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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit einem axial verstellbaren Bolzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Ventiltrieb und eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen Nockenfolger.
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Nockenfolger sind hinlänglich bekannt und besitzen üblicherweise eine drehbar gelagerte Rolle, die an einem entsprechenden Nockenprofil einer Nockenwelle entlang läuft und darüber Ein- bzw. Auslassventile einer Brennkraftmaschine betätigt. Um unterschiedliche Ventilhubstellungen darstellen zu können, ist es auch bekannt, den Nockenfolger und mit diesem die den Nockenabgriff betätigende Rolle in Axialrichtung zwischen zwei unterschiedlichen Nocken der Nockenwelle zu verschieben. Eine Axialfixierung der Rolle wird hierbei insbesondere bei Nutzfahrzeugen üblicherweise durch Stößel- bzw. Hebelwangen bewirkt, wodurch jedoch vergleichsweise große Anlageflächen mit hoher Reibung gegeben sind. Die in diesem Bereich entstehende hohe Reibung kann wiederum einen Schlupf zwischen der Rolle und dem Nocken bewirken, was zu einem erhöhten Verschleiß, insbesondere der Nockenprofile, führt. Wird jedoch nicht der gesamte Stößel bzw. Hebel verschoben, sondern beispielsweise lediglich der Bolzen mit samt der Rolle, kann diese Art der Axialfixierung überhaupt nicht angewendet werden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Nockenfolger der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und zudem eine äußerst platzsparende Axiallagerung/Axialfixierung einer Rolle auf einem Bolzen ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals eine bauraumoptimierte Axiallagerung/Axialfixierung einer Rolle auf einem axial verstellbaren Bolzen eines Nockenfolgers mittels eines innenliegenden Sprengrings zu bewirken. Der Nockenfolger wird dabei in üblicher Weise in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine eingesetzt und weist einen axial verstellbaren Bolzen auf, auf welchem die Rolle drehbar angeordnet ist. Die zumindest eine Rolle weist nun erfindungsgemäß an einer Innenmantelfläche eine im Wesentlichen ringförmige Rollennut auf, während der Bolzen an einer Außenmantelfläche eine zugehörige Bolzennut aufweist. Zudem ist ein Sprengring vorgesehen, der in montiertem Zustand in die Rollennut und in die Bolzennut eingreift und dadurch die Rolle in Axialrichtung auf dem Bolzen fixiert, jedoch eine drehbare Lagerung der Rolle auf dem Bolzen weiterhin zulässt. Da der Sprengring zwischen dem Bolzen und der Rolle angeordnet ist, benötigt er keinen zusätzlichen Bauraumbedarf, da dieser Bauraum bislang ungenutzt gewesen ist. Im Vergleich zu Rollen, die über seitliche Hebel- bzw. Stößelwangen an einer Axialverschiebung gehindert wurden, lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Sprengring die Axialsicherung mit einem einzigen Axialsicherungselement, nämlich dem Sprengring, bewirken, wobei zugleich eine deutlich geringere Toleranz für ein Axialspiel möglich ist, als dies beispielsweise mit seitlichen Wangen möglich wäre. Durch den erfindungsgemäßen Sprengring entfallen auch die für bisherige Axialsicherung vorhandenen Kontaktflächen zwischen einer Stirnseite der Rolle und einer zugehörigen Hebel- bzw. Stößelwange, wodurch eine deutlich geringere Reibung und damit ein geringerer Verschleiß gewährleistet werden können. Insbesondere kann durch den erfindungsgemäßen Sprengring gänzlich verhindert werden, dass die Reibung zwischen der Rolle und einer Hebelwange so groß ist, dass diese ein Blockieren der Drehbewegung der Rolle und damit ein Gleiten der Rolle entlang des Nockenprofils bewirkt. Hierdurch lässt sich auch der Verschleiß zwischen Rolle und Nocken deutlich reduzieren.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist die Rollennut eine als Steighilfe ausgebildete Fase auf. Werden beispielsweise mehrere Rollen auf dem Bolzen montiert, so ist es von Vorteil, sofern zumindest eine Rollennut bzw. Bolzennut eine derartige als Steighilfe ausgebildete Fase aufweist, welche es erleichtert, dass der Sprengring über die erste Bolzennut verschoben werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann dabei vorgesehen sein, dass entweder die Rollennut oder die Bolzennut oder aber beide Nuten eine derartige Fase aufweisen.
