DE102010034487A1

DE102010034487A1 - Abstützelement

Info

Publication number: DE102010034487A1
Application number: DE102010034487A
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: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2012-02-23

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Abstützelement (1) für einen hebelartigen Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem in einer Bohrung (2) eines Gehäuses (3) sitzenden, aus dem Gehäuse (3) heraus über eine Nachschiebefeder (4) beaufschlagten Druckkolben (5), dessen gehäuseferner Kopf (6) eine Anlage für den Nockenfolger bildet, wobei dem Abstützelement (1) Mittel (7) zum mechanischen, automatischen Spielausgleich immanent sind, die als gewindefreie Keilklemmmittel vorliegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abstützelement für einen hebelartigen Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem in einer Bohrung eines Gehäuses sitzenden, aus dem Gehäuse heraus über eine Nachschiebefeder beaufschlagten Druckkolben, dessen gehäuseferner Kopf eine Anlage für den Nockenfolger bildet, wobei dem Abstützelement Mittel zum mechanischen, automatischen Spielausgleich immanent sind.
Die DE 38 83 547 T2 zeigt ein mechanisches Abstützelement, dessen mechanischer Spielausgleich nach dem Sägezahngewindeprinzip funktioniert. Als nachteilig wird festgestellt, dass sich eine Fertigung und Montage des Gewindes mit Aufwärtssteig- u. Abwärtssperrflanke als sehr aufwändig darstellt. So muss der Druckkolben voreingedreht eingebaut werden, was separate Transportsicherungen erfordert. Im Servicefall, d. h. bei einem Ausbau der Nockenwelle, ist zu erwarten, dass sich der Druckkolben schlagartig aus seiner eingefahrenen Arbeitsstellung dreht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein mechanisches Abstützelement der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind. Insbesondere soll das Abstützelement preiswert herstell- sowie montierbar sein sowie eine sichere Spielnachstellung in beide Ausgleichsrichtungen ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mittel als gewindefreie Keilklemmmittel vorliegen, wobei es gemäß einer besonders bevorzugten Konkretisierung vorgeschlagen ist, zur Darstellung der Keilklemmmittel in der Bohrung des Gehäuses eine Klemmhülse über ihren zylindrischen Außenmantel axial beweglich zu führen, welche Klemmhülse an ihrem Innenmantel einen sich in kopfferne Richtung verjüngenden Konus hat, der mit einem komplementären, an einem Außenmantel des Druckkolbens applizierten weiteren Konus selbsthemmungsfrei zusammengesteckt ist, welcher weitere Konus von einer Unterseite des Druckkolbens ausgeht, wobei von einer Oberseite der Klemmhülse Längsschlitze zur Bildung von dazwischen liegenden Federzungen verlaufen und wobei bei impulsartiger Druckbeaufschlagung des Druckkolbens die Federzungen über die Konen derartig radial aufspreizbar sind, dass sie reibschlüssig über ihren Außenmantel in der Bohrung des Gehäuses blockieren.
Die Bauteile des vorschlagsgemäß als Keilklemmelement vorliegenden Abstützelements sind relativ kostengünstig herstell- und montierbar. Die Elemente müssen nicht „voreingedreht” wie diejenigen nach dem eingangs genannten St. d. T. eingebaut werden. Auch müssen diese im Demontage- und Wiedermontagefall der Nockenwelle nicht auf ein definiertes Eindrehmaß gebracht werden.
Der Klemmwinkel zwischen den Konen ist so ausgelegt, dass in diesem Bereich stets, auch unter Öleinfluss, keine Selbsthemmung auftritt, so dass die bei impulsartiger Druckbeaufschlagung des Druckkolbens bei Nockenüberlauf miteinander verspannten Konen in einer kraftfreien Grundkreisphase axial geringfügig wieder auseinanderfahren.
Das erfindungsgemäße Abstützelement ist in der Lage, positive und negative Dilatationen im Ventiltrieb auszugleichen (s. a. Figurenbeschreibung).
