DE102016219705A1

DE102016219705A1 - Schaltbare Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016219705A1
Application number: DE102016219705.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Biermann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-12

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) koppelbar sind, das in einer Bohrung (4) durch Hydraulikmittelbeaufschlagung verschiebbar angeordnet ist und an einem koppelseitigen Endabschnitt eine Abflachung (10) zum Koppeln bildet, dadurch gekennzeichnet, dass am Innendurchmesser der Bohrung (4) zumindest eine Vertiefung (7) zum Sammeln von Hydraulikmittel-Kontaminat vorgesehen ist und zur Verdrehsicherung des Koppelelements (3) zumindest ein mit diesem festverbundenes Formschlusselement (9) vorgesehen ist, das am Außendurchmesser des Koppelelements (3) vorsteht und in die Vertiefung (7) formschlüssig eingreift und in dieser verschiebbar geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Eine derartige Ventiltriebskomponente ist aus DE 10 2006 046 573 A1 bekannt. Dort ist ein schaltbarer Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Außen- und einem Innenhebel beschrieben, wobei der Außenhebel verschwenkbeweglich zum Innenhebel angeordnet ist und diesen mit seinen Armen umfasst. Der Innenhebel weist an einem Ende eine Anlage für ein Gaswechselventil und am anderen Ende eine Komplementärfläche für ein Abstützelement auf. Außen- und Innenhebel sind über Koppelmittel derartig miteinander verbindbar, dass bei Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein kleiner oder ein sogenannter Null-Ventilhub erzeugbar ist. Zum Koppeln ist das Koppelmittel im Nockengrundkreis aus einer Bohrung am abstützseitigen Ende des Innenhebels hydraulisch herausverlagerbar, so dass es unter eine Mitnehmerfläche des Außenhebels greift. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass bei Hydraulikmittelbeaufschlagung zum Schalten der Koppelmittel durch Kotamination des Hydraulikmittels mit abrasiven Partikeln, insbesondere Metallspänen, oder sonstigen Fremdkörpern dieses sogenannte Hydraulikmittel-Kontaminat in die Bohrung und damit zwischen die Kontaktflächen gelangen kann, was zu einem erhöhten Verschleiß und einem Verklemmen der Koppelmittel in der Bohrung und dadurch bedingten Funktionsstörungen bis hin zum Betriebsausfall führen kann.
DE 10 2008 057 830 A1 zeigt einen abschaltbaren Stößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit einem in einem Gehäuse relativ beweglich zu diesem geführten Innenelement, das eine Bohrung mit in dieser geführten Kolben als Koppelmittel zum Koppeln von Gehäuse und Innenelement aufweist. Die Kolben bilden an ihren koppelseitigen Endabschnitten jeweils eine Abflachung mit der sie im Koppelfall an einer entsprechenden Mitnehmerfläche des Gehäuses angreifen. An den Abflachungen verläuft jeweils unmittelbar am Kolben ein Stift als Einsatzstück zur Verdrehsicherung, der über eine Pressverbindung in einer entsprechenden Aussparung des Innenelements befestigt ist. Nachteilig ist hierbei die aufwendige Herstellung der Verdrehsicherung. Zudem erfordert diese an den Abflachungen eine gewisse Einbaulänge, wodurch die Führungslänge der Kolben in der Bohrung reduziert und dadurch die Flächenpressung erhöht und die Gefahr des Verkippens der Kolben vergrößert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer schaltbaren Ventiltriebskomponente der vorgenannten Art die beschriebenen Nachteile zu vermeiden.
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 in einer Bohrung durch Hydraulikmittelbeaufschlagung verschiebbar angeordnet ist und an einem koppelseitigen Endabschnitt gestuft mit einer Abflachung zum Koppeln abgesetzt ist. Erfindungsgemäß ist am Innendurchmesser der Bohrung zumindest eine Vertiefung zum Sammeln von Hydraulikmittel-Kontaminat vorgesehen, wobei zur Verdrehsicherung des Koppelelements zumindest ein mit diesem festverbundenes Formschlusselement vorgesehen ist, das am Außendurchmesser des Koppelelements vorsteht und in die Vertiefung formschlüssig eingreift und in dieser verschiebbar geführt ist. Auf diese Weise ist an der Vertiefung Kontaminat aus der Bohrung sicher entfernbar und zugleich durch das Formschlusselement das Koppelelement zum Koppeln verdrehgesichert in der Bohrung geführt, wodurch die Herstellung einer aufwendigen Verdrehsicherung an der Abflachung des Koppelelements vermieden wird.
