DE102011005851A1

DE102011005851A1 - Ventiltriebsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011005851A1
Application number: DE102011005851A
Authority: DE
Inventors: Oliver Popp
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventiltriebsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Träger (1), in dessen Unterseite wenigstens eine Längsreihe von Aufnahmen (38, 39) verläuft, in denen Abstützelemente (2, 3) kopfüber sitzen, wobei die Abstützelemente (2, 3) hydraulische Ventilspielausgleichselemente (26) besitzen und zumindest zum Teil hydraulische Verriegelungsvorrichtungen (22) aufweisen, welche über zugeordnete ansteuerbare Schaltventile (4) betätigbar sind, und wobei jedes Abstützelement (2, 3) an seinem aus der Aufnahme (38, 39) nach unten stehenden Kopf (32) einen gelenkig angebundenen hebelartigen Nockenfolger (9) hat. Damit das Ventiltriebsystem als komplett vormontierte Baueinheit für eine Brennkraftmaschine mit optionaler Zylinderabschaltung bereitgestellt und mit geringem Aufwand an einer solchen Brennkraftmaschine verbaut werden kann, ist der Träger (1) als ein quaderförmiges, einteilig aus einem Leichtbauwerkstoff hergestelltes Bauteil ausgebildet, an dessen Oberseite die erforderlichen Schaltventile (4) befestigt sind, und dass innerhalb des Trägers (1) eine Hydraulikmittelversorgung (5) zur Heranleitung von Hydraulikmittel für den Ventilspielausgleich und für die Schaltfunktion der betreffenden Abstützelemente (2, 3) ausgebildet ist, wobei die Schaltventile (4) zum Entriegeln oder Verriegeln der Abstützelemente (2) mit der Hydraulikmittelversorgung (5) kommunizieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventiltriebsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Träger, in dessen Unterseite wenigstens eine Längsreihe von Aufnahmen verläuft, in denen Abstützelemente kopfüber sitzen, wobei die Abstützelemente hydraulische Spielausgleichselemente besitzen und zumindest zum Teil hydraulische Verriegelungsvorrichtungen aufweisen, welche über zugeordnete ansteuerbare Schaltventile betätigbar sind, und wobei jedes Abstützelement an seinem aus der Aufnahme nach unten stehenden Kopf einen gelenkig angebundenen hebelartigen Nockenfolger hat.
Hintergrund der Erfindung
Ventiltriebe mit Trägern, die als fertige Baueinheiten zur Montage an einer Brennkraftmaschine vorbereitet sind, sind in unterschiedlichen Bauweisen bekannt. So beschreibt die DE 198 42 862 A1 einen balkenartigen Träger, an dem Kipphebel über lösbare klauenartige Haltemittel, beispielsweise aus Kunststoff, fixiert sind. Die Haltemittel müssen nach der Montage am Zylinderkopf entfernt werden. Abstützelemente für die Nockenfolger können Spielausgleichselemente aufweisen, die dem selbstständigen Ausgleich eines Ventilspiels, welches sich durch Fertigungstoleranzen, Wärmeausdehnung und Verschleiß in der mechanischen Übertragungskette zwischen Nocken, Nockenfolgern und Gaswechselventilen einstellt, dienen. Es sind allerdings nur nicht schaltbare Abstützelemente vorgesehen, so dass eine Abschaltung eines oder mehrerer Zylinder zum Zwecke der Kraftstoffersparnis und Reduzierung der Schadstoffemissionen in bestimmten Betriebssituationen mit dieser Ventiltriebseinheit nicht möglich ist.
In der DE 103 40 944 A1 ist ein einteiliges Kipphebelgestell aus Leisten und Stegen in Leichtmetallbauweise als Träger offenbart. Auch hier sind die Abstützelemente nicht schaltbar.
Die DE 10 2007 031 806 A1 und DE 10 2007 031 810 A1 zeigen einen leistenartigen Träger, vorzugsweise aus Aluminium, für eine oder mehrere Reihen von Kipphebeln mit schaltbaren Abstützelementen. Die Anordnung von Schaltventilen oder dergleichen zum Schalten der Abstützelemente bzw. deren Anordnung, und eine erforderliche Hydraulikmittelversorgung sind nicht näher beschrieben.
Aus der EP 1 119 689 B1 ist eine Zylinderkopfabdeckung aus Aluminium als Träger bekannt. In den Träger können Ölkanäle zur Versorgung hydraulischer Spielausgleichselemente integriert sein. Die vorgesehenen Abstützelemente sind ebenfalls nicht schaltbar.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2010 054 407 A1 zeigt eine weitere gattungsgemäße vormontierte Baueinheit, bei der als Träger ein Zylinderkopfdeckel vorgesehen ist. In dem Zylinderkopfdeckel sind Aufnahmen für schaltbare Abstützelemente angeordnet, die in dafür geeigneten Versteifungsrippen oder zusätzlichen versteifenden Einsätzen liegen. Eine Hydraulikmittelversorgung im Träger sowie die Anordnung von Schaltventilen am Träger sind darin zwar erwähnt, jedoch nicht explizit beschrieben.
