DE102016125318A1

DE102016125318A1 - Schaltbare Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016125318A1
Application number: DE102016125318.9A
Authority: DE
Inventors: Lucia Hinkovska
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltbare Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine mit zwei zueinander beweglichen Bauteilen (1, 2), die zum Schalten durch zumindest ein Koppelelement (3, 20) koppelbar sind, das zumindest abschnittsweise in einer Bohrung (4, 21) durch Hydraulikmittelbeaufschlagung entgegen der Federkraft von Druckfedermitteln verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedermittel zumindest zwei in Reihe geschaltete koaxial hintereinander angeordnete Druckfedern (5, 6, 23, 24) aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine schaltbare Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Eine derartige Ventiltriebskomponente ist aus EP 2 156 022 B1 und DE 10 2015 221 037 A1 bekannt. Dort ist ein schaltbarer Schlepphebel mit zwei zueinander verschwenkbaren Hebelteilen beschrieben, die durch einen Schaltmechanismus mit einem Koppelkolben koppelbar sind, der hydraulisch und durch die Kraft einer Druckfeder schaltbar ist. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass der Schaltmechanismus an verschiedene Anwendungsfälle, insbesondere hinsichtlich des Schaltfensters für den Schaltdruck und den Federhub der Feder zum Schalten des Koppelkolbens, nur schwierig und aufwendig anpassbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebskomponente der vorgenannten Art hinsichtlich ihres Aufbaues zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Es wird eine schaltbare Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine mit zwei zueinander beweglichen Bauteilen vorgeschlagen, die zum Schalten durch zumindest ein Koppelelement koppelbar sind, das zumindest abschnittsweise in einer Bohrung durch Hydraulikmittelbeaufschlagung entgegen der Federkraft von Druckfedermitteln verschiebbar angeordnet ist. Da die Druckfedermittel zumindest zwei in Reihe geschaltet koaxial hintereinander angeordnete Druckfedern aufweisen sind Schaltdruck und Federhub, durch die Federrate und den Federhub der einzelnen Druckfedern einfach anpassbar. Auf diese Weise ist insbesondere eine Anpassung an ein eingeschränktes Schaltfenster mit geringer Schaltdruckdifferenz und geringem Federhub möglich. Zudem können die Hubspannungen in den Druckfedern beim Schalten auch bei niedriger Windungszahl im Vergleich zur Anordnung mit nur einer Druckfeder reduziert werden.
Bevorzugt sind zwei Druckfedern vorgesehen. Vorzugsweise ist zumindest ein erstes Federabstützelement zur Reihenschaltung der Druckfedern im Kraftfluss zwischen diesen beweglich koaxial angeordnet, wobei die Druckfedern an diesem gegeneinander abgestützt sind. Das Federabstützelement bildet dabei eine bewegliche Federauflage für die Druckfedern, über die zwischen diesen ein dynamischer Kraftausgleich erreicht wird. Die Position des Federabstützelements wird durch das Kraftniveau der beiden Druckfedern bestimmt und dynamisch angepasst.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umschließen die Druckfedern das Koppelelement an einem Endabschnitt koaxial, wobei das erste Federabstützelement auf dem Außendurchmesser des Koppelelements axial beweglich abgestützt ist. Dadurch können die Druckfedern besonders bauraumsparen angeordnet und das erste Federabstützelement auf dem Koppelelement auf einfache Weise axial geführt werden.
Vorzugsweise ist eine erste Druckfeder einerseits am ersten Federabstützelement und andererseits an dem die Bohrung aufnehmenden Bauteil abgestützt und eine zweite Druckfeder einerseits am ersten Federabstützelement und andererseits an einem am Außendurchmesser des Koppelelements fixiert angeordneten zweiten Federabstützelement abgestützt. Bevorzugt sind dabei erste und zweite Druckfeder am ersten Federabstützelement und die zweite Druckfeder zugleich am zweiten Federabstützelement geführt.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet das erste Federabstützelement radial außen einen topfförmig aufgeweiteten Abschnitt, der an einem radialen ringförmigen Absatz eingezogen ist und radial innen einen an der vom topfförmigen Abschnitt abgewandten Seite des Absatzes einen axial vorstehenden Kragen bildet. Vorzugsweise ist hierbei die erste Druckfeder mit einem Ende am Absatz topfseitig an einer ringförmigen ersten Federauflage axial abgestützt und radial außen am Innendurchmesser des topfförmigen Abschnitts geführt. Dabei kann die zweite Druckfeder an der vom topfförmigen Abschnitt abgewandten axialen Seite des Absatzes gebildeten ringförmigen zweiten Federauflage mit einem Ende abgestützt und am Außendurchmesser des Kragens geführt sein.