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Zweckmäßig weist die Fase einen Winkel α zwischen 10 und 70°, insbesondere einen Winkel α von ca. 30°, auf. Besonders ein Winkel von ca. 30° im Bereich der Fase der Bolzennut hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da hiermit eine Montage von insbesondere mehreren Rollen auf dem Bolzen vereinfacht wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Sprengring in montiertem Zustand in der Bolzennut verspannt. Der seitens des Sprengrings angestrebte Durchmesser ist somit gleich oder kleiner als der Durchmesser der Bolzennut, wobei der Sprengring zunächst beim Einsetzen in die Bohrung der Rolle zusammengedrückt wird und sich beim Erreichen der Rollennut in diese nach außen einfedert bzw. einrastet. Anschließend wird der Sprengring aufgeweitet, um über den Bolzen geschoben werden zu können. Beim Erreichen der Bolzennut federt der Sprengring in die Bolzennut zurück. In Bezug auf die Rollennut ist der Sprengring in montiertem Zustand mit Spiel angeordnet, was den großen Vorteil aufweist, dass eine besonders leichte Gleitfähigkeit zwischen dem Bolzen und der Rolle, das heißt zwischen einer Außenmantelfläche des Bolzens und einer Innenmantelfläche der Rolle gegeben ist. Durch eine Anordnung des Sprengrings in der Rollennut mit Spiel kann zudem auch ein zumindest geringfügiges Axialspiel erlaubt werden.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Ventiltrieb mit zumindest einem solchen Nockenfolger auszustatten, wodurch eine Axialsicherung einer Rolle auf dem Bolzen nicht nur bauraumoptimiert realisiert werden kann, sondern zudem auch eine Verschleißreduzierung erreichbar ist, die sich positiv auf die Lebensdauer des Ventiltriebs auswirkt. In gleicher Weise beruht die vorliegende Erfindung auch auf dem allgemeinen Gedanken, eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb bzw. einen solchen Nockenfolger auszustatten und dadurch die damit einhergehenden Vorteile auch auf die Brennkraftmaschine zu übertragen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Nockenfolger,
- 2 eine Detaildarstellung einer Axialsicherung mit Sprengring und Bolzennut und Rollennut,
- 3 eine Detaildarstellung A aus 2.
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Entsprechend den 1 und 2, weist ein erfindungsgemäßer Nockenfolger 1 eines im Übrigen lediglich teilweise dargestellten Ventiltriebes 2 für eine Brennkraftmaschine 3 einen in Axialrichtung 4 verstellbaren Bolzen 5 auf, auf welchem zumindest eine, hier zwei Rollen 5, drehbar gelagert sind. Um bei einer Axialbewegung des Bolzens 5 die Rollen 6 mitnehmen zu können, ist eine Axialsicherung/Axialfixierung mit einem Sprengring 7 vorgesehen. Der Sprengring 7 greift dabei einerseits in eine an der Rolle 6 an einer Innenmantelfläche angeordnete Rollennut 8 und andererseits in eine an einer Außenmantelfläche des Bolzens 5 angeordnete und zugehörige Bolzennut 9 ein. Der Sprengring 7 mit den zugehörigen Nuten 8 und 9 ermöglicht so eine bauraumoptimierte Axialsicherung der Rollen 6 auf dem Bolzen 5, die gänzlich in bislang nicht genutztem und zwischen den Rollen 6 und dem Bolzen 5 angeordnetem Bauraum platziert werden kann.