Ein Zylinderkopfdeckel als Träger kann zwar einen separaten Träger ersparen, dazu muss allerdings eine entsprechende bauliche Anpassung des für die Brennkraftmaschine vom Motorenhersteller vorgesehenen Zylinderkopfdeckels möglich sein. Die genaue Ausrichtung bei der späteren Montage am Zylinderkopf ist unter Umständen schwierig und erlaubt nur geringe Fertigungstoleranzen. Die anderen bekannten Träger sind nicht ohne weiteres für schaltbare Abstützelemente geeignet, weisen eine relativ instabile Konstruktion auf, oder sind relativ aufwendig in der Herstellung.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventiltriebsystem für eine Brennkraftmaschine mit optionaler Zylinderabschaltung zu schaffen, das als komplett vormontierte Baueinheit bereitgestellt und mit geringem Aufwand an der Brennkraftmaschine verbaut werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für einen Ventiltrieb mit Zylinderabschaltfunktion die Abstützelemente der Nockenfolger mit der kompletten Ölversorgung für einen Ventilspielausgleich und für eine Schaltfunktion der Abstützelemente, einschließlich der zugehörigen Schaltventile, in einen Aluminium-Brick integriert werden können. Ein solcher Leichtbauträger kann in einem bekannten Fertigungsverfahren relativ kostengünstig hergestellt und mit allen benötigten Einzelteilen bestückt werden.
Die Erfindung geht daher aus von einem Ventiltriebsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Träger, in dessen Unterseite wenigstens eine Längsreihe von Aufnahmen verläuft, in denen Abstützelemente kopfüber sitzen, wobei die Abstützelemente hydraulische Ventilspielausgleichselemente besitzen und zumindest zum Teil hydraulische Verriegelungsvorrichtungen aufweisen, welche über zugeordnete ansteuerbare Schaltventile betätigbar sind, und wobei jedes Abstützelement an seinem aus der Aufnahme nach unten stehenden Kopf einen gelenkig angebundenen hebelartigen Nockenfolger hat.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist außerdem vorgesehen, dass der Träger als ein quaderförmiges, einteilig aus einem Leichtbauwerkstoff hergestelltes Bauteil ausgebildet ist, an dessen Oberseite die erforderlichen Schaltventile befestigt sind, und dass innerhalb des Trägers eine Hydraulikmittelversorgung zur Heranleitung von Hydraulikmittel für den Ventilspielausgleich und für die Schaltfunktion der betreffenden Abstützelemente ausgebildet ist, wobei die Schaltventile zum Entriegeln oder Verriegeln der Abstützelemente mit der Hydraulikmittelversorgung kommunizieren.
Durch diesen Aufbau kann auf eine Modifikation eines vorhandenen Zylinderkopfdeckels für eine jeweilige Brennkraftmaschine verzichtet werden. Ebenso werden technische Schwierigkeiten bei der Ausrichtung und Befestigung eines derart bestückten Zylinderkopfdeckels am Zylinderkopf vermieden.
Die Implementierung der Ölversorgung für den Ventilspielausgleich und für die mit einem Verriegelungsmechanismus der Abstützelemente kommunizierenden Schaltventile in ein quaderförmiges einteiliges Leichtbauteil, einen so genannten Aluminium-Brick, ist relativ einfach darstellbar. Ein geeigneter Aluminium Brick kann in bekannten Bohr- und Fräsverfahren gefertigt werden. Dabei entstehende Bohrungen, die teilweise nach außen offen liegen, können durch einfache Verschlussschrauben oder Stemmverschlüsse geschlossen werden. Der Aluminium-Brick kann an einen jeweils vorhandenen Brennkraftmaschinentyp mit Zylinderabschaltung angepasst werden und weist gegenüber eher dünnwandigen Zylinderkopfdeckeln oder filigranen Gestellen aus Leistenelementen eine hohe Stabilität auf. Für den Motorenhersteller kann somit ein robustes Komplettsystem bereitgestellt werden, das einfach und sicher auf den Zylinderkopf aufgesetzt und mit diesem verschraubt werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Aufbaus umfasst die Hydraulikmittelversorgung zwei im Träger umlaufende Hydraulikleitungen, wobei die eine Hydraulikleitung zur Versorgung der Spielausgleichselemente angeordnet ist, und die andere Hydraulikleitung zur Versorgung der Schaltventile sowie einer innerhalb des Trägers ausgebildeten Galerie von Schaltleitungen angeordnet ist.