Eine besonders einfache Ausführung der Erfindung sieht vor, das Formschlusselement als Passfeder auszuführen, die in eine Ausnehmung am Außendurchmesser des Koppelelements eingepresst ist, die zumindest abschnittsweise der Vertiefung am Innendurchmesser der Bohrung parallel gegenüberliegt. Die Vertiefung und die Ausnehmung sind als in Verschieberichtung verlaufende Längsnuten am Innendurchmesser der Bohrung bzw. am Außendurchmesser des Koppelelements einfach herstellbar. Das Formschlusselement kann alternativ auch als Stift ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Vertiefung als am Innendurchmesser der Bohrung einfach herstellbare Längsnut ausgeführt, die sich in Verschieberichtung des Koppelelements erstreckt und abströmseitig zum Ausspülen des Kontaminats in offener Verbindung mit der Umgebung steht. Auf diese Weise bildet die Vertiefung zugleich eine Verdrehsicherungsnut, in die das Formschlusselement zur Verdrehsicherung des Koppelelements in der Bohrung eingreift. Vorzugsweise bildet dabei das Formschlusselement in der Vertiefung mit dieser zumindest einen Spalt, an dem Hydraulikmittel und Kontaminat in der Vertiefung hindurchströmen können.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft in einem schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine 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. An einem abströmseitigen Ende der Durchgangsbohrung ist so 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
Zur Hydraulikmittelbeaufschlagung ist vorzugsweise eine Hydraulikmitteleintrittsöffnung am Innendurchmesser der Bohrung vorgesehen, die in Hydraulikmittelverbindung mit einer Druckölversorgung am abstützseitigen Hebelendbereich steht. Hierdurch wird eine Hydraulikmittelversorgung aus der Druckölversorgung der Abstützung, insbesondere zur Schmierung dieser und des Schlepphebels, ermöglicht.
Alternativ ist denkbar, 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 zu verwenden, die zum Schalten durch zumindest ein Koppelelement koppelbar sind, das in einer Bohrung durch Hydraulikmittelbeaufschlagung verschiebbar angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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 Teilansicht einer erfindungsgemäßen Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine in einem ersten Ausführungsbeispiel in einem ersten Betriebszustand,
2 eine geschnittene Teilansicht der Ventiltriebskomponente in einem zweiten Betriebszustand,
3 eine Ansicht an einem Ende der Ventiltriebskomponente,
4 bis 7 Einzelteilansichten der Ventiltriebskomponente,
8 eine weitere Ansicht am Ende der Ventiltriebskomponente,
9 eine weitere Einzelteilansicht der Ventiltriebskomponente,
10 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine in einem zweiten Ausführungsbeispiel im ersten Betriebszustand.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 bis 3 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 ein Koppelelement 3 koppelbar sind. Die Ventiltriebskomponente wird hier durch einen schaltbaren Schlepphebel gebildet, der in 1 und 2 jeweils nur ausschnittsweise an einem abstützseitigen Hebelendbereich 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 und 2 verschwenkbar angeordnet. Hierbei ist das den Primärhebel bildende erste Bauteil 1 an seinem abstützseitigen Hebelendbereich mit einer kalottenförmigen Kontaktfläche 17 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. Dabei ist das Koppelelement 3 durch Hydraulikmittelbeaufschlagung in der Bohrung 4 aus einer Primär- und Sekundärhebel koppelnden Ausgangsstellung gemäß 1 in eine diese entkoppelnde Schaltstellung gemäß 2 verschiebbar. Die Bohrung 4 ist ausgehend vom Hebelende als zentrale in Hebellängsrichtung verlaufende Durchgangsbohrung