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Von weiterem großem Vorteil ist, dass die jeweilige Rolle 6 (vgl. auch die 2) nicht mehr über seitliche Wangen 10 eines Stößels bzw. Hebels 11 in Axialrichtung 4 gesichert werden muss. Besonders bei einer Axialsicherung der Rolle 6 an den seitlichen Wangen 10 des Hebels 11 tritt nämlich eine vergleichsweise große Reibung zwischen einer Stirnfläche 13 der Rolle 6 und den Wangen 10 auf, welche im schlimmsten Fall so groß sein kann, dass die Rolle 6 blockiert und dadurch nicht mehr auf dem Nockenprofil eines nicht dargestellten Nockens einer Nockenwelle abrollt, sondern entlang diesem gleitet, was einen erheblichen Verschleiß des Nockenprofils zur Folge hat. Mit dem erfindungsgemäßen Sprengring 7 jedoch kann eine besonders leichtgängige drehbare Lagerung der jeweiligen Rolle 6 auf dem Bolzen 5 erreicht werden, wobei zugleich eine Reibung aufgrund nicht mehr vorhandenen Kontakts zwischen der Rolle 6 und den Wangen 10 des Hebels 11 vermieden wird.
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Betrachtet man die 3, welche eine Detaildarstellung A aus 2 näher darstellt, so kann man erkennen, dass die Bolzennut 9 eine als Steighilfe ausgebildete Fase 12 aufweist, welche insbesondere ein Überschieben einer Rolle 6 mit ihrer Rollennut 8 bei eingesetztem Sprengring 7 über die Bolzennut 9 erleichtert und dadurch auch eine vergleichsweise einfache Montage mehrerer Rollen 6 auf dem Bolzen 5 mit mehreren Sprengringen 7 und mehreren Bolzennuten 9 vergleichsweise einfach gestaltet. Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass rein theoretisch zusätzlich oder alternativ eine derartige Fase 12 auch im Bereich der Rollennut 8 vorgesehen sein kann. Vorzugsweise weist die Fase 12 einen Winkel α zwischen 10 und 70°, insbesondere einen Winkel α von ca. 30°, auf, was sich als besonders vorteilhaft für die Montage erwiesen hat.
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In montiertem Zustand ist der Sprengring 7 in der Bolzennut 8 verspannt, das heißt sein Durchmesser ist üblicherweise gleich oder zumindest geringfügig kleiner als derjenige der Bolzennut 9, so dass bei einer Montage der Rolle 6 auf dem Bolzen 5 zunächst der Sprengring 7 leicht zusammengedrückt werden muss und durch die Bohrung der Rolle 6 geschoben wird, bis er die Rollennut 8 erreicht und federnd darin einrastet. Anschließend wird der Sprengring 7 aufgeweitet um über den Bolzen 5 geschoben werden zu können. Erreicht der Sprengring 7 die Bolzennut 9, so federt er zurück und liegt verspannt in der Bolzennut 9 an. In diesem Zustand weist der Sprengring 7 ein Spiel zur Rollennut 8 auf, wodurch eine besondere leichtgängige Drehlagerung der Rolle 6 auf dem Bolzen 5 erreicht werden kann.
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Der erfindungsgemäß unterhalb der Rolle 6 und zwischen dieser und dem Bolzen 5 angeordnete Sprengring 7 bietet den großen Vorteil, dass eine Axialsicherung der Rolle 6 nicht nur vergleichsweise einfach, sondern zudem auch kostengünstig, verschleißarm und bauraumoptimiert möglich ist. Da bislang für die Axialführung der Rolle 6 erforderliche Reibflächen gänzlich entfallen, kann mit dem erfindungsgemäßen Sprengring 7 eine besonders leichtgängige Drehlagerung der Rolle 6 auf den Bolzen 5 erreicht werden. Zudem lassen sich auch sehr kleine Toleranzen für ein Axialspiel der Rolle 6 auf den Bolzen 5 erreichen, da diese ausschließlich über einen einzigen Sprengring 7 und nicht mehr über zwei seitliche Wangen 10 gehalten wird. Der Bolzen 5 kann dabei mittels einer nicht gezeigten Verstelleinrichtung in Axialrichtung 4 verstellt werden und dabei die Rollen 6 mit unterschiedlichen Nockenprofilen in Wirkkontakt bringen. Mit der erfindungsgemäß gelöst Axialsicherung lässt zudem auch der Verschleiß eines damit ausgestatteten Ventiltriebes 2 bzw. damit ausgestatteten Brennkraftmaschine 3 reduzieren.