Über die Schaltleitungen sind bei dieser Konkretisierung der Erfindung die Schaltventile mit zugeordneten Druckräumen der Verriegelungsvorrichtungen der schaltbaren Abstützelemente wirkverbunden, wobei zwischen den Schaltleitungen und der Hydraulikleitung erste Querverbindungen ausgebildet sind, in denen Drosselmittel angeordnet sind, und die Schaltventile selber über zweite Querverbindungen in Zu- und Ablaufrichtung direkt mit der Hydraulikleitung verbunden sind.
Das jeweilige Schaltventil gibt, je nach Schaltstellung, die angeschlossene Schaltleitung frei, um wenigstens eine zugeordnete Verriegelungsvorrichtung zu betätigen. An eine Schaltleitung können auch mehrere schaltbare Abstützelemente angeschlossen sein, die durch ein Schaltventil gleichzeitig entriegelt oder verriegelt werden, was bei modernen Motoren in Mehrventiltechnik zweckmäßig ist. Oder das Schaltventil sperrt die Schaltleitung, so dass die Schaltgalerie über die Drosselmittel mit reduziertem Hydraulikdruck gespült wird, und das Schaltventil über die Hydraulikleitung direkt gespült wird.
Ein einfaches Drosselmittel ist beispielsweise durch einen in der jeweiligen Querverbindung verschraubten Gewindestift realisierbar, der mit einer axialen Durchgangsbohrung versehen ist. Der Hydraulikmittelfluss durch die Drossel kann durch die Wahl des Durchmessers der Axialbohrung beeinflusst werden.
Als Schaltventile kommen insbesondere elektromagnetische Ventile in Betracht, die durch Bestromen eine angeschlossene hydraulische Leitung freigeben und diese ansonsten sperren, beispielsweise indem ein Ventilstift entsprechend verschoben wird. Solche Ventile sind einfach ansteuerbar, zuverlässig im Betrieb und in verschiedenen Bauweisen verfügbar.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung eines kopfüber im Träger sitzenden Abstützelements, ein so genanntes Overhead-Abstützelement, als Gegenelement eines Nockenfolgers, wie eines einfachen Kipphebels oder eines Rollenkipphebels, mit Schaltfunktion und Ventilspielausgleich, besteht aus einem Außengehäuse, in dessen Innenmantel eine demgegenüber axial bewegliche, aus dem Außengehäuse heraus durch eine Lost-Motion-Feder beaufschlagte Innengehäuseeinheit verläuft. In einer Queraufnahme des Außengehäuses oder der Innengehäuseeinheit kann wenigstens ein verschiebbarer Verriegelungskolben sitzen, der durch eine Druckbeaufschlagung des dem Verriegelungskolben stirnseitig innen oder außen vorgelagerten Druckraums mit einer korrespondierenden Mitnehmerfläche des jeweils anderen Bauteils in Eingriff bringbar ist, um eine Relativbewegung der beiden Bauteile zu sperren, oder außer Eingriff bringbar ist, um eine Relativbewegung der beiden Bauteile freizugeben.
Beispielsweise liegen sich in der Queraufnahme des Außengehäuses zwei gestufte Verriegelungskolben diametral gegenüber, die in einem verriegelten Normalzustand mit einer korrespondierenden Mitnehmerfläche der Innengehäuseeinheit im Eingriff stehen, und die durch eine Druckbeaufschlagung des dem Verriegelungskolben stirnseitig innen vorgelagerten Druckraumes nach außen verschiebbar sind, um eine axiale Relativbewegung der beiden Bauteile freizugeben.
Im verriegelten Zustand wird bei dieser Konkretisierung der Erfindung ein Nockenhub durch das Abstützelement abgestützt. Im entriegelten Zustand gibt das Abstützelement hingegen nach und kompensiert die Nockenbewegung. Diese Verriegelungsvorrichtung benötigt bei einer Brennkraftmaschine, bei der überwiegend alle Zylinder aktiv sind, somit nur im Falle der Zylinderabschaltung eine hydraulische Beaufschlagung. Selbstverständlich ist jedoch auch eine Funktionsumkehr der Verriegelungsvorrichtung möglich.