Das erste Federabstützelement kann in besonders vorteilhafter Weise am Innendurchmesser des Kragens auf dem Außendurchmesser des Koppelements axial beweglich abgestützt werden. Der Kragen bildet auf diese Weise einen nabenartigen Abschnitt mit dem das erste Federabstützelement am Außendurchmesser des Koppelelements geführt ist.
Bevorzugt ist das erste Federabstützelement einerseits an einem zweiten Federabstützelement und andererseits an dem die Bohrung aufnehmenden Bauteil als Anschlag anlegbar.
Vorzugsweise begrenzen dabei in angelegtem Zustand das erste Federabstützelement und das zweite Federabstützelement einerseits und das erste Federabstützelement und das besagte Bauteil andererseits jeweils einen Aufnahmeraum für die Druckfedern mit jeweils einer vorbestimmten axialen Länge derart, dass die Druckfedern in den Aufnahmeräumen nicht über ihre Blocklänge hinaus zusammengedrückt werden. Hierdurch wird ein vorzeitiger Verschleiß oder eine Beschädigung der Druckfedern im Betrieb sicher vermieden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind eine erste und eine zweite Druckfeder zum einen in einer von einem Ende des Koppelelements stirnseitig ausgehenden zentralen Axialbohrung und zum anderen in der das Koppelelement aufnehmenden Bohrung koaxial hintereinander angeordnet. Vorzugsweise ist dabei ein erstes Federabstützelement im Kraftfluss zwischen diesen in der Axialbohrung koaxial beweglich geführt, wobei erste und zweite Druckfeder mit jeweils einem ersten Ende an voneinander abgewandten Seiten des Federabstützelements abgestützt sind. Bevorzugt ist die erste Druckfeder mit einem zweiten Ende in der Axialbohrung und die zweite Druckfedermit einem zweiten Ende an einem in der Bohrung angeordneten zweiten Federabstützelement abgestützt.
Bevorzugt ist hierbei die erste Druckfeder mit dem anderen Ende in der Axialbohrung und die zweite Druckfeder mit ihrem anderen Ende an einem in der Bohrung, in der das Koppelelement geführt ist, fixiert angeordneten zweiten Federabstützelement abgestützt.
Vorzugsweise ist dabei die Axialbohrung mit einer vorbestimmten axialen Länge ausgebildet derart, dass in angelegtem Zustand der durch die Axialbohrung und durch das zweite Federabstützelement axial begrenzte Aufnahmeraum eine axiale Länge aufweist derart, dass die Druckfedern im Aufnahmeraum nicht über ihre Blocklänge hinaus zusammengedrückt werden.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft in Ventiltriebskomponenten mit einem sogenannten einflutigen hydraulischen Ausgleichselement zum Ausgleich des Ventilspiels einsetzbar, bei dem der hydraulische Schaltmechanismus mit dem Koppelelement und ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement eine gemeinsame Hydraulikmittelversorgung aufweisen und der Schaltdruck des Schaltmechanismus in einem eingeschränkten Schaltfenster liegt, um die Funktion des hydraulischen Ventilspielausgleichselements zu gewährleisten. In besonders vorteilhafter Weise ist dabei der Betrieb mit einem eingeschränkten Schaltfenster mit einem Schaltdruck zwischen 0,7 bar und 1 bar bei einem Federhub von 2 mm möglich.
Die Erfindung ist weiterhin besonders vorteilhaft in einer als schaltbarer Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ausgebildeten Ventiltriebskomponente verwendbar. Dabei bildet das erste Bauteil einen sogenannten Primärhebel und das zweite Bauteil einen am Primärhebel schwenkbeweglich abgestützten sogenannten Sekundärhebel des schaltbaren Schlepphebels, wobei der Primärhebel mit einem abstützseitigen Hebelendbereich schwenkbeweglich abstützbar ist. Vorzugsweise ist dabei die das Koppelelement aufnehmende Bohrung als Durchgangsbohrung in den abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels integriert.
Vorzugsweise sind an einem abströmseitigen Ende der Durchgangsbohrung Hydraulikmittel und Kontaminat in die Umgebung abführbar, während an einem koppelseitigen Ende der Durchgangsbohrung das Koppelelement mit seinem koppelseitigen Ende zum Koppeln von Primär- und Sekundärhebel herausschiebbar und an letzterem anlegbar ist.
