenprofil 20 auf, wobei im Anschluss an den Stützkopf 4 in Richtung Stellbolzen 3 eine Hinterschneidung 21 vorgesehen ist, die eine Riffelung oder ein Schlüsselaußenprofil aufweist.
Mittels eines Werkzeuges im Schlüsselinnenprofil 20 oder an der Hinterschneidung 21 wird der Stellbolzen 3 in die Hülse 2 eingedreht, wobei vorher die Feder 17 und die Federführung 18 eingesetzt und der Boden 19 an der Hülse 2 befestigt ist. Vor dem Eindrehen des Stellbolzens 3 in die Hülse 2 wird der Sprengring 10a in die erste Nut 8 eingesetzt. Durch eine Einlaufphase an dem oberen Innenrand der Hülse 2 wird der Sprengring 10a beim Eindrehen des Stellbolzens 3 in die Hülse 2 zusammengedrückt und kann sich entlang der Innenfläche der Hülse 2 verschieben, bis die erste Nut 8 mit der oberen, dem Stützkopf 4 zugewandten Umkehrnut 13 korrespondiert, so dass nach Beendigung des Eindrehens die Feder 17 den Stellbolzen 3 ein wenig zurückdreht und dadurch eine Sicherung des Stellbolzens 3 zwischen dem Rand der unteren, zweiten Nut 9 und dem Rand der Umkehrnut 13 erfolgt, wie in Bild 1 von 3 dargestellt.
Bei der ersten Stufe dieser Sicherung handelt es sich um einen formschlüssigen axialen Anschlag für den späteren Motorbetrieb und den Servicefall des Ventilspielausgleichselements in der Werkstatt.
Anschließend wird das so fertig montierte mechanische Ventilspielausgleichselement in die Bohrung des Bauteils bzw. des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine eingesteckt. Anschließend wird das Übertragungselement und die Nockenwelle bei eingebautem Gaswechselventil montiert. In dieser Position ist das Ventilspielausgleichselement länger als die Nenneinbaulänge im Ventiltrieb mit Abstützung am Grundkreis des Nockens. In einem nächsten Schritt wird das Werkzeug für das Schlüsselinnenprofil 20 im Stützkopf 4 angesetzt, wobei eine Öffnung im Übertragungselement für das Werkzeug vorgesehen ist. Alternativ kann natürlich auch die Riffelung oder das Schlüsselaußenprofil an der Hinterschneidung 21 benutzt werden. Der Stellbolzen 3 wird so weit in die Hülse 2 eingeschraubt, bis die Abstützkraft des Übertragungselements am Grundkreis des Nockens Null ist. Beim Einschraubvorgang verschieben sich die erste Nut 8 und die zweite Nut 9 nebst Sprengring 10a und Klemmkontur 10 am Stellbolzen 3 entlang der Haltekontur 12 gemäß den Bildern 1 bis 4 in 3. Der Sprengring 10a bzw. Federring springt in den Rastnuten 15 der Haltekontur 12 in der Hülse 2 stufenweise nach unten. Auf diese Weise wird das Ventilspielausgleichselement 1 in die Nenneinbauposition gedreht. Die Rastnuten 15 bilden in Verbindung mit der ersten Nut 8 und dem Sprengring 10a einen axialen Freilauf, d. h. der Stellbolzen 3 kann in die Hülse 2 eingedreht werden, aber durch die Feder nicht mehr zurückgedreht werden, da die Ausnehmung 11 oder kegelförmige Schräge der Klemmkontur 10 über den Sprengring 10a und die Flanken der Rastnuten 15 ein Herausdrehen des Stellbolzens 3 aus der Hülse 2 mittels der Feder 17 verhindern. Damit begrenzt sich der Ausfahrweg des Stellbolzens 3 in der Hülse 2 auf das Spiel in der jeweiligen Rastnut 15 und der Klemmkontur 10 bis zur Flanke der ersten Nut 8. Dieses Spiel ist kleiner als die zulässige Grenze für einen möglichen Nachstellweg (Absinkweg) je Nockenumlauf. Dadurch ist ein ungewollt großer Kontaktverlust des Übertragungselements zum Nocken der Nockenwelle sichergestellt.
Wird ein Ventilspielausgleichselement 1 aus dem Bauteil bzw. dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ausgebaut, so bleibt der Stellbolzen 3 in der jeweiligen Rastnut 15 über die Ausnehmung 11 der Klemmkontur 10 und des Sprengrings 10a gesichert, siehe Bild 5 von 3. Durch vollständiges Eindrehen des Stellbolzens 3 in die Hülse 2 gelangt der Sprengring 10a in die vom Stützkopf 4 abgewandte Umkehrnut 13, so dass der Sprengring von der ersten Nut 8 in die zweite Nut 9 gelangen kann, von Bild 6 nach Bild 7 in 3. Der Stellbolzen 3 kann nun in der Hülse 2 durch die Kraft der Feder 17 herausgedreht werden, bis der Sprengring 10a in der oberen Umkehrnut 13 und in der zweiten Nut 9 angeordnet ist, was der Bildfolge 7 nach 8, bez. Bild 1 in 3 entspricht.
Bezugszeichenliste