Das Ventilspielausgleichselement des Abstützelements kann in der Innengehäuseeinheit aufgenommen sein. Dies kann dadurch konkretisiert sein, dass die Innengehäuseeinheit ein Ausgleichsgehäuse mit dem Kopf des Abstützelements aufweist, in dessen Innenmantel ein Ausgleichskolben verläuft, wobei der Ausgleichskolben und das Ausgleichsgehäuse axial relativ zueinander beweglich sind und durch eine Kolbenfeder gegeneinander elastisch abgestützt ist, und wobei ein Steuerventil mit einem axial beweglichen Ventilelement einen innerhalb des Ausgleichskolbens angeordneten Vorratsraum, der über die Hydraulikleitung mit Hydraulikmittel gespeist wird, und einen unterhalb des Ausgleichskolbens angeordneten Hochdruckraum je nach Ventilstellung voneinander trennt oder eine Verbindung zwischen diesen Räumen freigibt. Das Ventilelement kann beispielsweise eine Kugel sein, die in herkömmlicher Bauweise in Schließrichtung oder in neuerer Bauweise als Reverse-Spring-Element in Öffnungsrichtung federbeaufschlagt ist, oder die als Fee-Ball-System wirksam ist Der Ventilspielausgleich der Abstützelemente wird permanent über die eine der beiden Hydraulikleitungen der Hydraulikmittelversorgung mit Öl versorgt. Der Spielausgleich ist somit bei allen vorgesehen schaltbaren und nicht schaltbaren Abstützelementen stets funktionsbereit. Die andere Hydraulikleitung ermöglicht eine Spülfunktion und eine Schaltfunktion für die schaltbaren Abstützelemente.
Demnach erfüllt bei nicht geschalteten Schaltventilen die Hydraulikmittelversorgung die besagte Spülfunktion. Dabei durchströmt bei einer Ausführungsform der Erfindung der Hydraulikmittelfluss das jeweilige Schaltventil vom Zufluss der Hydraulikleitung zum Rückfluss der Hydraulikleitung in Richtung eines Tanks oder dergleichen. Gleichzeitig wird die Schaltgalerie, mit den daran angeschlossenen schaltbaren Abstützelementen, durchspült. Das jeweilige Drosselmittel in der Verbindung zwischen der Hydraulikleitung und der Schaltleitung sorgt dabei für einen reduzierten Spüldruck, der gewährleistet, dass sich an der betreffenden Verrigelungsvorrichtung kein Schaltdruck aufbaut. Ein unbeabsichtigtes Entriegeln des Abstützelementes ist damit ausgeschlossen.
Bei geschalteten Schaltventilen erfüllt die Hydraulikmittelversorgung die Schaltfunktion. Das jeweilige Schaltventil gibt dann die angeschlossene Schaltleitung in der Galerie frei. Der Hydraulikmittelfluss gelangt in der Folge über dafür vorgesehene Öffnungen im Gehäuse des Abstützelements in den Druckraum der Verriegelungsvorrichtung und verschiebt die Verriegelungskolben nach außen, wodurch die Innengehäuseeinheit entriegelt wird. Dies hat wiederum zur Folge, dass das Abstützelement bei der Beaufschlagung des Nockenfolgers durch die Ablaufbewegung des beaufschlagenden Nockens einen Leerhub ausübt, so dass auf das zugehörige Gaswechselventil keine Stellkraft wirkt und dieses nicht geöffnet wird. Der betreffende Zylinder der Brennkraftmaschine ist somit abgeschaltet.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass dem Ausgleichskolben des Ventilspielausgleichselements auf der dem Steuerventil gegenüberliegenden Stirnseite eine Abstützscheibe vorgelagert ist. Dadurch kann insbesondere bei den nicht schaltbaren Abstützelementen zuverlässig verhindert werden, dass sich Teile des Ventilspielausgleichselementes in einen Bohrungsgrund der Aufnahme einarbeiten und Verschleiß verursachen. Bei den schaltbaren Abstützelementen kann ein Boden der Innengehäuseeinheit, an dem sich einerseits der Ausgleichskolben, andererseits die die Lost-Motion-Feder abstützt, diese Funktion übernehmen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Abstützelement in seiner Aufnahme mit einem klammerartigen, bügelartigen oder ringartigen Haltemittel gegen Herausfallen aus der Aufnahme gesichert ist, und bedarfsweise verdrehgesichert ist. Insbesondere können die nicht schaltbaren Abstützelemente mit einem einfachen Polygonring gegen ein Herausfallen gesichert sein. Die schaltbaren Abstützelemente können verdrehgesichert in der Aufnahme eingesetzt sein, und mit einer geeignet geformten Klammer gegen ein Herausfallen aus dieser gesichert sein. Alternativ dazu kann auch ein Drahtbügel als Sicherung verwendet werden, der radial über den Brick läuft.