Alternativ ist die Erfindung außer in schaltbaren Schlepphebeln auch in anderen schaltbaren Ventiltriebskomponenten, wie insbesondere schaltbaren Rollen- oder Tassenstößeln oder schaltbaren Abstützelementen mit zwei zueinander beweglichen Bauteilen verwendbar, die zum Schalten durch zumindest ein Koppelelement koppelbar sind, das in einer Bohrung durch Hydraulikmittelbeaufschlagung entgegen der Federkraft von Druckfedermitteln verschiebbar angeordnet ist.
Figurenliste
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

1 eine geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine in einem ersten Betriebszustand und in einem ersten Betriebszustand,
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1,
3 eine geschnittene Darstellung der Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine in einem zweiten Betriebszustand,
4 einen vergrößerten Ausschnitt aus 3,
5 eine geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine in einem ersten Betriebszustand,
6 einen vergrößerten Ausschnitt aus 5.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen schaltbaren Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine. Die Ventiltriebskomponente weist zwei zueinander beweglichen Bauteile 1, 2 auf, die zum Schalten durch einen Schalt- bzw. Koppelmechanismus mit einem Koppelelement 3 koppelbar sind. Die Ventiltriebskomponente wird hier durch einen schaltbaren Schlepphebel gebildet, der in 1 und 3 jeweils in einer in Hebellängsrichtung geschnittenen Ansicht dargestellt ist. Dabei ist das erste Bauteil 1 als sogenannter Primärhebel und das zweite Bauteil 2 als am Primärhebel schwenkbeweglich abgestützter sogenannter Sekundärhebel des schaltbaren Schlepphebels ausgeführt. Primär- und Sekundärhebel sind in der Schnittebene von 1 bis 4 verschwenkbar angeordnet. Das den Primärhebel bildende erste Bauteil 1 ist am abstützseitigen Hebelendbereich mit einer kalottenförmigen Lagerfläche an einem nicht dargestellten Abstützelement schwenkbeweglich abstützbar.
Zum Schalten des Schlepphebels sind Primär- und Sekundärhebel durch das Koppelelement 3 koppelbar, das in einer Bohrung 4 am abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels geführt ist. Die Bohrung 4 ist ausgehend vom abstützseitigen Hebelende als axiale in Hebellängsrichtung verlaufende zentrale Durchgangsbohrung in den abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels integriert. Hierzu bildet dieser ein Gehäuse, in den der Koppelmechanismus mit der Bohrung 4 und dem in dieser verschiebbar angeordneten Koppelelement 3 aufgenommen und an dem an der Hebelunterseite die kalottenförmige Lagerfläche 19 ausgebildet ist. Primär- und Sekundärhebel sind in der Schnittebenen von 1 bis 4 schwenkbeweglich angeordnet.
In der in 1 und 2 dargestellten zueinander unverschwenkten Grundstellung sind Primär- und Sekundärhebel koppelbar. Im Koppelfall ist das Koppelelement 3 in der Ausgangsstellung mit seinem koppelseitigen Ende aus dem koppelseitigen Ende der Bohrung 4 herausschiebbar und an einer am durch das zweite Bauteil 2 gebildeten Sekundärhebels gebildeten korrespondierenden Anlage- bzw. Mitnehmerfläche anlegbar ist (3 und 4). Die Anlage- bzw. Mitnehmerfläche ist an dem im Koppelfall gegenüberliegenden an einem Ende des Sekundärhebels gebildeten Querbügel an der Hebelunterseite ausgeführt. Zum Entkoppeln ist das Koppelelement 3 in die Schaltstellung hier durch Hydraulikmittelbeaufschlagung vollständig in die Bohrung 4 zurückschiebbar (1 und 2).
Das Koppelelement 3 wird durch einen zylindrischen Koppelkolben gebildet, der einteilig ausgeführt, am Außendurchmesser einfach nach innen abgesetzt und mit einem koppelseitigen Endabschnitt seinem Außendurchmesser an dem korrespondierend abgesetzten Innendurchmesser der Bohrung 4 des ersten Bauteils 1 verschiebbar geführt und abgedichtet ist. Das Koppelelement 3 kann alternativ auch mehrteilig ausgebildet sein.
