DE102012211849A1

DE102012211849A1 - Baueinheit für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012211849A1
Application number: DE201210211849
Authority: DE
Inventors: Oliver Schnell; Peter Sailer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-01-09

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Baueinheit (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem schaltbaren Stößel (2) und einem Gaswechselventil (3), welcher Stößel (2) ein Gehäuse (4) mit einem Boden (5) für einen Hubnockenanlauf hat und über einen Außenmantel (6) seines Hemdes (7) in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei im Gehäuse (4) ein relativ hierzu axial bewegliches Innenelement (8) mit dem an dessen Unterseite (9) sitzenden Gaswechselventil (3) anliegt, wobei im Stößel (2) wenigstens ein quer verlaufender Koppelschieber (10) für eine Kopplung des Innenelements (8) mit dem Gehäuse (2) appliziert, wobei das Gehäuse (2) durch eine Vorspannfeder (11) in Richtung zum Hubnocken beaufschlagt ist, wobei das Gehäuse (2) umgekehrt topfartig und dessen einem Anlauf von lediglich einem Hubnocken dienender Boden (5) scheibenartig-geschlossen ist, wobei das Innenelement (8) über seinen Außenmantel (12) direkt an einem Innenmantel (13) des Hemdes (7) läuft und eine Querbohrung (14) für den wenigstens einen Koppelschieber (9) aufweist, der für die Kopplung abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche (15) des Hemdes (7) ausfahrbar ist, wobei die Vorspannfeder (11) axial gestapelt zum Gehäuse (4) verläuft sowie mit ihrem oberen Ende (16) gegen einen unteren Abschnitt (17) des Hemdes (7) agiert und wobei das Innenelement (8) über ein lösbares Verbindungsmittel (19) fest am Schaft (23) des Gaswechselventils (3) sitzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem schaltbaren Stößel und einem Gaswechselventil, welcher Stößel ein Gehäuse mit einem Boden für einen Hubnockenanlauf hat und über einen Außenmantel seines Hemdes in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei im Gehäuse ein relativ hierzu axial bewegliches Innenelement mit dem an dessen Unterseite sitzenden Gaswechselventil anliegt, wobei im Stößel wenigstens ein quer verlaufender Koppelschieber für eine Kopplung des Innenelements mit dem Gehäuse appliziert und wobei das Gehäuse durch eine Vorspannfeder in Richtung zum Hubnocken beaufschlagt ist.
Bei den Baueinheiten nach dem Stand der Technik beansprucht der Stößel radial erheblich Bauraum und baut gleichzeitig zu aufwändig. Außerdem besteht die Gefahr, dass das Innenelement im Entkoppelmodus durch Klemmen der Koppelschieber zwischen Gehäuse und Innenelement unter Umständen vom Gaswechselventil „abhebt“.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stößel ohne die vorgenannten Nachteile zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gehäuse umgekehrt topfartig und dessen einem Anlauf von lediglich einem Hubnocken dienender Boden scheibenartig-geschlossen ist, wobei das Innenelement über seinen Außenmantel direkt an einem Innenmantel des Hemdes läuft und eine Querbohrung für den wenigstens einen Koppelschieber aufweist, der für die Kopplung abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche des Hemdes ausfahrbar ist, wobei die Vorspannfeder axial gestapelt zum Gehäuse verläuft sowie mit ihrem oberen Ende gegen einen unteren Abschnitt des Hemdes agiert und wobei das Innenelement über ein lösbares Verbindungsmittel fest am Schaft des Gaswechselventils sitzt.
Somit liegt ein abschaltbarer Stößel ohne die vorgenannten Nachteile vor. Der Stößel hat nur eine simple Nockenanlauffläche und baut radial vergleichsweise schmal. Dessen Topf-in-Topf-Gestaltung lässt sich einfach montieren, benötigt nur ein Koppelschieberfedermittel und lediglich einen bis höchstens zwei Koppelschieber. Summa summarum sind die Fertigungskosten für den vorschlagsgemäßen Stößel in Großserie vergleichsweise niedrig.
Das Innenelement kann zudem wegen dessen fester Anbindung an das Gaswechselventil im Entkoppelfall und bei ablaufender Nockenflanke nicht mehr samt Gehäuse durch die Kraft der Vorspannfeder vom Gaswechselventil „abheben“.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Gestaltung der Erfindung sitzt das Gaswechselventil in einer Ausnehmung der Unterseite des Innenelements, wobei zu dessen Fixierung eine Ring-Nut-Halterung zur Darstellung des lösbaren Verbindungsmittels zumindest mittelbar zwischen beiden vorgesehen ist. Alternativ ist auch eine Schnapp- oder Bajonettverbindung oder dergleichen denkbar und vorgesehen.