Alternativ können auch von einer Unterseite des Druckkolbens sich mit der Bohrung des Gehäuses verspannende Federzungen abstehen, deren Innenseiten den einen Konus aufweisen, wobei dann ein weiterer Körper axial von unten mit einem Außenkonus in den erstgenannten Konus greift.
Zur Darstellung der Federfunktion ist zumindest ein Längsschlitz in der Klemmhülse notwendig, wobei vorzugsweise mehrere umfangsmäßig gleichverteilte Schlitze appliziert sein sollen, so dass eine kronenartige Gestaltung in diesem Bereich vorliegt. Ggf. kann auch, je nach Materialwahl und Gestaltung der Klemmhülse, auf die Federzungen verzichtet werden.
Um Öleinflüsse im Reibkontakt zwischen der Bohrung des Gehäuses und den Federzungen im Belastungsfall weitestgehend auszuschließen, sollen gemäß einer Fortbildung der Erfindung am Außenmantel der Federzungen Ringnuten vorliegen. Diese vermindern die wirksame Kontaktfläche und sorgen für eine Abscherung des Ölfilms und Verdrängung dieses im Belastungsfall. Werden die Nuten zudem, wie weiterhin vorgeschlagen, in ihrem Kantenbereich gezielt scharfkantig-unabgerundet gestaltet, wird dieser „Messereffekt” verbessert. Alternativ hierzu können die Nuten auch in der Bohrung des Gehäuses verlaufen.
Als Nachschiebefeder, welche die Klemmhülse und somit auch den Druckkolben im Nockengrundkreis letztlich in Nockenkontakt drückt und somit die Spieleinstellung realisiert, ist an wenigstens eine Schraubendruckfeder gedacht. Diese soll bevorzugt zwischen einer Unterseite der Klemmhülse und einem Boden des Gehäuses eingebaut sein.
Der Boden des Gehäuses kann gemäß einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung einteilig mit dem Gehäuse verbunden sein, welches Gehäuse bspw. als Fließpress- oder Blechbauteil vorliegen kann. Vorgesehen ist es hierbei, auf als Massenartikel vorliegende Standardgehäuse von hydraulischen Abstützelementen zurückzugreifen. Für den Fall eines „offenen” Gehäuses im Bodenbereich kann sich die Druckfeder auch gegen einen Grund einer Umgebungskonstruktion wie einem Zylinderkopf abstützen.
Eine gute laterale Führung für die Druckfeder liegt dann vor, wenn diese, so wie vorgeschlagen, in einem bodenseitigen Zylinderansatz der Klemmhülse abschnittsweise aufgenommen ist. Der Bodenbereich der Klemmhülse kann letztlich baugleich zu einem Bodenbereich/Ventilbereich eines hydraulischen Spielausgleichselements vorliegen, so dass dieser Bereich nicht neu konstruktiv gestaltet werden muss, was Kosten sparen hilft.
Zudem ist eine einfache Axialsicherung für den Druckkolben aus dem Gehäuse heraus über bspw. einen Polygonring oder einen anderweitigen Sprengring vorgeschlagen. Der Ring sitzt dabei in einer Haltenut eines der Bauteile (Druckkolben/Bohrung des Gehäuses) und kommuniziert mit einer Bewegungsnut des jeweils anderen Bauteils (Bohrung des Gehäuses/Druckkolben). Ein Einbau/Ausbau wird über eine Einführschräge erleichtert. Alternativ hierzu kann ein auf einer oberen Ringstirn des Gehäuses sitzender Ringkragen eingesetzt werden, der mit seinem Innenrand in eine Ringnut im Außenmantel des Druckkolbens greift.
Alternativ kann das vorgeschlagene Abstützelement mit seinen wesentlichen Designmerkmalen auch in einer Spanneinrichtung für einen Riemen oder eine Kette eines Primär- oder Sekundärtriebs einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Somit bezieht sich der Schutz auch hierauf.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erklärt. Es zeigen:
1 einen Teillängsschnitt durch ein mechanisches Abstützelement;
2 einen um 90° gedrehten Längsschnitt nach 1 und
3 in einer räumlichen Darstellung eine Klemmhülse des Abstützelements kopfüber.