in den abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels integriert. In der 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 inneren Ende der Bohrung 4 herausschiebbar, das dem den Sekundärhebel bildenden zweiten Bauteil 2 zugewandt ist, und an einer korrespondierenden Anlage- bzw. Mitnehmerfläche des Sekundärhebels anlegbar (1). Diese ist an dem im Koppelfall gegenüberliegenden freien Ende des Sekundärhebels an der Hebelunterseite ausgeführt. Zum Entkoppeln ist das Koppelelement 3 in die Schaltstellung durch Hydraulikmittelbeaufschlagung vollständig in die Bohrung 4 zurückschiebbar (2). Zur Hydraulikmittelbeaufschlagung ist eine Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 am Innendurchmesser der Bohrung 4 vorgesehen. Dabei ist die Bohrung 4 an ihrem abströmseitigen äußeren Ende offen zum Abführen von Kontaminat und Hydraulikmittel in die Umgebung ausgebildet. Sie ist an einem am Innendurchmesser ihres abströmseitigen Endabschnitts gebildeten ringförmigen Absatz 6 aufgeweitet. In der Bohrung 4 ist beaufschlagungsseitig ein durch einen Einzug am Innendurchmesser gebildeter Anschlag 14 vorgesehen, an dem das Koppelelement 3 mit einem durch einen Einzug am Außendurchmesser gebildeten Absatz 11 in der Ausgangsstellung in Verschieberichtung anlegbar ist. Absatz 6 und Anschlag 14 begrenzen am Innendurchmesser der Bohrung 4 in Verschieberichtung einen beaufschlagungsseitigen Führungsabschnitt, an dem das Koppelelement 3 an seinem Außendurchmesser am Innendurchmesser der Bohrung 4 geführt ist.
Am beaufschlagungsseitigen Führungsabschnitt ist am Innendurchmesser der Bohrung 4 eine Vertiefung 7 zum Sammeln von Hydraulikmittel-Kontaminat ausgebildet. Diese geht vom abströmseitigen Absatz 6 aus und erstreckt sich in Verschieberichtung des Koppelelements 3 als Längsnut in Längsrichtung bzw. axiale Richtung der Bohrung 4 nach innen (1 und 2). Die Vertiefung 7 bildet abströmseitig am Absatz 6 eine Öffnung zum abströmseitigen Endabschnitt der Bohrung 4 hin und steht an dieser in offener Verbindung mit der Umgebung. Auf diese Weise ist das bei Hydraulikmittelbeaufschlagung des Koppelelements 3 am abströmseitigen Ende der Vertiefung 7 austretende Kontaminat und Hydraulikmittel über den abströmseitigen Endabschnitt der Bohrung 4 aus dieser in die Umgebung abführbar.
Ausgehend von seinem abströmseitigen Ende ist am Außendurchmesser des Koppelelements 3 eine Ausnehmung 8 vorgesehen, die der Vertiefung 7 parallel gegenüberliegt. In die Ausnehmung 8 ist ein Formschlusselement 9, hier eine Passfeder, zur Befestigung eingepresst, und greift zur Verdrehsicherung des Koppelelements 3 in die Vertiefung 7 ein. Die Ausnehmung 8 ist als Längsnut ausgeführt, aus der das Formschlusselement 9 am Außendurchmesser des Koppelelements 3 radial hervorragt und in die Vertiefung 7 am Innendurchmesser der Bohrung 4 formschlüssig in Umfangsrichtung eingreift. Dabei ist das Formschlusselement 9 mit dem Koppelelement 3 verschiebbar in der Vertiefung 7 geführt. Auf diese Weise ist während des Verschiebens das Koppelelement 3 in der Bohrung 4 verdrehgesichert geführt.
Das als zylindrischer Koppelkolben ausgebildete Koppelelement 3 weist an seinem koppelseitig abgesetzten Endabschnitt eine Abflachung 10 auf, die am koppelseitigen Ende die plane Koppelfläche zum Koppeln mit der am zweiten Bauteil 2 korrespondierend angeordneten Anlagefläche bzw. Mitnehmerfläche bildet. Durch die Verdrehsicherung des Koppelelements 3 am Formschlusselement 9 in der Vertiefung 7 am Innendurchmesser der Bohrung 4 wird eine genaue Lagezuordnung bzw. Ausrichtung der Abflachung 10 mit der Koppelfläche zu der Anlagefläche bzw. Mitnehmerfläche am zweiten Bauteil 2 bzw. dem Sekundärhebel im Koppelfall gewährleistet.