1: Ventilspielausgleichselement
2: Hülse
3: Stellbolzen
4: Stützkopf
5: Gewindebolzen
6: Hals
7: Mantel
8: erste Nut
9: zweite Nut
10: Klemmkontur
10a: Sprengring
11: Ausnehmung
12: Haltekontur
13: Umkehrnuten
14: kegelförmige Anphasungen
15: Rastnuten
16: Abflachungen
17: Feder
18: Federführung
19: Boden
20: Schlüsselinnenprofil
21: Hinterschneidung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/114737 A1 [0003]
DE 19837388 A1 [0005]

Claims

Ventilspielausgleichselement (1) mit mechanischer, automatischer Nachstellung für Brennkraftmaschinen, mit einem Stellbolzen (3), der mittels eines Gewindes gegen die Kraft einer Feder (17) in einer an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordneten Hülse (2) abgestützt ist, mit einem Übertragungselement, das mit einem Stützkopf (4) des Stellbolzens (3) in Wirkverbindung steht und sich weiterhin an einem federbelasteten Gaswechselventil und an einem Nocken einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle direkt oder indirekt abstützt, und mit einer Sicherungseinrichtung gegen ungewolltes Herausdrehen des Stellbolzens (3) des Ventilspielausgleichselements (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Stellbolzen (3) zwei umlaufende Nuten aufweist, mit einer dem Stützkopf (4) zugewandten ersten Nut (8), einer zweiten Nut (9) und einer zwischen den Nuten angeordneten Klemmkontur (10), in denen ein Sprengring (10a) angeordnet ist und dass die Hülse (2) eine zugeordnete Haltekontur (12) aufweist.
Ventilspielausgleichselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (8 und 9) und die Klemmkontur (10) in einem kreiszylindrischen Mantelbereich des Stellbolzens (3) eingearbeitet sind.
Ventilspielausgleichselement (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkontur (10) zumindest eine kegelförmige, der ersten Nut 8 zugewandte Schräge oder Ausnehmung (11) aufweist und die maximale radiale Erstreckung der Klemmkontur (10) kleiner ist als der Radius des Mantelbereichs.
Ventilspielausgleichselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekontur (12) in einem korrespondieren kreiszylindrischen Innenmantelbereich der Hülse (2) eingearbeitet ist.
Ventilspielausgleichselement (1) nach einem Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekontur (12) an ihren dem Stützkopf (4) zu- und abgewandten Enden je eine Umkehrnut (13) aufweist, deren radiale Nutgrunderstreckung zumindest der maximalen radialen Erstreckung der Klemmkontur (10) zuzüglich der Dicke des Sprengrings (10a) entspricht.
Ventilspielausgleichselement (1) nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Flanken der Umkehrnuten (13) kegelförmige Anphasungen (14) aufweisen.
Ventilspielausgleichselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Umkehrnuten (13) Rastnuten (15) in die Hülse (2) eingearbeitet sind und dass die radiale Nutgrunderstreckung der Rastnuten (15) geringer ist als die maximale radiale Erstreckung der Klemmkontur (10) zuzüglich der Dicke des Sprengringes (10a).
Ventilspielausgleichselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Stützkopf (4) abgewandten Flanken der Rastnuten (15) kegelförmige Abflachungen (16) aufweisen.
Ventilspielausgleichselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellbolzen (3) zwei Teile aufweist, den Stützkopf (4) und einen Gewindebolzen (5), die aneinander befestigt sind.
Ventilspielausgleichselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindebolzen (5) einen Hals (6) aufweist, auf dem der Stützkopf (4) mittels eines Mantels (7) befestigt ist, wobei die Außenfläche des Mantels (7) den kreiszylindrischen Mantelbereich bildet.