DE102013200168A1

DE102013200168A1 - Schaltbarer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013200168A1
Application number: DE201310200168
Authority: DE
Inventors: Michael Schober; Peter Sailer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2014-07-24
Also published as: WO2014108118A1

Abstract

Vorgeschlagen ist Schaltbarer Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Schlepphebel (2), welcher an dessen Oberseite (15) eine von einem Hubnocken (16) beaufschlagte Anlauffläche (17) hat und der an einer Unterseite (3) an einem Ende (4) auf wenigstens ein Gaswechselventil (5) einwirkt sowie an einem anderen Ende (6) ein Kontaktglied (7) aufweist, über welches er auf einem Kopf (8) eines Druckkolbens (9) eines über ein Gehäuse (12) in einem Zylinderkopf (10) der Brennkraftmaschine verlaufenden schaltbaren Abstützelements (11) sitzt, wobei in einer Aufnahme (29) von Druckkolben (9) oder Gehäuse (12) wenigstens ein Koppelschieber (14) aufgenommen ist, der für einen Zuschaltfall des Ventiltriebs (1) abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche (13) von Gehäuse (12) oder Druckkolben (9) verlagerbar ist und wobei im Ventiltrieb (1) in einer mechanisch wirkenden Stelleinheit (18) vereinigte Mittel zur Einstellung eines Ventil- und Koppelspiels vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Schlepphebel, welcher an dessen Oberseite eine von einem Hubnocken beaufschlagte Anlauffläche hat und der an einer Unterseite an einem Ende auf wenigstens ein Gaswechselventil einwirkt sowie an einem anderen Ende ein Kontaktglied aufweist, über welches er auf einem Kopf eines Druckkolbens eines über ein Gehäuse in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verlaufenden schaltbaren Abstützelements sitzt, wobei in einer Aufnahme von Druckkolben oder Gehäuse wenigstens ein Koppelschieber aufgenommen ist, der für einen Zuschaltfall des Ventiltriebs abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche von Gehäuse oder Druckkolben verlagerbar ist und wobei im Ventiltrieb Mittel zur Einstellung eines Ventil- und Koppelspiels vorgesehen sind.
Stand der Technik sind schaltbare Abstützelementtriebe, deren Abstützelemente (siehe bspw. DE 102008052279 A1 ) mit einem hydraulischen Spielausgleich versehen sind. Die hydraulische Spielausgleichseinrichtung liegt hiernach „gestapelt“ zu den Koppelschiebern vor. Eine Einstellung eines Koppelspiels, also eines minimal notwendigen Leerwegs, welchen ein Druckkolben des Abstützelements bis zu einem Kontakt über dessen Koppelschieber auf Mitnehmerflächen im Gehäuse zurücklegt, erfolgt aufwändig über in einer Ringnut des Gehäuses aufgenommene, dickengruppiert vorgehaltene Sicherungsringe. Alternativ können höhengruppierte Koppelschieber vorgehalten werden.
Nachteilig ist, dass das Abstützelement durch dessen gestapelte Bauweise tief baut. Hierbei kann es, insbesondere bei einer nachträglichen Implementierung in vorhandene Zylinderkopfkonzepte, zu einer Kollision bspw. mit Strömungskanälen im Zylinderkopf kommen. Zudem gestaltet sich das Abstützelement durch den hydraulischen Spielausgleich vergleichsweise kompliziert. Auch stellt sich dessen Koppelspieleinstellung als aufwändig und teuer dar.
Gleiche Probleme treten bei „breit“ bauenden schaltbaren Abstützelementen auf, wie sie in der DE 10 2007002787 A1 beschrieben sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den vorgenannten Ventiltrieb zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mittel zur Einstellung des Ventil- und Koppelspiels in einer gemeinsamen, rein mechanisch wirkenden Stelleinheit vereinigt sind.