3 und 7 zeigen eine Frontalansicht des abstützseitigen Hebelendes am den Primärhebel bildenden ersten Bauteil 1 mit dem bzw. ohne das in der Bohrung 4 geführten Koppelelement 3. Die Vertiefung 7 ist am Innendurchmesser der der Hebeloberseite zugewandten Seite der Bohrung 4 angeordnet und bildet eine konkav abgerundete radiale Innenoberfläche. Das Formschlusselement 9 liegt mit einer konvex mit gleicher Krümmung abgerundeten radialen Kontaktfläche an der Innenoberfläche der Vertiefung 7 flächig an und bildet in dieser einen an seinen in Umfangsrichtung ausgerichteten planen Längsseiten jeweils zur Innenoberfläche der Vertiefung 7 hin längs dieser durchgehenden Spalt S₁, S₂, an dem Hydraulikmittel und Kontaminat durch die Vertiefung 7 zu dessen offenen abströmseitigen Ende am Absatz 6 hindurchströmen können.
4 bis 6 zeigen in Einzeldarstellungen das Koppelelement 3 mit dem in die Ausnehmung 8 einpressten Formschlusselement 9, das am äußeren Ende der Ausnehmung 8 mit dem abströmseitigen Ende des Koppelelements 3 stirnseitig bündig abschließt und zugleich mit seiner in Verschieberichtung ausgerichteten planen Stirnseite an der Innenwand 18 am inneren Ende der Ausnehmung 8 anliegt.
Das Koppelelement 3 wird durch einen zylindrischer Koppelkolben gebildet, der einteilig ausgeführt und am Außendurchmesser zweifach an den Absätzen 11, 12 nach innen abgesetzt und mit seinem Außendurchmesser am korrespondierend abgesetzten Führungsabschnitt am Innendurchmesser der Bohrung 4 des ersten Bauteils 1 verschiebbar geführt und abgedichtet ist (1 und 2). An einem beaufschlagungsseitigen Absatz 11 bildet das Koppelelement 3 stirnseitig eine ringförmige Wirkfläche zur Hydraulikmittelbeaufschlagung, während an einem koppelseitig mit einem Absatz 12 gestuft abgesetzten Endabschnitt des Koppelelements 3 eine Abflachung 10 ausgebildet ist, die am koppelseitigen Ende die plane Koppelfläche zur Anlage am zweiten Bauteil 2 bildet.
Das Koppelelement 3 ist an seinem Außendurchmesser mit einer Führungslänge L_F an einem koppelseitigen Führungsabschnitt in der Bohrung 4 geführt (5). Der koppelseitige Führungsabschnitt ist am Koppelelement 3 einerseits durch den beaufschlagungsseitigen Absatz 11 und andererseits durch den koppelseitigen Absatz 12 begrenzt (5). Dabei weist die Abflachung 10 eine Länge L_A in Verschieberichtung zwischen dem koppelseitigem Absatz 12 und dem koppelseitigen Ende des Koppelelements 3 auf. Das Verhältnis aus Führungslänge L_F zur Länge L_A der Abflachung 10 ist hier L_F/L_A ≥ 2. Auf diese Weise ist gegenüber dem Stand der Technik die Länge L_A der Abflachung 10 verkürzt und die Führungslänge L_F des Koppelelements 3 am Innendurchmesser der Bohrung 4 vergrößert ausführbar, wodurch eine verbesserte Führung des Koppelelements 3 in der Bohrung 4 mit einer geringeren Verkippung desselben, reduzierten Flächenpressungen und einer verbesserten Schaltperformance erreichbar ist. Die Führungslänge L_F bestimmt zugleich die koppelseitige Dichtlänge in Verschieberichtung an der Kontaktfläche zwischen Außendurchmesser des Koppelelements 3 und Innendurchmesser der Bohrung 4. Das Koppelelement 3 ist an seinem Außendurchmesser mit einer Führungslänge L_D am beaufschlagungsseitigen Führungsabschnitt in der Bohrung 4 geführt (5). Die Führungslänge L_D ist am Koppelelement 3 in Verschieberichtung durch den Abstand zwischen abströmseitigen Ende und beaufschlagungsseitigen Absatz 11 bestimmt. Dabei bestimmt die Führungslänge L_D die beaufschlagungsseitige Dichtlänge des Koppelelements 3 in der Bohrung 4. Denkbar ist auch, das Koppelelement 3 mehrteilig auszuführen.