Der jeweilige Nockenfolger kann mit einer Halteklammer an dem Kopf seines zugehörigen Abstützelementes befestigt sein. Dadurch ist der vormontierte Träger mit allen Bauteilen als Komplettsystem sicher transportierbar und beim Einbau am Motorblock der Brennkraftmaschine einfach sowie passgenau handhabbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1a–1k ein Ventiltriebsystem gemäß der Erfindung in einer Übersichtsdarstellung in verschiedenen Perspektiven und Schnittebenen,
2 eine Hydraulikmittelversorgung in einem Träger des Ventiltriebsystem ausschnittweise in einem Längsschnitt von oben,
3 ein in den Träger eingebautes schaltbares Abstützelement des Ventiltriebsystem s in einem Querschnitt,
4a–4c das Abstützelement von 3 in drei Ansichten im Längsschnitt,
5a–5c eine Halteklammer des Abstützelementes von 4 in drei Ansichten,
6 ein in den Träger eingebautes Schaltventil des Ventiltriebsystem s in einem Querschnitt, und
7 ein in den Träger eingebautes nicht schaltbares Abstützelement in einem Querschnitt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Das in der Übersichtsdarstellung der 1 mit ihren Teilfiguren 1a bis 1k gezeigte Ventiltriebsystem einer Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung umfasst einen als so genannten Aluminium-Brick ausgebildeten Träger 1, der alle erforderlichen Bohrungen und Ausnehmungen für darin einbaubare schaltbare Abstützelemente 2, nicht schaltbare Abstützelemente 3 sowie den schaltbaren Abstützelementen 2 zugeordnete Schaltventile 4 aufweist. Den schaltbaren und nicht schaltbaren Abstützelementen 2, 3 sind Nockenfolger 9 zugeordnet, die hier als Rollenkipphebel ausgebildet sind, und die gelenkig an das jeweiliges Abstützelement 2, 3 angebunden sind. Es sind hier zwei Längsreihen von Abstützelementen 2, 3 und zugeordneten Nockenfolgern 9 vorhanden.
Der Aluminium-Brick 1 weist weiterhin eine integrierte Hydraulikmittelversorgung 5 auf, die eine erste umlaufende Hydraulikleitung 6 für einen jeweiligen Ventilspielausgleich der Abstützelemente 2, 3 umfasst, und die eine zweite umlaufende Hydraulikleitung 7 mit einer Galerie von Schaltleitungen 8 für die Schaltfunktion der schaltbaren Abstützelemente 2 umfasst.
Die Schaltgalerie ist in 2 besonders gut erkennbar. Darin ist jeweils eine Schaltleitung 8 mit einem Schaltventil 4 verbunden. An jede Schaltleitung 8 sind hier zwei Abstützelemente 2 hydraulisch angeschlossen. Zwischen jeder Schaltleitung 8 und der Hydraulikleitung bzw. Versorgungsbohrung 7 ist eine Querverbindung 10 vorhanden, in die eine Drossel 11 zur Druckreduzierung eingebaut ist. Die Drosseln 11 sind hier als Gewindestifte mit kleinen axialen Durchgangsbohrungen 42 ausgebildet und in den Querverbindungen 10 verschraubt. Sie sorgen dafür, dass die Abstützelemente 2 zwar mit einem Vordruck gespült, aber nicht direkt über die Versorgungsleitung 7, sondern nur über das jeweilige Schaltventil 4 geschaltet werden können. Dazu sind die Schaltventile 4 über schräg verlaufende Querverbindungen 36 mit der Versorgungsleitung 7 zwischen Zulauf und Rücklauf kurzgeschlossen (6). Fertigungsbedingt nach außen offene Bohrungen des Aluminium-Bricks 1 sind durch Verschlusselemente, hier Verschlussschrauben 12 bzw. 13 verschlossen.
Die Schaltventile 4 sind als elektromagnetische Ventile ausgebildet. Ein solches Ventil 4 ist in 6 dargestellt. Das Schaltventil 4 ist über eine Stromzuführung 15 von einem Steuergerät ansteuerbar. Bei Bestromung gibt es eine Verbindung zwischen der Hydraulikleitung 7 und der angeschlossenen Schaltleitung 8 frei. Die Funktionsweise elektromagnetischer Ventile ist an sich bekannt, daher wird auf eine nähere Beschreibung verzichtet.
Eines der schaltbaren Abstützelemente 2 mit dem zugehörigen Schaltventil 4 ist in eingebautem Zustand in 3 dargestellt. Das Abstützelement 2 sitzt kopfüber in einer Aufnahme 38 im Aluminium-Brick 1. Für den Spielausgleich wird es über eine schräg verlaufende Bohrung 40 aus der ersten Versorgungsleitung 6 gespeist. Für die Schaltfunktion wird es über die zugehörige Schaltleitung 8 gespeist.
Ein kugeliger Kopf 32 des Abstützelementes 2 ist in einem entsprechend ausgebildeten Drehzentrum des zugehörigen Kipphebels 9 gelagert. Der Kipphebel 9 ist durch eine Halteklammer 14 an dem Kugelkopf 32 gehalten. An seinem einen Ende weist der Kipphebel 9 eine Nockenanlaufrolle 16 für eine Beaufschlagung durch einen zugeordneten (nicht dargestellten) Nocken einer Nockenwelle auf, an seinem anderen Ende ist eine Kontaktfläche 17 für ein nicht dargestelltes Gaswechselventil der Brennkraftmaschine ausgebildet.
