DE102016210050A1

DE102016210050A1 - Schaltbares Ventiltriebsglied

Info

Publication number: DE102016210050A1
Application number: DE102016210050.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Biermann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbares, als Nockenfolger vorliegendes Ventiltriebsglied (1), mit zwei zueinander relativ beweglichen, über einen Koppelkolben (2) miteinander verbindbaren Teilen (3, 4), welcher Koppelkolben (2) aus einer Aufnahme (5) eines der Teile (3, 4) heraus mit einem Teilabschnitt unter eine Mitnehmerfläche (6) des jeweils anderen Teils (4, 3) über die Kraft eines Druckfedermittels (7) verlagerbar ist, so, dass die Teile (3, 4) miteinander gekoppelt sind und ein großer Nockenhub aktiviert ist, wobei eine Rückverlagerung des Koppelkolbens (2) in die Aufnahme (5) des einen Teils (3, 4) über Hydraulikmitteldruck vorgesehen ist, so, dass die Teile (3, 4) voneinander entkoppelt sind und ein kleiner oder 0-Nockenhub aktiviert ist, wobei das Druckfedermittel (7) eine zweigestufte Federrate hat, derart, dass diese in einem durch Entkopplung des Koppelkolbens (2) determinierten ersten Verfahrabschnitt hoch und in einem durch Kopplung des Koppelkolbens (2) determinierten zweiten Verfahrabschnitt niedrig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein schaltbares, als Nockenfolger oder Abstützelement hierfür vorliegendes Ventiltriebsglied, mit zwei zueinander relativ beweglichen, über wenigstens einen Koppelkolben miteinander verbindbaren Teilen, welcher Koppelkolben aus einer Aufnahme eines der Teile heraus mit einem Teilabschnitt in oder unter eine Mitnehmerfläche des jeweils anderen Teils über die Kraft eines Druckfedermittels verlagerbar ist, so, dass die Teile miteinander gekoppelt sind und ein großer Nockenhub aktiviert ist und wobei eine Rückverlagerung des Koppelkolbens in die Aufnahme des einen Teils über Hydraulikmitteldruck vorgesehen ist, so, dass die Teile voneinander entkoppelt sind und ein kleiner oder 0-Nockenhub aktiviert ist.
Ein gattungsgemäßes Ventiltriebsglied, hier als Schlepphebel ausgebildet, geht aus der DE 10 2014 223 602 A1 , 2 hervor. Dessen Koppelkolben sitzt, über Hydraulikmitteldruck einverlagert, in einer längs verlaufenden Aufnahme eines als Außenhebel vorliegenden Teils und ist im Koppelfall über die Kraft eines als eine Schraubendruckfeder ausgebildeten Druckfedermittels unter eine Mitnehmerfläche eines Querbalkens eines vom Außenhebel eingefassten und als Innenhebel ausgebildeten anderen Teils verlagerbar. Dargestellt ist der Koppelzustand. Eine Abkopplung des Innenvom Außenhebel (Rückverlagerung des Koppelkolbens) erfolgt bei Nockengrundkreisdurchlauf durch Zuschaltung von Hydraulikmitteldruck über eine Schwenkkalotte am Außenhebel entgegen der Kraft der einen Schraubendruckfeder. Die Federrate der Schraubendruckfeder ist hierbei vergleichsweise hoch, um ein schnelles Zuschalten im gewünschten Koppelfall zu erzielen und auch, um bei unerwünschten Druckschwankungen bzw. zu schwachem Hydraulikmitteldruck, ein Rückfahren des Koppelkolbens zu unterbinden.
Bei gewünschter Entkopplung liegt nach ausgelöstem Schaltbefehl zwangsläufig noch nicht sofort der notwendig hohe Hydraulikmitteldruck zur Rückverlagerung des „straff“ einverlagerten Koppelkolbens voll an, was zu Verzögerungen des Schaltvorgangs im zur Verfügung stehenden Zeitfenster (Nockengrundkreis) führt. Auch kann es lediglich zu Teilrückverlagerungen des Koppelkolbens kommen. Sehr kurze Schaltzeitfenster, bspw. bei sehr hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, beungünstigen das Vorgenannte zudem.
Aufgabe ist es daher, ein Ventiltriebsglied wie eingangs genannt zu entwerfen, dessen Entkoppelzeiten verbessert sind und bei dem ferner das Risiko von Fehlschalten minimiert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Druckfedermittel eine zweigestufte Federrate hat, derart, dass diese in einem durch Entkopplung des Koppelkolbens determinierten ersten Verfahrabschnitt hoch und in einem durch Kopplung des Koppelkolbens determinierten zweiten Verfahrabschnitt niedrig ist.