Die Vertiefung 7 erstreckt sich in Längsrichtung der Bohrung 4 nach innen derart, dass sie an ihrem beaufschlagungs- bzw. anströmseitigen Ende in der Ausgangsstellung durch das Koppelelement 3 sperrbar ist (1). Sie ist erst durch Hydraulikmittelbeaufschlagung und nach einem vorbestimmten Verschiebeweg des Koppelelements 3 durch dieses beaufschlagungsseitig an dem an seinem Außendurchmesser durch einen Einzug gebildeten Absatz 11 freigebbar und mit Hydraulikmittel beaufschlagbar (2). Dabei ist die Vertiefung 7 beaufschlagungsseitig mit einem Spalt in Verschieberichtung zwischen dem Absatz 11 des Koppelelements 3 und dem beaufschlagungsseitigen Ende der Vertiefung freigebbar. Durch den Spalt kann Hydraulikmittel und Kontaminat in die Vertiefung 7 am Innendurchmesser der Bohrung 4 einströmen und am offenen abströmseitigen Ende der Vertiefung 7 am Absatz 6 wieder ausströmen, wie durch Pfeile in 2 angedeutet. Die beaufschlagungsseitige Freigabe der Vertiefung 7 durch das Koppelelement 3 erfolgt erst, wenn erstes und zweites Bauteil 1, 2 entkoppelt sind. Der Verschiebeweg des Koppelelements 3 bzw. der Abstand des beaufschlagungsseitigen Endes der Vertiefung 7 zum Anschlag 14 in Verschieberichtung ist hierzu entsprechend bestimmt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass während der Hydraulikmittelbeaufschlagung zum Schalten des Schlepphebels erst bei Entkopplung von Primär- und Sekundärhebel die Vertiefung 7 durch das Koppelelement 3 freigebbar und Hydraulikmittel durch die Vertiefung 7 hindurchströmbar und das Kontaminat abströmseitig aus der Bohrung 4 ausspülbar ist. Hierbei befindet sich das Koppelelement 3 in Primär- und Sekundärhebel entkoppelnder Schaltstellung. Die Funktionalität des Koppelmechanismus wird so vollständig gewährleistet. Dabei sind in entkoppelter Schaltstellung Bohrung 4 und Koppelelement 3 ständig mit Hydraulikmittel beaufschlagt.
Durch Beendigung der Hydraulikmittelbeaufschlagung ist das Koppelelement 3 aus der Schaltstellung (2) durch die Federkraft von vorgespannten Druckfedermittel 13, hier eine einfache Zylinderdruckfeder in die Ausgangsstellung (1) rückstell- bzw. zurückschiebbar. Bei Rückstellung und Verschiebung um die Spaltbreite sperrt das Koppelelement 3 am Außendurchmesser die Vertiefung 7 wieder beaufschlagungsseitig und gelangt wieder zurück in seine Ausgangsstellung, in der es mit dem Absatz 11 an einem beaufschlagungsseitig durch einen Einzug am Innendurchmesser der Bohrung 4 gebildeten Anschlag 14 anlegbar ist. Die Vertiefung 7 ist am Innendurchmesser der Bohrung 4 beaufschlagungsseitig entsprechend im Verschiebeweg beabstandet zum Anschlag 14 ausgebildet. Dieser Abstand bestimmt während der Hydraulikmittelbeaufschlagung den Verschiebeweg des Koppelelements 3 aus der Ausgangsstellung bis zur beaufschlagungsseitigen Freigabe der Vertiefung und in der Ausgangsstellung zugleich die beaufschlagungsseitige Länge der Abdichtung in Verschieberichtung am Leckagespalt zwischen Außendurchmesser des Koppelelements 3 und Innendurchmesser der Bohrung 4. Das Formschlusselement 9 ist in der Ausgangsstellung des Koppelelements 3 mit seiner in Verschieberichtung ausgerichteten planen Stirnseite an der am beaufschlagungsseitigen Ende der Vertiefung 7 gebildeten Innenwand 18 flächig anlegbar (1 und 7).