Der Aufbau des Abstützelementes 2 geht aus der 4 mit ihren Teilfiguren 4a bis 4c näher hervor. Es besteht aus einem in der Aufnahme 38 sitzenden Außengehäuse 18, in dessen Innenmantel eine Innengehäuseeinheit 20 verläuft. Die Innengehäuseeinheit 20 ist gegenüber dem Außengehäuse 18 axial beweglich und aus diesem heraus durch eine Lost-Motion-Feder 19 mit deren Federkraft beaufschlagt. Relativbewegungen der beiden Bauteile 18, 20 sind durch eine Verriegelungsvorrichtung 22 sperrbar bzw. freigebbar. Dazu sind in einer Queraufnahme 24 des Außengehäuses 18 zwei gestufte Verriegelungskolben 23 diametral gegenüber angeordnet. Den stufigen Ausnehmungen an den inneren Stirnseiten der Verriegelungskolben 23 ist ein Druckraum 21 wirkungsbezogen vorgelagert. Dieser Druckraum 21 ist über Öffnungen bzw. Bohrungen 34 im Außengehäuse 18 an die zugehörige Schaltleitung 8 angeschlossen und damit mit dem zugehörigen Schaltventil 4 hydraulisch verbunden.
In der Innengehäuseeinheit 20 ist ein Ventilspielausgleichselement 26 aufgenommen. Das Ventilspielausgleichselement 26 besteht aus einem Ausgleichsgehäuse 27 mit dem Kugelkopf 32 des Abstützelements 2. In dessen Innenmantel verläuft ein Ausgleichskolben 28. Der Ausgleichskolben 28 und das Ausgleichsgehäuse 27 sind axial relativ zueinander beweglich und durch eine Kolbenfeder 41 gegeneinander elastisch abgestützt. Ein Steuerventil 31 mit einem in axialer Richtung beweglichen Ventilelement 33, hier eine Steuerventilkugel, ist zwischen einem Vorratsraum bzw. Niederdruckraum 29, der innerhalb des Ausgleichskolbens 28 ausgebildet ist, und einem unterhalb des Ausgleichkolbens 28 ausgebildeten Hochdruckraum 30 angeordnet. Der Vorratsraum 29 wird über eine schräg verlaufende Verbindungsbohrung 40 von der ersten Versorgungsleitung 6 mit Hydraulikmittel gespeist (3). Das Steuerventil 31 sperrt oder verbindet die beiden Druckräume 29 und 30 je nach dessen Position durch eine hydraulische Beaufschlagung der Kugel 33 bei einer Kompressions- oder Expansionsbewegung des Ausgleichgehäuses 27. Die Funktionsweise eines solchen Ventilspielausgleichselements 26 ist an sich bekannt, daher wird auf eine nähere Beschreibung hier verzichtet.
Das komplette Abstützelement 2 ist durch eine aus 5 hervorgehende Halteklammer 35 gegen ein Herausfallen aus der Aufnahme 38 gesichert, wobei die Teilfiguren 5a bis 5c jeweils unterschiedliche Seitenansichten zeigen. Zudem ist in 4 eine nicht näher beschriebene Verdrehsicherung vorgesehen.
In dem in 4b gezeigten verriegelten Normalzustand stehen die Verriegelungskolben 23 des Abstützelements 2 mit einer korrespondierenden Mitnehmerfläche 25 der Innengehäuseeinheit 20 im Eingriff. Der Verrieglungszustand kann zusätzlich, beispielsweise durch nicht dargestellte Federmittel, die die Verriegelungskolben 23 in Verriegelungsrichtung mit einer Kraft beaufschlagen, gesichert sein. Ein Nockenhub überträgt das Abstützelement 2 über das Drehzentrum auf das zugeordnet Gaswechselventil, das entsprechend öffnet. Der Spielausgleich ist dabei wirksam. Das Schaltventil 4 und die Schaltgalerie 8 werden mit Hydraulikmittel gespült. Das über das Schaltventil 4 abfließende Hydraulikmittel wird einem nicht dargestellten Tank zugeführt.
Bei einer Freigabe der Schaltleitung 8 mittels einer Ansteuerung bzw. Bestromung des Schaltventils 4 wird ein Schaltdruck im Druckraum 21 des Abstützelements 2 aufgebaut. Dadurch werden die Verriegelungskolben 23 nach außen gedrückt, wodurch die Innengehäuseeinheit 20 freigegeben wird, was in 4c dargestellt ist. Eine Nockenbeaufschlagung des Nockenfolgers 9 führt dadurch zu einem Leerhub ohne Stellkraft auf das zugeordnete Gaswechselventil. Dieses bleibt somit geschlossen.