Die 1, 2 offenbaren ein Abstützelement 1 für einen als Schlepphebel ausgebildeten Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. In einer Bohrung 2 eines Gehäuses 3 des Abstützelements 1 sitzt ein aus dem Gehäuse 3 mit einem Kopf 6 ragender Druckkolben 5. Das Gehäuse 3 ist einteilig mit einem Boden 21 versehen, welcher eine als Luftentweichbohrung ausgebildete Perforierung 25 hat.
Das Abstützelement 1 hat Mittel 7 zum mechanischen, automatischen Spielausgleich. Somit wird auf hydraulische Spieleinstellmaßnahmen verzichtet. Die Mittel 7 liegen als gewindefreie Keilklemmmittel vor.
Zur Darstellung der Keilklemmmittel 7 ist in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 eine Klemmhülse 8 über ihren zylindrischen Außenmantel 9 axial beweglich geführt. An ihrem Innenmantel 10 hat die Klemmhülse 8 einen sich in kopfferne Richtung verjüngenden Konus 11. Dieser Konus 11 ist mit einem komplementären, an einem Außenmantel 12 des Druckkolbens 5 applizierten weiteren Konus 13 selbsthemmungsfrei zusammengesteckt. Der Klemmwinkel ist hierbei mit „β” bezeichnet. Der weitere Konus 13 geht von einer Unterseite 12a des Druckkolbens 5 aus.
Von einer Oberseite 29 der Klemmhülse 8 verlaufen Längsschlitze 14 zur Bildung von dazwischen liegenden, umfangsmäßig gleichverteilten Federzungen 15. An einem Außenmantel 9 der Klemmhülse 8 sind dabei mehrere übereinander liegende Ringnuten 16 ausgebildet. Diese dienen beim später beschriebenen Verklemmen der Federzungen 15 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 einer Ölabscherung und -sammlung, so dass in diesem Bereich idealerweise ein ölfreier, gut beherrschbarer Reibkontakt vorherrscht.
Zwischen einer Unterseite 19 eines Bodens 20 der Klemmhülse 8 und einem Boden 21 des Gehäuses 3 ist eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Nachschiebefeder 4 eingespannt. Diese sitzt mit ihrem oberen Bereich in einer Bohrung 23 eines Zylinderansatzes 22 der Klemmhülse 8 und erfährt somit eine gute Führung.
Außerdem ist für den Druckkolben 5 eine Wegbegrenzung 26 aus dem Gehäuse 3 heraus vorgesehen. Diese besteht, wie den 1, 2 zu entnehmen ist, aus einem Polygonring, welcher in einer Umlaufnut 27 im Außenmantel 12 des Druckkolbens 5 gehalten ist. Er greift radial außen in eine Bewegungsnut 28 in der Bohrung 2 ein.
Der Klemmwinkel β zwischen den Konen 11, 13 ist so ausgelegt, dass auch bei unterschiedlichen Reibwerten (ölfreier oder öliger Kontakt) keine Selbsthemmung im Kontaktbereich vorliegt, was eine Voraussetzung für das Funktionieren der Erfindung ist.
Bei Nockenüberlauf über den Schlepphebel während des Betriebes des Ventiltriebs erzeugt der Kraftimpuls auf den Druckkolben 5 eine Radialkraft im Konusbereich. Bis zum Aufbau dieser Radialkraft sinken der Druckkolben 5 und folglich die Klemmhülse 8 geringfügig ein. Hat sich die trägheitsbedingt verzögert auftretende Radialkraft in ausreichendem Maß aufgebaut, sind die Federzungen 15 radial derartig aufgeweitet, dass es in deren Kontaktbereich in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 zu einem Verklemmen kommt und die Abstützung letztlich steif vorliegt. Die Absinkhöhe muss dabei, einfach gesagt, die unerwünschte Spielverkleinerung des Ventiltriebs je Nockenevent beinhalten.
In einer Nockengrundkreisphase und somit in einem Zustand, in welchem das Abstützelement 1 keine Ventiltriebskraft abstützen muss, ziehen sich die elastisch ausgeformten Federzungen 15 der Klemmhülse 8 wieder zusammen. Die vorbeschriebene Verklemmung wird aufgehoben. Hierdurch wird der Druckkolben 5 über die im Konusbereich wirkenden Kräfte leicht aus dem Gehäuse 3 gedrückt. Wie eingangs dargelegt herrscht in diesem Kontaktbereich keine Selbsthemmung. Sodann drückt die Nachschiebefeder 4 die Klemmhülse 8 mit dem aufsitzenden Druckkolben 5 letztlich gegen die Nockenwelle. Sämtliches Ventiltriebsspiel wird auf 0 gestellt.
Bezugszeichenliste