Das Koppelelement 3 ist zum Schalten zwischen der mit dem zweiten Bauteil 2 gekoppelten Ausgangs- (1) und der von diesem entkoppelten Schaltstellung (2) in der Bohrung 4 hin- und her verschiebbar. Durch Hydraulikmittelbeaufschlagung über die Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 der Bohrung 4 ist das Koppelelement 3 aus der Ausgangsstellung in die Schaltstellung entgegen der Federkraft der Druckfedermittel 13 verschiebbar. Dabei gelangt Hydraulikmittel durch einen geringfügigen Leckagespalt zwischen dem Innendurchmesser der Bohrung 4 und dem Außendurchmesser des Koppelelements 3 zu dem von der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 abgewandten abströmseitigen Ende des Koppelelements 3 und wird am abströmseitigen äußeren Ende der Bohrung 4 in die Umgebung abgeführt.
In der Ausgangsstellung liegt das Koppelelement 3 mit der am Absatz 11 gebildeten Wirkfläche am beaufschlagungsseitigen Anschlag 14 in Verschieberichtung an, an dem die Bohrung 4 korrespondierend zum Absatz 11 im Durchmesser nach innen ringförmig abgesetzt ist (1 und 7). Der Anschlag 14 bildet eine mit der Wirkfläche des Absatzes 11 korrespondierende ringförmige Anlagefläche, die von der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 durchbrochen ist. Auf diese Weise ist die Wirkfläche des Koppelelements 3 unmittelbar aus der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 am Anschlag 14 mit Hydraulikmittel beaufschlagbar. Der Absatz 11 ist am Außendurchmesser mit einer Fase an der Wirkfläche ausgeführt, wodurch die Anströmung des Koppelelements 3 in der Ausgangsstellung bei Hydraulikmittelbeaufschlagung aus der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 optimiert und und die Druckbeaufschlagung verbessert wird.
In der Ausgangsstellung gemäß 1 ist das Koppelelement 3 mit seinem durch die Federkraft der Druckfedermittel 13 aus der Bohrung 4 herausgeschobenen koppelseitigen Ende zum Koppeln am zweiten Bauteil 2 angelegt. Der Verschiebeweg des Koppelelements 3 ist dabei beaufschlagungsseitig durch den Anschlag 14 in der Bohrung 4 begrenzt. In der in 2 dargestellten Schaltstellung ist das Koppelelement 3 durch Hydraulikmittelbeaufschlagung zum Entkoppeln vom zweiten Bauteil 2 bzw. Sekundärhebel entgegen der Federkraft der Druckfedermittel 13 vollständig in die Bohrung 4 zurückgeschoben. Die Druckfedermittel 13 sind in einer vom abströmseitigen Ende des Koppelelements 3 ausgehenden zentralen Sacklochbohrung geführt und einerseits in dieser und andererseits an einer in der Bohrung 4 abströmseitig durch einen Sicherungsring fixierten Federabstützung 15, hier ein einfaches Federabstützblech, abgestützt. In entkoppelter Schaltstellung ist das Koppelelement 3 mit seinem abströmseitigen Ende in Verschieberichtung beabstandet zur Federabstützung 15 angeordnet. Das während der Hydraulikmittelbeaufschlagung abströmseitig aus dem Leckagespalt zwischen Koppelelement 3 und Bohrung 4 als Leckagestrom austretende Hydraulikmittel kann an Durchgangslöcher 16 der Federabstützung 15 hindurchströmen (2 und 8) und am abströmseitigen Ende der Bohrung 4 in die Umgebung abgeführt werden. Die Durchgangslöcher 16 der Federabstützung 16 können zugleich zur Entlüftung der Bohrung 4 dienen.