Um bspw. für einen Service- oder Spieleinstellfall den Stößel leicht vom Schaft des Gaswechselventils lösen zu können, ist es vorgeschlagen, in dessen Hemd, in Bodennähe, bspw. zwei sich diametral gegenüberliegende Flachs darzustellen, an welchen ein Abziehwerkzeug angreifen kann. Auch ist es denkbar, den Stößel mit geeigneten Öffnungen oder Absätzen zu versehen, so dass in oder hinter diesen formschlüssig ein Abzieher einsetzbar ist.
Zwar kann der Stößel mit einer an sich bekannten hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung versehen sein. Bevorzugt ist jedoch eine mechanische Spieleinstellung über ein in die Ausnehmung des Innenelements bspw. eingeschraubtes und somit zerstörungsfrei lösbares Käppchen. In der Montage werden dabei Käppchen mit dickengruppierten Böden vorgehalten, so dass nach einem entsprechenden Vermessen des Ventilspiels respektive Käppchen zugepaart werden können.
Zweckmäßig ist es, die lösbare Sprengringverbindung letztlich radial zwischen einer Bohrung des Käppchens und dem hiervon umfassten Schaft des Gaswechselventils darzustellen.
In weiterer Fortbildung der Erfindung ist als Ring der lösbaren Verbindung bspw. ein Polygon- oder Sprengring vorgeschlagen, welcher Ring als Sicherungsring für Bohrungen oder Wellen vorliegen kann und in respektiven Ringnuten des Schafts des Gaswechselventils und der Bohrung des Käppchens sitzt. Als Ring wird vorzugsweise ein Standardelement verbaut.
Um das Käppchen einfach aus der Aufnahme des Innenelements entfernen zu können, ist es vorgeschlagen, dieses bspw. in dessen Bodenbereich mit einer Öffnung zu versehen, welche Schlüssel- oder Mitnehmerflächen für ein Werkzeug wie ein Schraubwerkzeug hat. Ggf. kann die Bohrung des Käppchen geeignete Mitnehmerflächen wie Flachs haben. Über die Öffnung des Käppchens ist auch ein Mediendurchtritt (Luft/Öl) ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Unteranspruch ist es vorgesehen, das Innenelement axial so kurz darzustellen, dass es die untere Ringstirn des Gehäuses nicht überragt. Somit werden Masse und Kosten gespart. Zugleich ist ein einfacher Anschlag an dessen innerhalb vom Gehäuse verlaufender Unterseite an vom Innenmantel des Gehäuses ausgehenden Wegbegrenzungsmitteln gegeben. Letztere Mittel liegen bspw. als zwei übereinander gestapelte Sprengringe vor, welche in einer Nut des Innenmantels des Gehäuses sitzen. Einer dieser Sprengringe kann in der Montage dickenvariabel vorgehalten werden, so dass eine einfache Möglichkeit einer Einstellung eines Koppelspiels und gleichzeitig eine simple Wegbegrenzung des Gehäuses axial relativ vom Innenelement weg realisiert ist.
Als Vorspann- oder Lost-Motion-Feder für das Gehäuse ist eine einfache Schraubendruckfeder vorgesehen, welche zweckmäßigerweise den Schaft des Gaswechselventils umfasst. Alternativ kann auch eine parallele Anordnung der Feder in Bezug zum Gaswechselventil vorgesehen sein.
Des Weiteren sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, die bodenferne Ringstirn des Gehäuses mit einem einteilig oder mehrteilig angebundenen Federteller zu versehen, an welchem die Vorspannfeder einenends anliegt. Deren anderenendige Anlage ist gegenüber der Brennkraftmaschine oder einem Federteller des Gaswechselventils vorgesehen. Der Federteller kann bspw. über eine einfache Press- oder Schweißverbindung mit dem Gehäuse gekoppelt sein.
Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs ist es, im Hemd des Stößels eine doppelt wirkende Verdrehsicherung anzuordnen, die bspw. die Geometrie eines Stiftes oder Pilzes haben kann. Der Verdrehsicherungskörper überragt zum einen das Hemd des Gehäuses radial, so dass der Stößel hierüber eine Sicherung gegenüber dem Zylinderkopf erfährt. Zum anderen ragt er radial innen in eine Längsnut am Außenmantel des Innenelements, so dass hierüber gleichzeitig Letztgenanntes gegenüber dem Gehäuse rotationsgesichert ist und somit eine fluchtende Zuordnung des wenigstens einen Koppelschiebers im Innenelement zu dessen bspw. als Fenster oder Segmentnut vorliegender Mitnehmerfläche im Hemd des Gehäuses dargestellt ist. Alternativ ist auch an eine Ringnut gedacht oder daran, den oder die Koppelschieber im Gehäuse zu lagern und im Koppelfall abschnittsweise in das Innenelement zu verschieben.
Vom Schutzbereich der Erfindung ist auch lediglich der Stößel mit Anbindungsmöglichkeit an das Gaswechselventil eingeschlossen.
Zur Zeichnung:
Eine Ausführung der Erfindung geht aus der Zeichnung hervor.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Baueinheit mit Stößel und Gaswechselventil längs durch die Koppelschieber und
2 zeigt einen Längsschnitt wie zuvor, jedoch um 180° gedreht. Dargestellt ist eine Baueinheit 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Diese ist aus einem schaltbaren Stößel 2 und einem Gaswechselventil 3 gebildet.
Der Stößel 2 hat ein umgekehrt topfartiges Gehäuse 4 mit einem einteilig angebundenen sowie geschlossenen Boden 5 für einen Hubnockenanlauf. 2 zeigt in diesem Zusammenhang, dass der Boden 5 geringfügig in Nockenrichtung ausgewölbt ist. Der Stößel 2 ist über einen Außenmantel 6 seines dünnwandigen Hemdes 7 in einer nicht gezeigten Aufnahme der Brennkraftmaschine oszillierend anordenbar.
Zu erkennen ist, dass im Gehäuse 4 ein relativ hierzu axial bewegliches Innenelement 8 angeordnet ist, welches axial nicht aus dem Gehäuse 4 ragt, demnach sehr kurz baut. Das Innenelement 8 läuft über seinen Außenmantel 12 direkt an einem Innenmantel 13 des Hemdes 7.
Im Innenelement 8 ist eine Querbohrung 14 appliziert, in welcher sich zwei an ihrer Oberseite abgeflachte Koppelschieber 10 diametral gegenüber liegen. 1 offenbart hierbei den Koppelzustand des Stößels 2, bei welchem die Koppelschieber 10 abschnittsweise in als Fenster ausgebildete Mitnehmerflächen 15 des Hemdes 7 des Gehäuses 4 eingreifen, so dass ein voller Hub des Gaswechselventils 3 ermöglicht ist.
Das Gehäuse 4 ist über eine Vorspannfeder 11 axial relativ vom Innenelement 8 weg, demnach in Nockenrichtung, angefedert. Die Vorspannfeder 11, welche auch als Lost-Motion-Feder bezeichnet wird, umfasst den Schaft 23 des Gaswechselventils 3 axial außerhalb vom Gehäuse 4 zentrisch und ist als Schraubendruckfeder ausgebildet. Zu deren Anlage am Gehäuse 4 ist eine bodenferne Ringstirn 36 des Gehäuses 4 mit einem Ringteller 38 versehen, an dessen Unterseite 39 die Vorspannfeder 11 einenends anliegt. Anderenends agiert die Vorspannfeder 11 gegenüber der Brennkraftmaschine.
Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist, dass das Innenelement 8 über ein lösbares Verbindungsmittel 19 fest am Schaft 23 des Gaswechselventils 3 sitzt. Hierzu ist einer Unterseite 9 des Innenelements 8 eine zentrische Ausnehmung 21 immanent, in deren Bereich eine Ring-Nut-Halterung 24 zur Darstellung der lösbaren Verbindung 19 appliziert ist. Dabei sitzt über eine Schraubverbindung 31 ein Käppchen 25 in der Ausnehmung 21. Das Käppchen 25 liegt mit seinem Boden 26 am Grund 22 der Ausnehmung 21 an. Eine Bohrung 27 des Käppchens 25 umfasst den Schaft 23 des Gaswechselventils 3 unmittelbar, wobei hierzwischen das Verbindungsmittel 19 angeordnet ist.