1: Abstützelement
2: Bohrung
3: Gehäuse
4: Nachschiebefeder
5: Druckkolben
6: Kopf
7: Mittel zum Spielausgleich, Keilklemmmittel
8: Klemmhülse
9: Außenmantel Klemmhülse
10: Innenmantel Klemmhülse
11: Konus Klemmhülse
12: Außenmantel Druckkolben
12a: Unterseite Druckkolben
13: Konus Druckkolben
14: Längsschlitz
15: Federzunge
16: Ringnut
17: oberer Kantenbereich
18: unterer Kantenbereich
19: Unterseite
20: Boden Klemmhülse
21: Boden Gehäuse
22: Zylinderansatz
23: Bohrung Zylinderansatz
24: Außenmantel Nachschiebefeder
25: Perforierung
26: Wegbegrenzung
27: Umlaufnut
28: Bewegungsnut
29: Oberseite
β: Klemmwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3883547 T2 [0002]

Claims

Abstützelement (1) für einen hebelartigen Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem in einer Bohrung (2) eines Gehäuses (3) sitzenden, aus dem Gehäuse (3) heraus über eine Nachschiebefeder (4) beaufschlagten Druckkolben (5), dessen gehäuseferner Kopf (6) eine Anlage für den Nockenfolger bildet, wobei dem Abstützelement (1) Mittel (7) zum mechanischen, automatischen Spielausgleich immanent sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) als gewindefreie Keilklemmmittel vorliegen.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung der Keilklemmmittel (7) in der Bohrung (2) des Gehäuses (3) eine Klemmhülse (8) über ihren zylindrischen Außenmantel (9) axial beweglich geführt ist, welche Klemmhülse (8) an ihrem Innenmantel (10) einen sich in kopfferne Richtung verjüngenden Konus (11) hat, der mit einem komplementären, an einem Außenmantel (12) des Druckkolbens (5) applizierten weiteren Konus (13) selbsthemmungsfrei zusammengesteckt ist, welcher weitere Konus (13) von einer Unterseite (12a) des Druckkolbens (5) ausgeht, wobei von einer Oberseite (29) der Klemmhülse (8) Längsschlitze (14) zur Bildung von dazwischen liegenden Federzungen (15) verlaufen und wobei bei impulsartiger Druckbeaufschlagung des Druckkolbens (5) die Federzungen (15) über die Konen (11, 13) derartig radial aufspreizbar sind, dass sie reibschlüssig über ihren Außenmantel (9) in der Bohrung (2) des Gehäuses (3) blockieren.
Abstützelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (9) der Klemmhülse (8) oder die Bohrung (2) des Gehäuses (3) im Axialabschnitt der Klemmhülse (8) mit einer oder mehreren übereinander liegenden Ringnuten (16) zur Ölabscherung und -sammlung versehen sind.
Abstützelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kantenbereich (17, 18) der jeweiligen Ringnut (16) unabgerundetscharfkantig ist.
Abstützelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachschiebefeder (4) als wenigstens eine Schraubendruckfeder ausgebildet ist, die zwischen einer Unterseite (19) eines Bodens (20) der Klemmhülse (8) und einem Boden (21) des Gehäuses (3) oder einem Boden einer Umgebungskonstruktion eingespannt ist.
Abstützelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der Unterseite (19) des Bodens (20) der Klemmhülse (8) ein Zylinderansatz (22) wegsteht, in dessen Bohrung (23) die Nachschiebefeder (4) an ihrem Außenmantel (24) abschnittsweise geführt ist.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) mit einem einteilig angebundenen Boden (21) versehen ist, der wenigstens eine Perforierung (25) wie eine zentrische Bohrung aufweist.
Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Druckkolben (5) eine Wegbegrenzung (26) aus dem Gehäuse (3) heraus vorgesehen ist.
Abstützelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegbegrenzung (26) über einen gesprengten Ring wie einen Polygon- oder Sicherungsring dargestellt ist, der in einer Umlaufnut (27) im Außenmantel (12) des Druckkolbens (5) oder der Bohrung (2) des Gehäuses (3) sitzt und abschnittsweise in eine Bewegungsnut (28) am jeweils anderen Bauteil (Bohrung (2) des Gehäuses (3)/Außenmantel (12) des Druckkolbens (5)) eingreift.