Somit liegt ein Ventiltrieb ohne die vorbeschriebenen Nachteile vor. Beide Maßnahmen (Koppel- und Ventilspieleinstellung) werden nunmehr rein mechanisch an der einen Stelleinheit realisiert. Der Ventiltrieb ist deutlich einfacher aufgebaut, stellt sich preiswerter dar und beansprucht weniger Bauraum. Ggf. kann durch den Wegfall der Hydraulikelemente die Ölpumpenleistung reduziert werden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung soll die Stelleinheit das Kontaktglied sein, also genau der Bereich des Schlepphebels, welcher gelenkig auf dem Abstützelement gelagert ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung hiervon ist ein Stellbolzen am anderen Ende des Schlepphebels vorgeschlagen, der in seiner Höhe einstellbar ist. Dieser kann bspw. über eine Klemmverbindung arretiert sein. Vorteilhafter ist es jedoch, diesen über eine Schraubverbindung im Schlepphebel anzuordnen und die Schraubverbindung zu kontern.
Ein weiterer Unteranspruch betrifft eine vorteilhafte Ausbildung der gelenkigen Anbindung des Stellbolzens an den Kopf des Druckkolbens des Abstützelements. Hiernach sollen das untere Ende des Stellbolzens als Gelenkkopf und dessen Gegenstück am Druckkolben als Gelenkpfanne vorliegen. Dies geht selbstverständlich auch vice versa. Zudem kann eine Gelenkauge-Bolzen-Verbindung vorliegen.
Nach einer besonders bevorzugten Alternative ist als Stelleinheit der Druckkolben des Abstützelements vorgesehen, wobei als Kontaktglied hierbei vorzugsweise die Unterseite des Schlepphebels direkt dient.
In Konkretisierung von Letztgenanntem ist ein Kopf des Druckkolbens axial verstellbar gegenüber dem Hauptteil des Druckkolbens gestaltet. Hierbei bietet sich wiederum eine über eine Kontermutter gesicherte Schraubverbindung an.
Schließlich ist ein Verfahren zur Einstellung des Koppel- und Ventilspiels vorgeschlagen. Demnach werden beide Spiele (vor Erstinbetriebnahme der Brennkraftmaschine / während einer Wartung) und bei Anlage des Schlepphebels am Grundkreis des Nockens, ein geschlossenes Gaswechselventil vorausgesetzt, über ein Verdrehen der Stelleinheit als Gesamtspiel im Koppelspielbereich eingestellt. D. h. mit anderen Worten, dass in dem Leerweg des Koppelschiebers im gekoppelten Zustand auch ein Ventilspiel enthalten ist. Sollte sich daher bspw. das Gaswechselventil relativ zu dessen Umgebung längen, so wird diese Längung durch eine axiale „Ausweichbewegung“ des Druckkolbens relativ zu seinem Gehäuse, hier nach unten, ausgeglichen. Ein ordnungsgemäßer Ladungswechsel bleibt somit garantiert. Ein Spiel im Nockengrundkreis, so wie bei einer mechanischen Spieleinstellung realisiert, ist nicht vorgesehen.
Der Druckkolben kann aus dem Gehäuse zudem eine Ausfahrsicherung über einen Anschlag und in dessen Umfangsrichtung eine Verdrehsicherung erfahren.
Die Erfindung geht aus der Zeichnung hervor.
1 zeigt eine Ansicht eines Ventiltriebs mit Stellbolzen als Stelleinheit;
2 zeigt in einem Längsschnitt das Abstützelement nach 1;
3 zeigt ein Abstützelement in einem räumlichen Längsschnitt, dessen Druckkolben die Stelleinheit ist und
4 zeigt das Abstützelement nach 3 ungeschnitten.
1 offenbart einen abschaltbaren Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine.
Zugehörig hierzu ist ein umgekehrt U-förmiger Schlepphebel 2. Dieser ist im Abschnitt seiner Längsmitte an dessen Oberseite 15 von einer Rolle als Anlauffläche 17 für einen Hubnocken 16 überragt. Letztgenannter läuft mit seinem Grundkreis 28 gegen.