Das Koppelelement 3 ist durch Hydraulikmittelbeaufschlagung in der Bohrung 4 aus einer Primär- und Sekundärhebel entkoppelnden Schaltstellung gemäß 1 und 2 entgegen der Federkraft von Druckfedermitteln in eine Primär- und Sekundärhebel koppelnde Ausgangsstellung gemäß 3 und 4 axial verschiebbar.
Die Druckfedermittel sind als zwei in Reihe geschaltete koaxial hintereinander angeordnete Druckfedern 5, 6 ausgebildet, die als zylindrische Schraubendruckfedern ausgeführt das Koppelelement 3 an einem vom koppelseitigen Endabschnitt abgewandten am inneren Ende der Bohrung 4 am Gehäuse herausragenden freien federseitigen Endabschnitt koaxial umschließen. Die Druckfedern weisen die gleiche Charakteristik, insbesondere die gleiche Federrate, den gleichen Durchmesser und die gleiche Windungszahl auf. Der Hub des Koppelelements 3 ergibt sich aus der Summe der Hübe der einzelnen Druckfedern 5, 6.
Zur Reihenschaltung der Druckfedern 5, 6 ist ein erstes Federabstützelement 7 vorgesehen, das koaxial im Kraftfluss zwischen den Druckfedern 5, 6 beweglich angeordnet ist und an dem diese gegeneinander abgestützt sind. Dabei ist das erste Federabstützelement 7 auf dem Außendurchmesser des freien federseitigen Endabschnitts des Koppelelements 3 axial beweglich abgestützt.
Eine erste Druckfeder 5 ist mit einem ersten Ende am ersten Federabstützelement 7 abgestützt und geführt und mit einem zweiten Ende an dem den Schalt- bzw. Koppelmechanismus mit der Bohrung 4 und dem Koppelelement 3 aufnehmenden Gehäuse des den Primärhebel bildenden ersten Bauteils 1 abgestützt, während eine zweite Druckfeder 6 mit einem ersten Ende am ersten Federabstützelement 7 und mit einem zweiten Ende an einem am Außendurchmesser des Koppelelements 3 fixiert angeordneten zweiten Federabstützelement 8 abgestützt und geführt ist.
Das erste Federabstützelement 7 ist als Hülse ausgeführt und bildet radial außen einen topfförmig aufgeweiteten Abschnitt 9 und radial innen einen an der vom topfförmigen Abschnitt 9 abgewandten Seite des Absatzes 10 einen axial vorstehenden ringförmigen ersten Kragen 11. Am Innendurchmesser des ersten Kragens 11 ist das erste Federabstützelement 7 auf dem Außendurchmesser des Koppelements 3 axial beweglich abgestützt.
Der topfförmig aufgeweiteten Abschnitt 9 ist an einem radialen ringförmigen Absatz 10 eingezogen. Hierbei ist die erste Druckfeder 5 mit einem ersten Ende an einer am Absatz 10 topfseitig gebildeten ringförmigen ersten Federauflage 12 axial abgestützt und zugleich radial außen am Innendurchmesser des topfförmigen Abschnitts 9 geführt. Die zweite Druckfeder 6 ist an der von der ersten Federauflage 12 abgewandten axialen Seite des Absatzes 10 gebildeten ringförmigen zweiten Federauflage 13 mit einem Ende abgestützt und am Außendurchmesser des Kragens 11 geführt.
Das zweite Federabstützelement 8 ist als Hülse ausgeführt, die aus einem dem ersten Federabstützelement 7 zugewandt erstreckenden zweiten axialen Kragen 14 und einem mit einem bogenförmigen Übergang angeschlossenen radial abstehenden Kragen 15 besteht. Das zweite Federabstützelement 8 ist am Außendurchmesser des freien Endes des Koppelelements 3 angeordnet und an der konvexen Außenseite des Übergangs durch einen in einer Befestigungsnut am Außendurchmesser des Koppelelements 3 angeordneten Ring fixiert. Am radial abstehenden Kragen 14 bildet das zweite Federabstützelement 8 eine dritte Federauflage, an der die zweite Druckfeder 6 mit einem Ende abgestützt und am Außendurchmesser des axialen Kragens 14 geführt, der am Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser des Koppelelements 3 abgestützt ist.