Zur Vervollständigung zeigt 7 ein nicht schaltbares Abstützelement 3 in einer Aufnahme 39 im Aluminium-Brick 1. Das Abstützelement 3 ist durch einen nicht dargestellten Polygonring gegen ein Herausfallen aus der Aufnahme 39 gesichert. Eine dem Ausgleichskolben auf der dem Steuerventil gegenüber liegenden Stirnseite vorgelagerte Abstützscheibe 37 verhindert ein Einarbeiten des Kolbens in den benachbarten Bohrungsgrund der Aufnahme 39 im Aluminium-Brick 1.
Bezugszeichenliste

1: Träger, Aluminium-Brick
2: Abstützelement, schaltbar
3: Abstützelement, nicht schaltbar
4: Schaltventil
5: Hydraulikmittelversorgung
6: Hydraulikleitung für Spielausgleich
7: Hydraulikleitung für Schaltfunktion
8: Schaltleitung, Schaltgalerie
9: Nockenfolger, Kipphebel
10: Querverbindung
11: Drosselmittel, Gewindestift
12: Verschlussschraube
13: Verschlussschraube
14: Halteklammer für Nockenfolger
15: Ansteuerung, Stromzufuhr für Schaltventil 4
16: Nockenanlaufrolle
17: Kontaktfläche für Gaswechselventil
18: Außengehäuse des schaltbaren Abstützelements 2
19: Lost-Motion-Feder
20: Innengehäuseeinheit
21: Druckraum für Verriegelungsvorrichtung 22
22: Verriegelungsvorrichtung
23: Verriegelungskolben
24: Queraufnahme für Veriegelungskolben 23
25: Mitnehmerfläche für Verriegelungskolben 23
26: Ventilspielausgleichselement
27: Ausgleichsgehäuse des Ventilspielausgleichselements 26
28: Ausgleichskolben des Ventilspielausgleichselements 26
29: Vorratsraum, Niederdruckraum
30: Hochdruckraum
31: Steuerventil
32: Kopf, Kugelkopf des Abstützelementes 2, 3
33: Steuerventilelement, Steuerventilkugel
34: Öffnung, Bohrung im Außengehäuse 18
35: Halteklammer für schaltbares Abstützelement 2
36: Querverbindung Hydraulikleitung 7 für Schaltventil 4
37: Abstützscheibe für nicht schaltbares Abstützelement 3
38: Aufnahme für schaltbares Abstützelement 2
39: Aufnahme für nicht schaltbares Abstützelement 3
40: Querverbindung Hydraulikleitung 6 für Spielausgleichselement 26
41: Kolbenfeder des Ventilspielausgleichselements 26
42: Durchgangsbohrung in der Drossel 11

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19842862 A1 [0002]
DE 10340944 A1 [0003]
DE 102007031806 A1 [0004]
DE 102007031810 A1 [0004]
EP 1119689 B1 [0005]
DE 102010054407 A1 [0006]

Claims

Ventiltriebsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Träger (1), in dessen Unterseite wenigstens eine Längsreihe von Aufnahmen (38, 39) verläuft, in denen Abstützelemente (2, 3) kopfüber sitzen, wobei die Abstützelemente (2, 3) hydraulische Ventilspielausgleichselemente (26) besitzen und zumindest zum Teil hydraulische Verriegelungsvorrichtungen (22) aufweisen, welche über zugeordnete ansteuerbare Schaltventile (4) betätigbar sind, und wobei jedes Abstützelement (2, 3) an seinem aus der Aufnahme (38, 39) nach unten stehenden Kopf (32) einen gelenkig angebundenen hebelartigen Nockenfolger (9) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) als ein quaderförmiges, einteilig aus einem Leichtbauwerkstoff hergestelltes Bauteil ausgebildet ist, an dessen Oberseite die erforderlichen Schaltventile (4) befestigt sind, und dass innerhalb des Trägers (1) eine Hydraulikmittelversorgung (5) zur Heranleitung von Hydraulikmittel für den Ventilspielausgleich und für die Schaltfunktion der betreffenden Abstützelemente (2, 3) ausgebildet ist, wobei die Schaltventile (4) zum Entriegeln oder Verriegeln der Abstützelemente (2) mit der Hydraulikmittelversorgung (5) kommunizieren.
Ventiltriebsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikmittelversorgung (5) zwei im Träger (1) umlaufende Hydraulikleitungen (6, 7) umfasst, wobei die eine Hydraulikleitung (6) zur Versorgung der Ventilspielausgleichselemente (26) angeordnet ist und die andere Hydraulikleitung (7) zur Versorgung der Schaltventile (4) sowie einer innerhalb des Trägers (1) ausgebildeten Galerie von Schaltleitungen (8) angeordnet ist, über welche die Schaltventile (4) mit zugeordneten Druckräumen (21) der Verriegeiungsvorrichtungen (22) der schaltbaren Abstützelemente (2) wirkverbunden sind, wobei zwischen den Schaltleitungen (8) und der Hydraulikleitung (7) erste Querverbindungen (10) ausgebildet sind, in denen Drosselmittel (11) angeordnet sind, und die Schaltventile (4) selber über zweite Querverbindungen (36) in Zu- und Rücklaufrichtung direkt mit der Hydraulikleitung (7) verbunden sind, so dass das jeweilige Schaltventil (4), je nach Schaltstellung, die angeschlossene Schaltleitung (8) freigibt, um wenigstens eine zugeordnete Verriegelungsvorrichtung (22) zu betätigen, oder die Schaltleitung (8) sperrt, so dass die Schaltgalerie über die Drosselmittel (11) mit reduziertem Hydraulikdruck gespült wird, und das Schaltventil (4) über die Hydraulikleitung (7) direkt gespült wird.
Ventiltriebsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Drosselmittel (11) als ein in der Querverbindung (10) verschraubter Gewindestift ausgebildet ist, der mit einer axialen Durchgangsbohrung (42) versehen ist.
Ventiltriebsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Schaltventil (4) als ein elektromagnetisches Steuerelement ausgebildet ist, das durch Bestromen die angeschlossene Schaltleitung (8) freigibt.
Ventiltriebsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige schaltbare Abstützelement (2) aus einem Außengehäuse (18) besteht, in dessen Innenmantel eine demgegenüber axial bewegliche, aus dem Außengehäuse (18) heraus durch eine Lost-Motion-Feder (19) beaufschlagte Innengehäuseeinheit (20) verläuft, wobei in einer Queraufnahme (24) des Außengehäuses (18) oder der Innengehäuseeinheit (20) wenigstens ein verschiebbarer Verriegelungskolben (23) sitzt, der durch eine Druckbeaufschlagung des dem Verriegelungskolben (23) stirnseitig innen oder außen vorgelagerten Druckraums (21), mit einer korrespondierenden Mitnehmerfläche (25) des jeweils anderen Bauteils (18, 20) in Eingriff bringbar ist, um eine Relativbewegung der beiden Bauteile (18, 20) zu sperren, oder außer Eingriff bringbar ist, um eine Relativbewegung der beiden Bauteile (18, 20) freizugeben.
Ventiltriebsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Queraufnahme (24) des Außengehäuses (18) zwei gestufte Verriegelungskolben (23) diametral gegenüber liegen, die in einem verriegelten Normalzustand mit einer korrespondierenden Mitnehmerfläche (25) der Innengehäuseeinheit (20) im Eingriff stehen, und die durch eine Druckbeaufschlagung des den Verriegelungskolben (23) stirnseitig innen vorgelagerten Druckraums (21) nach außen verschiebbar sind, um eine axiale Relativbewegung der beiden Bauteile (18, 20) freizugeben.
Ventiltriebsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Innengehäuseeinheit (20) das Ventilspielausgleichselement (26) aufnimmt, wobei das Ventilspielausgleichselement (26) aus einem Ausgleichsgehäuse (27) mit dem Kopf (32) des Abstützelements (2) besteht, in dessen Innenmantel ein Ausgleichskolben (28) verläuft, wobei der Ausgleichskolben (28) und das Ausgleichsgehäuse (27) axial relativ zueinander beweglich sind und durch eine Kolbenfeder (41) gegeneinander elastisch abgestützt ist, und wobei ein Steuerventil (31) mit einem axial beweglichen Ventilelement (33) einen innerhalb des Ausgleichskolbens (28) angeordneten Vorratsraum (29), der über die Hydraulikleitung (6) mit Hydraulikmittel gespeist wird, und einen unterhalb des Ausgleichkolbens (28) angeordneten Hochdruckraum (30), je nach Ventilstellung, trennt oder eine Verbindung zwischen diesen Räumen (29, 30) freigibt.
Ventiltriebsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass einem Ausgleichskolben auf der dem Steuerventil (31) gegenüberliegenden Stirnseite eine Abstützscheibe (37) vorgelagert ist.
Ventiltriebsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Abstützelement (2, 3) in seiner Aufnahme (38, 39) mit einem klammerartigen, bügelartigen oder ringartigen Haltemittel (35) gegen ein Herausfallen aus der Aufnahme (38, 39) gesichert ist, und bedarfsweise verdrehgesichert ist.
Ventiltriebsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Nockenfolger (9) mit einer Halteklammer (14) an dem Kopf (32) seines zugehörigen Abstützelementes (2, 3) befestigt ist.