An einer Unterseite 3 wirkt der Schlepphebel 2 an einem Ende 4 auf ein Gaswechselventil 5 ein. An einem anderen Ende 6 hat der Schlepphebel 2 ein als Stellbolzen ausgebildetes Kontaktglied 7. Der Stellbolzen 7 verläuft über eine Schraubverbindung 21 in einer Bohrung 19 eines Querbalkens 30 des Schlepphebels 2. Über seine als Gelenkkopf vorliegende Unterstirn 20 sitzt der Stellbolzen 7 verschwenkbeweglich auf einem als Gelenkpfanne dargestellten Kopf 8 eines Druckkolbens 9.
Der Druckkolben 9 ist Bestandteil eines schaltbaren Abstützelements 11, das über sein Gehäuse 12 in einem Zylinderkopf 10 der Brennkraftmaschine aufgenommen ist. Dabei ist der Druckkolben 9 teleskopartig in das Gehäuse 12 gesteckt und überragt dieses mit seinem Kopf 8.
In einer als Durchgangsbohrung vorliegenden Aufnahme 29 des Druckkolben 9 liegen sich zwei Koppelschieber 14 gegenüber. Diese können für einen Zuschaltfall des Ventiltriebs 1 über Druckfederkraft abschnittsweise in eine als Fenster vorliegende Mitnehmerfläche 13 des Gehäuse 12 verlagert werden (siehe auch 2).
Der Ventiltrieb 1 hat in seiner Stelleinheit 18 (Kontaktglied / Stellbolzen 7) vereinigte mechanische Mittel zur gleichzeitigen Einstellung eines Ventil- und Koppelspiels. Hierfür ist der Stellbolzen 7, welcher über eine auf der Oberseite 15 des Schlepphebels 2 abgestützte Kontermutter als Arretiermittel 22 in seiner Schraubstellung fixiert ist, vorgesehen.
Zur Einstellung beider Spiele über die Stelleinheit 18 bei fertig montiertem Ventiltrieb:
Der Stellbolzen 7 wird soweit heruntergedrückt, bis die Koppelschieber 14 mit ihren Mitnehmerflächen 13 im Gehäuse 12 in Kontakt sind. Das in 2 gezeigte Verriegelungsspiel (Koppelspiel) S ist eliminiert. Sodann wird das Gesamtspiel im Nockenkontaktbereich bspw. mit einer Fühlerlehre gemessen sowie mit einem Sollspiel verglichen. Anschließend wird über Verdrehen des Stellbolzen 7 das gewünschte Spiel eingestellt und der Stellbolzen 7 daraufhin soweit belastet, bis der Druckkolben 9 wieder über dessen Koppelschieber 14 in Kontakt zum Gehäuse 12 ist. Nunmehr erfolgt eine Kontrolle des Gesamtspiels wiederum im Nockenkontaktbereich.
In dem in 2 dargestellten Verriegelungsspiel S ist auch das Ventilspiel enthalten. Sollte sich das Ventilspiel bspw. durch eine Längung des Gaswechselventils 5 relativ zu seiner Umgebung verkleinern, so wird dies, bei permanenter Anlage des Schlepphebels 2 über dessen Anlage am Hubnocken 16, durch ein „Einsinken“ des Druckkolbens 9 relativ zum Gehäuse 12 ausgeglichen. Ein Restkoppelspiel wird hierbei ebenfalls vorgehalten und garantiert. Klar ist, dass über die erfindungsgemäßen Maßnahmen ebenfalls hervorragend eine Veränderung wie eine Vergrößerung des Koppelspiels (Verschleiß, Setzen) ausgeglichen werden kann.
Die 3, 4 zeigen eine am Druckkolben 9 des Abstützelements 11 ausgebildete Stelleinheit 18. Als Kontaktglied 7 des Schlepphebels 2 an dessen anderem Ende 6 fungiert hierbei die Unterseite 3 des Schlepphebels 2.
Zur Ventil- und gleichzeitigen Koppelspieleinstellung wie vorgenannt ist der Kopf 8 des Druckkolbens 9 über eine Schraubverbindung 24 in einer Bohrung 25 des Druckkolbens 9 aufgenommen. Eine Fixierung der Verdreh- und somit Höhenstellung des Kopfes 8 wird wiederum über eine Kontermutter als Arretiermittel 26 realisiert.