In der Ausgangsstellung (3 und 4) sind einerseits erstes und zweites Federabstützelement 7, 8 mit den freien stirnseitigen Enden ihres ersten bzw. zweiten axialen Kragens 11, 14 aneinander als Anschlag anlegbar. Andererseits ist das erste Federabstützelement 7 mit dem freien stirnseitigen Ende des topfförmigen Abschnitts 9 am Gehäuse des ersten Bauteils als Anschlag anlegbar. In angelegtem Zustand bilden erster und zweiter axialer Kragen 11, 14 zusammen einen Aufnahmeraum mit vorbestimmter axialer Länge L₁ und der topfförmige Abschnitt 9 einen Aufnahmeraum mit einer vorbestimmten axialen Länge L₂ derart, dass die Druckfedern 5, 6 in den Aufnahmeräumen nicht über ihre Blocklänge hinaus zusammengedrückt werden.
Das Koppelelement 3 ist aus der erstes und zweites Bauteil 1, 2, somit Primär- und Sekundärhebel entkoppelnden Schaltstellung (1 und 2) durch Hydraulikmittelbeaufschlagung der Bohrung 4 über eine Hydraulikmitteleintrittsöffnung 16 entgegen der Federkraft der Druckfedern 5 und 6 in die koppelnde Ausgangsstellung (3 und 4) rückstell- bzw. zurückschiebbar. Das Koppelelement 3 ist zum Schalten zwischen der mit dem Sekundärhebel bzw. zweiten Bauteil 2 gekoppelten Ausgangs- (1) und der von diesem entkoppelten Schaltstellung (1 und 2) in der Bohrung 4 hin- und her verschiebbar. Aus der Ausgangsstellung ist das Koppelelement 3 nach Beendigung der Hydraulikmittelbeaufschlagung in der Bohrung 4 durch die Federkraft der Druckfedern 5, 6 in die Schaltstellung verschiebbar, d.h. hydraulisch drucklos entkoppel- bzw. entriegelbar.
In der Primär- und Sekundärhebel bzw. erstes und zweites Bauteil 1, 2 entkoppelnden Ausgangsstellung gemäß 1 und 2 liegt das Koppelelement 3 mit einem durch einen Einzug am Außendurchmesser gebildeten ringförmigen Absatz 17 stirnseitig an einem korrespondierend am Innendurchmesser der Bohrung 4 abgesetzten Absatz 18 als Anschlag ringförmig an. Der Verschiebeweg des Koppelelements 3 ist dabei durch den Absatz 18 in der Bohrung 4 begrenzt. Dieser ist in besonders vorteilhafter Weise von der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 15 durchbrochen, wodurch eine direkte Hydraulikmittelbeaufschlagung des Koppelelements 3 an einer am Absatz 17 gebildeten ringförmigen Wirkfläche ermöglicht wird.
Als Hydraulikmittel wird üblicherweise Drucköl aus dem Motorölkreislauf der Brennkraftmaschine verwendet. Die Hydraulikmitteleintrittsöffnung 16 steht in Hydraulikmittelverbindung mit einer Druckölversorgung an der abstützseitigen kalottenförmigen Lagerfläche 19. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise eine Hydraulikmittelversorgung des Koppelmechanismus aus der Druckölversorgung der Abstützung, insbesondere zur Schmierung dieser und des Schlepphebels, ermöglicht.
Das Koppelelement 3 liegt in der Ausgangsstellung mit seinem durch Hydraulikmittelbeaufschlagung an der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 16 mit aus der Bohrung 4 herausgeschobenen koppelseitigen Ende an der dort gebildeten Koppelfläche zum Koppeln am Sekundärhebel bzw. dem zweiten Bauteil 2 an ( 3 und 4). Zum Entkoppeln von Primär- und Sekundärhebel wird das Koppelelement 3 in der Schaltstellung durch die Federkraft der Druckfedern 5, 6 vollständig in die Bohrung 4 zurückgeschoben (1 und 2). Auf diese Weise wird ein sogenanntes hydraulisch druckloses Entriegeln des schaltbaren Schlepphebels erreicht.