Zur Darstellung eines Rings 28 der Ring-Nut-Halterung 24 des Verbindungsmittels 19 dient ein Polygonring, wobei der Schaft 23 des Gaswechselventils 3 und die Bohrung 27 des Käppchens 25 jeweils mit einer Umlaufnut 29, 30 versehen sind, in welcher der Ring 28 sitzt.
In einer Montage werden Käppchen 25 mit Böden 26 unterschiedlicher Dicke bereitgehalten. Somit kann nach einer entsprechenden Messprozedur das Ventilspiel auf mechanischem Weg eingestellt werden. Aufgrund der Schraubverbindung 31 kann das Käppchen einfach demontiert werden, was im Servicefall ebenfalls von Bedeutung ist. Hierfür ist der Boden 26 des Käppchens 25 mit einer zentrischen Öffnung 32 versehen, welche ein Mitnehmerprofil (Mehrkant) für einen Eingriff eines Schraubwerkzeugs aufweist.
Um den Stößel 2 einfach vom Schaft 23 des Gaswechselventils 3 lösen zu können, hat der Außenmantel 6 des Hemdes 7 des Gehäuses 4 in Bodennähe eine Mitnehmerfläche 33 für einen Angriff eines Abziehwerkzeugs. Diese Mitnehmerfläche 33 besteht aus zwei sich gegenüber liegenden Schlüsselflächen. Beide Schlüsselflächen sind mit einer Entlüftungsöffnung 34 versehen.
Wie zudem aus beiden Figuren hervor geht, ist am Innenmantel 8 des Hemdes 7 des Gehäuses 4, bei dessen bodenferner Ringstirn 36, ein Sicherungsringpaket 37 befestigt. Das Innenelement 8 erfährt über eine Anlage mit dessen Unterstirn 35 an diesem Sicherungsringpaket 37 eine Wegbegrenzung in ventilferne Richtung. Zugleich erfolgt hierüber eine Einstellung eines Koppelspiels der Koppelschieber 10 gegenüber deren Mitnehmerflächen 15 im Hemd 7, indem während einer Montage einer der Ringe des Sicherungsringpakets 37 dickenvariabel vorgehalten wird.
Schließlich zeigt 2, dass im Hemd 7 des Gehäuses 4 eine dieses beidseitig überragende und somit doppelt wirkende Verdrehsicherung 40 befestigt ist. Diese hat hiernach eine pilzähnliche Gestaltung und ragt mit einem radial inneren Überstand 41 in eine Längsnut 42 im Außenmantel 12 des Innenelements 8, so dass eine Rotation des Innenelements 8 relativ zum Gehäuse 4 verhindert ist. Über einen radial äußeren Überstand 43 erfolgt eine Führung in der Aufnahme der Brennkraftmaschine.
Bezugszeichenliste

1: Baueinheit
2: Stößel
3: Gaswechselventil
4: Gehäuse
5: Boden
6: Außenmantel Hemd
7: Hemd
8: Innenelement
9: Unterseite
10: Koppelschieber
11: Vorspannfeder
12: Außenmantel Innenelement
13: Innenmantel Hemd
14: Querbohrung
15: Mitnehmerfläche
16: oberes Ende
17: unterer Abschnitt
18: nicht vergeben
19: Verbindungsmittel
20: nicht vergeben
21: Ausnehmung
22: Grund
23: Schaft
24: Halterung
25: Käppchen
26: Boden Käppchen
27: Bohrung
28: Ring
29: Umlaufnut
30: Umlaufnut
31: Schraubverbindung
32: Öffnung
33: Mitnehmerfläche
34: Entlüftungsöffnung
35: Unterstirn
36: Ringstirn
37: Sicherungsring, Sicherungsringpaket
38: Ringteller
39: Unterseite
40: Verdrehsicherung
41: innerer Überstand
42: Längsnut
43: äußerer Überstand

Claims

Baueinheit (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem schaltbaren Stößel (2) und einem Gaswechselventil (3), welcher Stößel (2) ein Gehäuse (4) mit einem Boden (5) für einen Hubnockenanlauf hat und über einen Außenmantel (6) seines Hemdes (7) in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei im Gehäuse (4) ein relativ hierzu axial bewegliches Innenelement (8) mit dem an dessen Unterseite (9) sitzenden Gaswechselventil (3) anliegt, wobei im Stößel (2) wenigstens ein quer verlaufender Koppelschieber (10) für eine Kopplung des Innenelements (8) mit dem Gehäuse (2) appliziert und wobei das Gehäuse (2) durch eine Vorspannfeder (11) in Richtung zum Hubnocken beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) umgekehrt topfartig und dessen einem Anlauf von lediglich einem Hubnocken dienender Boden (5) scheibenartig-geschlossen ist, wobei das Innenelement (8) über seinen Außenmantel (12) direkt an einem Innenmantel (13) des Hemdes (7) läuft und eine Querbohrung (14) für den wenigstens einen Koppelschieber (9) aufweist, der für die Kopplung abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche (15) des Hemdes (7) ausfahrbar ist, wobei die Vorspannfeder (11) axial gestapelt zum Gehäuse (4) verläuft sowie mit ihrem oberen Ende (16) gegen einen unteren Abschnitt (17) des Hemdes (7) agiert und wobei das Innenelement (8) über ein lösbares Verbindungsmittel (19) fest am Schaft (23) des Gaswechselventils (3) sitzt.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterseite (9) des Innenelements (8) eine zentrische Ausnehmung (21) immanent ist, an deren Grund (22) zumindest mittelbar das Gaswechselventil (3) anliegt, wobei zwischen dem Schaft (23) des Gaswechselventils (3) und der diesen umfassenden Ausnehmung (21) eine Ring-Nut-Halterung (24) zur Darstellung des Verbindungsmittels (19) appliziert ist.
Baueinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (2) mit mechanischem Spielausgleich versehen ist, wobei hierfür in der Ausnehmung (21) des Innenelements (8) ein Käppchen (25) verläuft, das mit seinem dickenvariabel vorgehaltenen Boden (26) am Grund (22) der Ausnehmung (21) anliegt, wobei eine Bohrung (27) des Käppchens (25) den Schaft (23) des Gaswechselventils (3) unmittelbar umfasst und hierzwischen das Verbindungsmittel (19) unmittelbar angeordnet ist.
Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Ring (28) für die Ring-Nut-Halterung (24) eine Polygon- oder Sicherungsring eingesetzt ist, wobei der Schaft (23) des Gaswechselventils (3) und die Bohrung (27) des Käppchens (25) jeweils mit einer Umlaufnut (29, 30) versehen sind, in welcher der Ring (28) einsitzt.
Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Käppchen (25) in der Ausnehmung (21) des Innenelements (8) über eine Schraubverbindung (31) gehalten ist.
Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (26) des Käppchens (25) mit einer zentrischen Öffnung (32) versehen ist, welche ein Mitnehmerprofil für einen Eingriff eines Schraubwerkzeugs aufweist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (6) des Hemdes (7) des Gehäuses (4) bei dessen Boden (5) eine Mitnehmerfläche (33) für einen Angriff eines Abziehwerkzeugs für den Stößel (2) hat.
Baueinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfläche (33) aus zwei oder mehr Schlüsselflächen besteht, wobei zumindest eine hiervon mit einer Entlüftungsöffnung (34) versehen ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (8) derartig axial kurz baut, dass es mit seiner Unterstirn (35) bei Kopplung nicht aus dem Gehäuse (4) ragt.
Baueinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Innenmantel (8) des Hemdes (7) des Gehäuses (4), bei dessen bodenferner Ringstirn (36), ein Sicherungsring (37) oder ein Sicherungsringpaket befestigt ist, über dessen Anlage an der Unterstirn (35) des Innenelements (8) das Gehäuse (4) einerseits eine Wegbegrenzung in ventilferne Richtung erfährt und andererseits ein Koppelspiel für den wenigstens einen Koppelschieber (10) gegenüber seiner Mitnehmerfläche (15) im Hemd (7) eingestellt ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (11) als den Schaft (23) des Gaswechselventils (3) zentrisch umfassende Schraubendruckfeder oder ein solches Paket vorliegt, wobei eine bodenferne Ringstirn (36) des Gehäuses (4) mit einem Ringteller (38) versehen ist, an dessen Unterseite (39) die Vorspannfeder (11) einenends anliegt, wobei sie anderenends gegenüber der Brennkraftmaschine oder einem Ventilfederteller des Gaswechselventils (3) anlegbar ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hemd (7) des Gehäuses (4) eine dieses beidseitig überragende Verdrehsicherung (40) verläuft, welche mit ihrem radial inneren Überstand (41) mit einer Längsnut (42) im Außenmantel (12) des Innenelements (8) kommuniziert sowie über ihren radial äußeren Überstand (43) in einer Führung der Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbar ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfläche (15) im Hemd (7) als Fenster dargestellt ist.