Bezugszeichenliste

1: Ventiltrieb
2: Schlepphebel
3: Unterseite
4: eines Ende
5: Gaswechselventil
6: anderes Ende
7: Kontaktglied, Stellbolzen
8: Kopf
9: Druckkolben
10: Zylinderkopf
11: Abstützelement
12: Gehäuse
13: Mitnehmerfläche
14: Koppelschieber
15: Oberseite
16: Hubnocken
17: Anlauffläche
18: Stelleinheit
19: Bohrung Schlepphebel
20: Unterstirn
21: Schraubverbindung
22: Arretiermittel
23: Gegenstück
24: Schraubverbindung
25: Bohrung Druckkolben
26: Arretiermittel
27: Ringstirn
28: Grundkreis
29: Aufnahme
30: Querbalken
S: Verriegelungsspiel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008052279 A1 [0002]
DE 102007002787 A1 [0004]

Claims

Schaltbarer Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Schlepphebel (2), welcher an dessen Oberseite (15) eine von einem Hubnocken (16) beaufschlagte Anlauffläche (17) hat und der an einer Unterseite (3) an einem Ende (4) auf wenigstens ein Gaswechselventil (5) einwirkt sowie an einem anderen Ende (6) ein Kontaktglied (7) aufweist, über welches er auf einem Kopf (8) eines Druckkolbens (9) eines über ein Gehäuse (12) in einem Zylinderkopf (10) der Brennkraftmaschine verlaufenden schaltbaren Abstützelements (11) sitzt, wobei in einer Aufnahme (29) von Druckkolben (9) oder Gehäuse (12) wenigstens ein Koppelschieber (14) aufgenommen ist, der für einen Zuschaltfall des Ventiltriebs (1) abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche (13) von Gehäuse (12) oder Druckkolben (9) verlagerbar ist und wobei im Ventiltrieb (1) Mittel zur Einstellung eines Ventil- und Koppelspiels vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Mittel in einer gemeinsamen, rein mechanisch wirkenden Stelleinheit (18) vereinigt sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (18) das Kontaktglied (7) ist (1, 2).
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktglied (7) ein in einer Bohrung (19) des Schlepphebels (2) am anderen Ende (6) sitzender, zum Zwecke der Ventil- und Koppelspieleinstellung höhenverstell- und arretierbarer Stellbolzen ist, welcher über seine Unterstirn (20) verschwenkbeweglich auf dem Druckkolben (9) sitzt.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellbolzen (7) über eine Schraubverbindung (21) in der Bohrung (19) des Schlepphebels (2) verläuft, wobei er über ein Arretiermittel (22) wie eine Kontermutter auf der Oberseite (15) des Schlepphebels (2) verdrehfixiert ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstirn (20) des Stellbolzens (7) als Gelenkkopf und dessen Gegenstück (23) am Druckkolben (9) als Gelenkpfanne vorliegen.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (18) der Druckkolben (9) des Abstützelements (11) ist, wobei als Kontaktglied (7) des Schlepphebels (2) an dessen anderem Ende (6) seine Unterseite (3) fungiert (3, 4).
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (8) des Druckkolbens (9), zum Zwecke der Ventil- und Koppelspieleinstellung, höhenverstell- und arretierbar gegenüber dem Druckkolben (9) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das der Kopf (8) des Druckkolbens (9) über eine Schraubverbindung (24) in einer Bohrung (25) des Druckkolbens (9) verläuft, wobei er über ein Arretiermittel (26) wie eine Kontermutter auf einer oberen Ringstirn (27) des Druckkolbens (9) verdrehfixiert ist.
Verfahren zur Einstellung des Ventil- und Koppelspiels über die Stelleinheit in einem Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 3–5, 7, 8, dadurch gekennzeichnet, dass, bei Anlage des Schlepphebels (2) über dessen Anlauffläche (17) an einem Grundkreis (28) des Hubnockens (16), das Ventil- und Koppelspiel über Aus- und Einfahren der Stelleinheit (18) als Gesamtspiel im Koppelspielbereich eingestellt ist.