Der erfindungsgemäße schaltbare Schlepphebel ist besonders vorteilhaft in einer Anordnung mit einem sogenannten einflutigen hydraulischen Ventilspielausgleichselement einsetzbar, bei dem das Schaltfenster für den hydraulischen Schalt- bzw. Koppelmechanismus des schaltbaren Schlepphebels in einem Schaltfenster zwischen 0, 7 bar und 1 bar liegt. In diesem Fall haben der hydraulischen Schalt- bzw. Koppelmechanismus und das hydraulische Ventilspielausgleichselement eine gemeinsame Hydraulikmittelversorgung. Um die Funktion des hydraulischen Ventilspielausgleichselements zu gewährleisten, darf der Hydraulikmitteldruck nicht unter 0, 6 bar sinken. Das bedeutet, dass die Schaltfunktion vom schaltbaren Schlepphebel erst ab einem Hydraulikmitteldruck größer als 0, 7 bar in Gang gesetzt werden darf. Die Federkraft muss somit bei entsprechendem Federhub zum Entkoppeln bzw. beim Schalten in die Schaltstellung größer als die aus den 0, 7 bar Hydraulikmitteldruck am Koppelelement 3 erzeugten Kraft sein. Der Schaltvorgang soll dann bei Erreichen eines Hydraulikmitteldrucks von maximal 1 bar nach einem Federhub von 2 mm abgeschlossen sein. Entsprechend muss die Federkraft bei entsprechendem Federhub zum Koppeln bzw. beim Schalten in die Ausgangsstellung kleiner als die aus 1 bar Hydraulikmitteldruck am Koppelelement 3 erzeugten Kraft sein.
Das einflutige hydraulische Ventilspielausgleichselement kann beispielsweise in ein an der Lagerfläche 19 angreifendes nicht dargestelltes Abstützelement integriert sein.
Das den Primärhebel bildende erste Bauteil 1 weist an seinem vom abstützseitigen Hebelendbereich abgewandten ventilseitigen Hebelendbereich an der Hebelunterseite zumindest eine Ventilkontaktfläche auf, mit der der Primärhebel zur Betätigung an zumindest einem Gaswechselventil der Brennkraftmaschine anlegbar ist. Am ventilseitigen Hebelendbereich ist der durch das zweite Bauteil 2 gebildete Sekundärhebel am Primärhebel schwenkbeweglich abgestützt. In entkoppeltem Zustand (1 und 2) führt der Sekundärhebel im Allgemeinen eine Leerhubbewegung als sogenannte Lost-Motion-Bewegung aus, bei der am Sekundärhebel kein Hub übertragen wird. Dabei kann der Sekundärhebel mit seinem freien Hebelende an der Hebelunterseite zum unteren Bildrand in 1 durchschwingen. Die Rückstellung in die dargestellte unverschwenkte Grundstellung erfolgt durch Drehfedermittel, die Primär- und Sekundärhebel in die unverschwenkte Grundstellung gegeneinander vorspannen. Der Sekundärhebel ist so durch das Koppelelement 3 zu- oder abschaltbar, wodurch eine Ventilhubumschaltung oder eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung möglich ist. Je nach Ausführung können am Schlepphebel Abgriffsmittel, hier eine Nockenrolle, ergänzend oder alternativ auch Gleitflächen, zum Abgriff einer Nockenhubbewegung an der Hebeloberseite von einer nicht dargestellten Nockenwelle vorgesehen sein.
Das den Primärhebel bildende erste Bauteil 1 ist hier als sogenannter Innenhebel ausgeführt, der von dem durch das zweite Bauteil 2 gebildeten Sekundärhebel als sogenannten Außenhebel zumindest abschnittsweise umfasst ist (1). Primär- und Sekundärhebel weisen parallel gegenüberliegende Seitenwände auf, die sich in Hebellängsrichtung erstrecken.
In 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen schaltbaren Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Diese ist wie bereits oben beschrieben mit zwei zueinander beweglichen Bauteile 1, 2 als schaltbarer Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ausgeführt, wobei das erste Bauteil 1 als sogenannter Primärhebel und das zweite Bauteil 2 als am Primärhebel schwenkbeweglich abgestützter sogenannter Sekundärhebel des schaltbaren Schlepphebels ausgeführt ist.
Ein Koppelelement 20 ist in einer Bohrung 21 geführt angeordnet, die in einem am abstützseitigen Hebelendbereich am Primärhebel bzw. dem ersten Bauteil 1 gebildeten Gehäuse ausgebildet ist. Bei dieser Variante weist das Koppelelement 20 eine vom koppelseitigen Ende abgewandten Ende stirnseitig ausgehende zentrale Axialbohrung 22 auf. Hierbei sind zwei in Reihe geschaltet koaxial hintereinander zum einen in der Axialbohrung 22 und zum anderen in der Bohrung 21 angeordnete Druckfedern 23, 24 vorgesehen. Zur Reihenschaltung der Druckfedern 23, 24 ist koaxial im Kraftfluss zwischen diesen ein erstes Federabstützelement 25 beweglich in der Axialbohrung 22 geführt angeordnet, an dem die Druckfedern 23, 24 gegeneinander abgestützt sind.