Somit liegt ein Ventiltriebsglied ohne die aufgeführten Nachteile vor. Besonders bevorzugt ist es hierbei, so wie in einem ersten Unteranspruch beschrieben, das Druckfedermittel aus zwei separaten Federn zu bauen. Lediglich eine mit vergleichsweise schwacher Federrate ausgelegte Druckfeder wirkt durch ihre beidendige Einspannung zwischen Koppelkolben und Anschlag bei ausgelöstem Entkoppelbefehl (Zuschaltung von Hydraulikmitteldruck) von Beginn an. Bevorzugt ab einem Rückfahrweg außerhalb einer Kopplung kommt die Kraft einer kurzen weiteren Druckfeder zum Tragen, wobei hier schon mit hohem oder vollständig aufgebautem Druck an Hydraulikmittel zu rechnen ist.
Klar ist, dass die zweite Druckfeder auch schon vor Erreichen der Entkoppelstellung des Koppelkolbens wirksam sein kann. Gleichfalls kann diese Druckfeder auch erst einen geringen Verfahrweg nach Verlassen der Entkoppelstellung mitwirken.
Denkbar und mit vom Schutzbereich einbezogen ist auch lediglich eine einzige Druckfeder, welche über die Länge ihres Einfederwegs gesehen an einem sehr engen Abschnitt eine letztlich stufenähnliche Vergrößerung ihrer Federrate aufweist.
Einfache Anschlagmittel für die Schraubendruckfedern sind Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. So können diese an ihrem koppelfernen Ende bspw. an einem Stopfen, einer Scheibe o. dgl. an oder in ihrer Aufnahme anliegen. Im Fall einer als Sackbohrung ausgebildeten Aufnahme ist auch an deren Grund gedacht.
Als Ventiltriebsglieder kommen insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Schlepp- oder Schwinghebel, Kipphebel, Tassenstößel oder Abstützelemente für Schlepphebel infrage.
Die Erfindung geht aus der Zeichnung hervor. Es zeigt die einzige Figur einen Teillängsschnitt durch einen schaltbaren Schlepphebel bei dessen Koppelbereich.
Dargestellt ist ein als schaltbarer Schlepphebel ausgebildetes Ventiltriebsglied 1. Der Schlepphebel 1 hat einen kastenartigen Außenhebel 3 (eines Teil), welcher in bekannter Art und Weise einen Innenhebel 4 (anderes Teil) einfasst. Beide Hebel 3, 4 sind im nicht gezeichneten anderen Endabschnitt des Schlepphebels 1 auf einer gemeinsamen Achse relativ verschwenkbweglich zueinander gelagert.
Oberhalb einer Schwenkkalotte 16 an einer Unterseite 17 des Außenhebels 3 sitzt in einer als Bohrung ausgebildeten und längs verlaufenden Aufnahme 5 ein Koppelkolben 2. Dieser ist hierbei in seiner ausgefahrenen Koppelstellung gezeigt. Das bedeutet, dass der Koppelkolben 2 abschnittsweise unter einer Mitnehmerfläche 6 einer Endquerstirn 15 des Innenhebels 4 verläuft, was durch die Kraft eines Druckfedermittels 7, auf das weiter unten näher eingegangen wird, bei abgeschaltetem oder reduziertem Druck P_HYD an Hydraulikmittel realisiert ist (Übertragung Nockengroßhub).
Soll der Koppelkolben 2 rückverlagert und somit außer Eingriff vom Innenhebel 4 gebracht werden (Übertragung Nockenklein- oder Nullhub), so wird an der Schwenkkalotte 16 Druck P_HYD an Hydraulikmittel angelegt. Der Koppelkolben 2 wird somit entgegen seines mit einer zweigestuften Federrate versehenen Druckfedermittels 7 zurückgefahren.
Das vorgenannte Druckfedermittel 7 besteht aus zwei separaten, ineinander geschachtelten Schraubendruckfedern 8, 9 unterschiedlicher Länge. In einem ersten Verfahrabschnitt (nicht gezeigte Entkoppelstellung) wirken beide mit ihrem einen Ende 10, 11 auf den Koppelkolben 2 ein. In einem weiten Verfahrabschnitt (Koppelstellung wie gezeigt) ist eines hiervon mit einem Ende 11 außer Eingriff vom Koppelkolben 2.
Mit ihren anderen, koppelfernen Enden 12, 13 sind die Schraubendruckfedern 8, 9 zugleich an einem koppelfernen Anschlag 14 der Aufnahme 5 abgestützt, welcher hier ein scheibenähnlicher Körper ist, der in einer Erweiterung 18 der Aufnahme 5 befestigt ist.
Es ist zu erkennen, dass bei gewünschter Entkopplung und zugeschaltetem Druck P_HYD an Hydraulikmittel, welcher jedoch nicht schlagartig in voller Höhe vorliegt, lediglich gegen die Kraft der äußeren, schwachen Schraubendruckfeder 8 gearbeitet werden muss. Somit kann der Koppelkolben 2 vergleichsweise „widerstandsarm“ rückverlagert werden. In einem Abschnitt kurz vor bis kurz nach Verlassen der Mitnehmerfläche 6 durch den Koppelkolben 2 kommt erst die innere Schraubendruckfeder 9 mit ihrem einen Ende 11 ebenfalls in Anlage an den Koppelkolben 2 und somit zur Wirkung. Jedoch hat sich bis dahin der volle, zur weiteren Rückverlagerung des Koppelkolbens 2 notwendige Druck P_HYD an Hydraulikmittel aufgebaut und der Koppelkolben 2 wird bis in eine Endposition an den Anschlag 14 verschoben.
Bezugszeichenliste