2 zeigt das Koppelelement 3 in der vom den Sekundärhebel bildenden zweiten Bauteil 2 entkoppelten Schaltstellung. Ausgehend von der Kontaktfläche 17 der Abstützung strömen Kontaminat und Hydraulikmittel über die Hydraulikmittelverbindung zwischen der Kontaktfläche 17 und der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 in die Bohrung 4 und an dem am Innendurchmesser dieser beaufschlagungsseitig durch das Koppelelement 3 am Absatz 11 freigegebenen Spalt in die Vertiefung 7 ein, strömen entlang der Spalte S₁ und S₂ durch die Vertiefung hindurch (3) und treten am abströmseitigen offenen Ende dieser wieder aus und strömen anschließend durch die Durchgangslöcher 16 an der Federabstützung 15 zum abströmseitigen Ende der Bohrung 4 in die Umgebung aus.
Das den Primärhebel bildende erste Bauteil 1 weist an seinem vom abstützseitigen Hebelendbereich abgewandten nicht dargestellten ventilseitigen Hebelendbereich an der Hebelunterseite zumindest eine Ventilkontaktfläche auf, mit der der Primärhebel zur Betätigung an zumindest einem Gaswechselventil der Brennkraftmaschine anlegbar ist. 9 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den Primärhebel ausschnittsweise am abstützseitigen Hebelendbereich. Dort ist ein gehäuseartiger Abschnitt vorgesehen, in den der Koppelmechanismus mit der Bohrung 4 und dem in dieser verschiebbar angeordneten Koppelelement 3 integriert ist. Da das Koppelelement 3 in der Bohrung 4 durch das Formschlusselement 9 in der Vertiefung 7 verdrehgesichert ist, ist der gehäuseartige Abschnitt ohne Aussparungen zur Aufnahme von Verdrehsicherungsmitteln ausführbar, wodurch gegenüber dem Stand der Technik eine Bauteilvereinfachung erreicht wird. An der Hebelunterseite dieses Abschnittes ist die kalottenförmige Kontaktfläche 17 ausgebildet, an der der Primärhebel an einem nicht dargestellten Abstützelement schwenkbeweglich abstützbar ist (1 und 2). Dabei steht die Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 über einen Stichkanal in unmittelbarer Hydraulikmittelverbindung mit der Kontaktfläche 17, wobei der Stichkanal seinerseits an der Kontaktfläche 17 über das dort angreifende Abstützelement aus einem nicht dargestellten Hydraulikmittelreservoir mit Hydraulikmittel beaufschlagbar ist. Die Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 durchbricht dabei den beaufschlagungsseitigen Anschlag 11 an der der Hebelunterseite zugewandten Seite der Bohrung 4, an der die Kontaktfläche 17 zur schwenkbeweglichen Abstützung des Primärhebels ausgebildet ist. Als Hydraulikmittel wird üblicherweise Drucköl aus dem Motorölkreislauf der Brennkraftmaschine verwendet.
Die Vertiefung 7 ist an der der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 gegenüberliegenden Umfangsseite am Innendurchmesser der Bohrung 4 ausgebildet, die der Hebeloberseite zugewandt ist (1 und 2). Dadurch ist bei Hydraulikmittelbeaufschlagung in der Schaltstellung eine vollständige Anströmung und optimierte Druckbeaufschlagung der Wirkfläche des Koppelements 3 in der Ausgangsstellung erreichbar. Denkbar ist auch, die Vertiefung 7 an jedem anderen Umfangsabschnitt der Bohrung 4 anzuordnen, solange eine ausreichend Anströmung des Koppelelements 3 in der Schaltstellung gewährleistet ist. Es ist auch möglich, mehre erfindungsgemäße Vertiefungen 7 am Innendurchmesser der Bohrung 4 verteilt anzuordnen.
In entkoppeltem Zustand (2) führt das den Sekundärhebel bildende zweite Bauteil 2 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 2 durchschwingen. Die Rückstellung in die dargestellte unverschwenkte Grundstellung erfolgt durch in 1, 2 und 8 am abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels angedeutete Drehfedermittel, die Primär- und Sekundärhebel in die 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, insbesondere Nockenrolle und/oder 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 Außenhebel ausgeführt, der das zweite Bauteil 2 als sogenannten Innenhebel zumindest abschnittsweise umfasst. Primär- und Sekundärhebel weisen parallel gegenüberliegende Seitenwände auf (9), die sich in Hebellängsrichtung erstrecken. Denkbar ist auch, den Primärhebel als Innenhebel auszuführen, der vom Sekundärhebel als Außenhebel zumindest abschnittsweise umfasst ist.