Eine erste Druckfeder 23 ist in der Axialbohrung 22 mit einem Ende in dieser und mit dem anderen Ende am ersten Federabstützelement 25 abgestützt. Hierzu bildet dieses einen Federteller mit einem nach innen der Axialbohrung 22 zugewandt leicht ringförmig umgebogenen Rand, an dem am Innendurchmesser die erste Druckfeder 23 und zugleich am Außendurchmesser das erste Federabstützelement 25 am Innendurchmesser der Axialbohrung 22 geführt ist. Die zweite Druckfeder 24 ist mit einem Ende an der vom Federteller abgewandten Seite des ersten Federabstützelements 25 und mit dem anderen Ende an einem in der Bohrung 21 angeordneten zweiten Federabstützelement 26 abgestützt. Dieses ist über einen Sicherungsring in der Bohrung 21 fixiert, der seinerseits in einer Befestigungsnut am Innendurchmesser der Bohrung 21 befestigt ist. Das zweite Federabstützelement 26 weist eine zentralen Kragen 27 auf, wobei am Außendurchmesser des Kragens 27 das Ende der zweiten Druckfeder 24 aufgesteckt und geführt ist.
In der erstes und zweites Bauteil 1, 2 somit Primär und Sekundärhebel entkoppelnden Schaltstellung ist das Koppelelement 20 mit seinem koppelseitigen Ende vollständig in die Bohrung zurückgezogen und mit seinem federseitigen Ende stirnseitig am zweiten Federabstützelement 25 als Anschlag anlegbar. Dabei ist die Axialbohrung 22 mit einer Länge L₃ ausgeführt derart, dass in angelegtem Zustand der durch die Axialbohrung und durch das zweite Federabstützelement axial begrenzte Raum eine axiale Länge aufweist, die gewährleistet, dass die Druckfedern 23, 24 nicht über ihre Blocklänge hinaus zusammengedrückt werden.
In der Primär- und Sekundärhebel bzw. erstes und zweites Bauteil 1, 2 entkoppelnden Ausgangsstellung gemäß 1 und 2 liegt das Koppelelement 20 mit einem durch einen Einzug am Außendurchmesser gebildeten ringförmigen Absatz 28 stirnseitig an einem korrespondierend am Innendurchmesser der Bohrung 21 abgesetzten Absatz 29 als Anschlag ringförmig an. Der Verschiebeweg des Koppelelements 20 ist dabei durch den Absatz 29 in der Bohrung 21 begrenzt. Dieser ist in besonders vorteilhafter Weise von der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 15 durchbrochen, wodurch eine direkte Hydraulikmittelbeaufschlagung des Koppelelements 20 an einer am Absatz 28 gebildeten ringförmigen Wirkfläche ermöglicht wird.
Zum Entkoppeln von Primär- und Sekundärhebel bzw. erstem und zweitem Bauteil 1, 2 liegt das Koppelelement 20 in der dargestellten Ausgangsstellung mit seinem durch die Federkraft der Druckfedern 23, 24 aus der Bohrung 21 herausgeschobenen koppelseitigen Ende an der dort an einer Abflachung gebildeten Koppelfläche zum Koppeln am Sekundärhebel bzw. dem zweiten Bauteil 2 an. Auf diese Weise wird ein sogenanntes hydraulisch druckloses Koppeln bzw. Verriegeln des schaltbaren Schlepphebels erreicht. Zum Entkoppeln von Primär- und Sekundärhebel wird das Koppelelement 20 durch Hydraulikmittelbeaufschlagung an der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 16 entgegen der Federkraft der Druckfedern 23, 24 vollständig in die Bohrung 21 zurückgeschoben.