1: Ventiltriebsglied, Schlepphebel
2: Koppelkolben
3: Teil, Außenhebel
4: Teil, Innenhebel
5: Aufnahme
6: Mitnehmerfläche
7: Druckfedermittel
8: Feder, Schraubendruckfeder
9: Feder, Schraubendruckfeder
10: eines Ende
11: eines Ende
12: anderes Ende
13: anderes Ende
14: Anschlag
15: Endquerstirn
16: Schwenkkalotte
17: Unterseite
18: Erweiterung
P_HYD: Hydraulikmitteldruck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014223602 A1 [0002]

Claims

Schaltbares, als Nockenfolger oder Abstützelement hierfür vorliegendes Ventiltriebsglied (1), mit zwei zueinander relativ beweglichen, über wenigstens einen Koppelkolben (2) miteinander verbindbaren Teilen (3, 4), welcher Koppelkolben (2) aus einer Aufnahme (5) eines der Teile (3, 4) heraus mit einem Teilabschnitt in oder unter eine Mitnehmerfläche (6) des jeweils anderen Teils (4, 3) über die Kraft eines Druckfedermittels (7) verlagerbar ist, so, dass die Teile (3, 4) miteinander gekoppelt sind und ein großer Nockenhub aktiviert ist und wobei eine Rückverlagerung des Koppelkolbens (2) in die Aufnahme (5) des einen Teils (3, 4) über Hydraulikmitteldruck vorgesehen ist, so, dass die Teile (3, 4) voneinander entkoppelt sind und ein kleiner oder 0-Nockenhub aktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckfedermittel (7) eine zweigestufte Federrate hat, derart, dass diese in einem durch Entkopplung des Koppelkolbens (2) determinierten ersten Verfahrabschnitt hoch und in einem durch Kopplung des Koppelkolbens (2) determinierten zweiten Verfahrabschnitt niedrig ist.
Ventiltriebsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckfedermittel (7) aus zwei separaten Schraubendruckfedern (8, 9) besteht, wobei in dem ersten Verfahrabschnitt beide hiervon mit ihrem jeweils einen Ende (10, 11) auf den Koppelkolben (2) einwirken und in dem zweiten Verfahrabschnitt eine hiervon mit ihrem einen Ende (11) außer Eingriff vom Koppelkolben (2) ist.
Ventiltriebsglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfedern (8, 9) mit ihrem jeweils anderen Ende (12, 13) an einem koppelfernen Anschlag (14) der Aufnahme (5) wie einer Scheibe, einem Stopfen oder, im Fall einer als Sackbohrung vorliegenden Aufnahme (5), an einem Grund dieser abgestützt sind.
Ventiltriebsglied nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfedern (8, 9) ineinander geschachtelt verbaut sind.
Ventiltriebsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventiltriebsglied ein Schlepphebel ist, dessen eines Teil (3) als Außenhebel vorliegt, welcher die hierbei längs verlaufende Aufnahme (5) mit dem Koppelkolben (2) hat, wobei das eine Teil (3) das andere, als Innenhebel vorliegende Teil (4) einfasst oder flankiert, welchem anderen Teil (4) an einer der Aufnahme (5) zugewandten Endquerstirn (15) die als Bohrung, Planfläche oder Teilzylinder ausgebildete Mitnehmerfläche (6) immanent ist.