10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen schaltbaren Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine in einer in Hebellängsrichtung geschnittene Teilansicht am abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels, der durch das erste Bauteil 1 gebildet wird. Bei dieser Ausgestaltung dient das Formschlusselement 9 der Verdrehsicherung zugleich als Anschlag bei der Rückstellung des Koppelelements 3 in seine mit dem den Sekundärhebel bildenden zweiten Bauteil 2 gekoppelte Ausgangsstellung. In dieser ist das Formschlusselement 9 mit seiner in Verschieberichtung ausgerichteten planen Stirnseite an der am beaufschlagungsseitigen Ende der Vertiefung 7 gebildeten Innenwand 18 flächig anlegbar. Dabei ist das Koppelelement 3 beaufschlagungsseitig mit seiner am Absatz 11 gebildeten Wirkfläche durch einen Ringspalt S_V in Verschiebrichtung beabstandet zu dem am Innendurchmesser der Bohrung 4 gebildeten Anschlag 14 angeordnet. Bei Hydraulikmittelbeaufschlagung aus der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 5 wird so am Ringspalt S_V eine optimierte Anströmung der ringförmigen Wirkfläche am Absatz 11 des Koppelelements 3 und dadurch eine verbesserte Druckbeaufschlagung desselben ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Bauteil
3: Koppelelement
4: Bohrung
5: Hydraulikmitteleintrittsöffnung
6: Absatz
7: Vertiefung
8: Ausnehmung
9: Formschlusselement
10: Abflachung
11: Absatz
12: Absatz
13: Federmittel
14: Anschlag
15: Federabstützung
16: Durchgangsloch
17: Kontaktfläche
18: Innenwand
L_F: Führungslänge
L_A: Länge
L_D: Führungslänge
S_V: Spalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006046573 A1 [0002]
DE 102008057830 A1 [0003]

Claims

Schaltbare Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine mit zwei zueinander beweglichen Bauteilen (1, 2), die zum Schalten durch zumindest ein Koppelelement (3) koppelbar sind, das in einer Bohrung (4) durch Hydraulikmittelbeaufschlagung verschiebbar angeordnet ist und an einem koppelseitigen Endabschnitt eine Abflachung (10) zum Koppeln bildet, dadurch gekennzeichnet, dass am Innendurchmesser der Bohrung (4) zumindest eine Vertiefung (7) zum Sammeln von Hydraulikmittel-Kontaminat vorgesehen ist und zur Verdrehsicherung des Koppelelements (3) zumindest ein mit diesem festverbundenes Formschlusselement (9) vorgesehen ist, das am Außendurchmesser des Koppelelements (3) vorsteht und in die Vertiefung (7) formschlüssig eingreift und in dieser verschiebbar geführt ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (9) als Passfeder ausgeführt ist, die in eine am Außendurchmesser des Koppelelements (3) angeordnete zumindest abschnittsweise der Vertiefung (7) parallel gegenüberliegende Ausnehmung (8) eingepresst ist.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7) als Längsnut ausgeführt ist, die sich in Verschieberichtung des Koppelelements (3) erstreckt und abströmseitig in offener Verbindung mit der Umgebung steht, wobei das Formschlusselement (9) in der Längsnut zumindest einen Spalt (S₁, S₂) mit dieser bildet, an dem Hydraulikmittel und Kontaminat in Längsrichtung hindurchströmen können.
Schaltbare Ventiltriebskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) als Primärhebel und das zweite Bauteil (2) als am Primärhebel schwenkbeweglich abgestützter Sekundärhebel eines schaltbaren Schlepphebels für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ausgeführt ist, wobei der Primärhebel mit einem abstützseitigen Hebelendbereich schwenkbeweglich abstützbar ist, in den die Bohrung (4) integriert ist, aus der das Koppelelement (3) an einem koppelseitigen Ende herausschiebbar und am Sekundärhebel zum Koppeln anlegbar ist.