Das den Primärhebel bildende erste Bauteil 1 ist hier als sogenannter Außenhebel ausgeführt, der den durch das zweite Bauteil 2 gebildeten Sekundärhebel als sogenannten Innenhebel zumindest abschnittsweise umfasst ist (1). Primär- und Sekundärhebel weisen parallel gegenüberliegende Seitenwände auf, die sich in Hebellängsrichtung erstrecken.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Bauteil
3: Koppelelement
4: Bohrung
5: Druckfeder
6: Druckfeder
7: Federabstützelement
8: Federabstützelement
9: Abschnitt
10: Absatz
11: Kragen
12: Federauflage
13: Federauflage
14: Kragen
15: Kragen
16: Hydraulikmitteleintrittsöffnung
17: Absatz
18: Absatz
19: Lagerfläche
20: Koppelelement
21: Bohrung
22: Axialbohrung
23: Druckfeder
24: Druckfeder
25: Federabstützelement
26: Federabstützelement
27: Kragen
28: Absatz
29: Absatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2156022 B1 [0002]
DE 102015221037 A1 [0002]

Claims

Schaltbare Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine mit zwei zueinander beweglichen Bauteilen (1, 2), die zum Schalten durch zumindest ein Koppelelement (3, 20) koppelbar sind, das zumindest abschnittsweise in einer Bohrung (4, 21) durch Hydraulikmittelbeaufschlagung entgegen der Federkraft von Druckfedermitteln verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedermittel zumindest zwei in Reihe geschaltete koaxial hintereinander angeordnete Druckfedern (5, 6, 22, 23) aufweisen.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reihenschaltung der Druckfedern (5, 6, 23, 24) zumindest ein erstes Federabstützelement (7, 25) koaxial im Kraftfluss zwischen diesen beweglich angeordnet ist und die Druckfedern (5, 6, 23, 24) am Federabstützelement (7, 25) gegeneinander abgestützt sind.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedern (5, 6) das Koppelelement (3) an einem vom koppelseitigen Endabschnitt abgewandten Endabschnitt koaxial umschließen und ein erstes Federabstützelement (7) auf dem Außendurchmesser des Koppelelements (3) axial beweglich abgestützt ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Druckfeder (5) mit einem ersten Ende am ersten Federabstützelement (7) und mit einem zweiten Ende an dem die Bohrung (4) aufnehmenden Bauteil (1) abgestützt und eine zweite Druckfeder (6) mit einem ersten Ende am ersten Federabstützelement (7) und mit einem zweiten Ende an einem am Außendurchmesser des Koppelelements (3) fixiert angeordneten zweiten Federabstützelement (8) abgestützt ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federabstützelement (7) radial außen einen topfförmig aufgeweiteten Abschnitt (9) bildet, der an einem radialen ringförmigen Absatz (10) eingezogen ist und radial innen einen an der vom topfförmigen Abschnitt (9) abgewandten Seite des Absatzes (10) einen axial vorstehenden Kragen (11) bildet, wobei eine erste Druckfeder (5) mit einem ersten Ende am Absatz (10) topfseitig an einer ringförmigen ersten Federauflage (12) axial abgestützt und radial außen am Innendurchmesser des topfförmigen Abschnitts (9) geführt ist und eine zweite Druckfeder (6) mit einem ersten Ende an der von diesem abgewandten axialen Seite des Absatzes (10) gebildeten ringförmigen zweiten Federauflage (13) abgestützt und am Außendurchmesser des Kragens (11) geführt ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federabstützelement (7) am Innendurchmesser des Kragens (11) auf dem Außendurchmesser des Koppelements (3) axial beweglich abgestützt ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federabstützelement (7) einerseits an einem zweiten Federabstützelement (8) und andererseits an dem die Bohrung (4) aufnehmenden Bauteil (1) als Anschlag anlegbar ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Druckfeder (23) in einer von einem Ende des Koppelelements (20) stirnseitig ausgehenden zentralen Axialbohrung (22) und eine zweite Druckfeder (23, 24) in der das Koppelelement (20) aufnehmenden Bohrung (21) angeordnet ist und ein erstes Federabstützelement (25) im Kraftfluss zwischen diesen in der Axialbohrung (21) koaxial beweglich geführt ist, wobei die Druckfedern (23, 24) mit jeweils einem ersten Ende an voneinander abgewandten Seiten des Federabstützelements (24) abgestützt sind, wobei die erste Druckfeder (23) mit einem zweiten Ende in der Axialbohrung (22) und die zweite Druckfeder (24) mit einem zweiten Ende an einem in der Bohrung (21) angeordneten zweiten Federabstützelement (26) abgestützt ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (20) mit seinem Ende stirnseitig am zweiten Federabstützelement () als Anschlag anlegbar ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventiltriebskomponente als schaltbarer Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wobei das erste Bauteil (1) als Primärhebel und das zweite Bauteil (2) als am Primärhebel schwenkbeweglich abgestützter Sekundärhebel des schaltbaren Schlepphebels ausgeführt ist und der Primärhebel mit einem abstützseitigen Hebelendbereich schwenkbeweglich abstützbar ist, in den die Bohrung (4, 20) integriert ist, aus der das Koppelelement (3, 20) an einem koppelseitigen Ende herausschiebbar und am Sekundärhebel zum Koppeln anlegbar ist.