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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Außenteil und einen Innenteil, welcher in einer Bohrung des Außenteils axial beweglich aufgenommen und dabei relativ zu dem Außenteil in eine Koppelstellung bewegbar ist, in der mindestens eine radial verlaufende Aufnahme des Innenteils mit zumindest einer sich radial erstreckenden Ausnehmung des Außenteils überdeckt, wobei mindestens ein Verriegelungselement vorgesehen ist, welches jeweils in der mindestens einen Aufnahme radial verschiebbar geführt und das an je einem radial nach außen gerichteten Ende mit je einer Abflachung versehen ist, wobei durch die je eine Abflachung an dem je einen radial nach außen gerichteten Ende des mindestens einen Verriegelungselement je ein Verriegelungsabschnitt definiert ist, mit dem das mindestens eine Verriegelungselement in seiner Verriegelungsposition und der Koppelstellung von Innenteil und Außenteil in die mindestens eine Ausnehmung des Außenteils einfasst, wobei die mindestens eine Ausnehmung mit einem Steuerdruck beaufschlagbar und dadurch das mindestens eine Verriegelungselement radial aus der Verriegelungsposition in eine Freigabeposition verschiebbar ist, in der das mindestens eine Verriegelungselement vollständig in die mindestens eine Aufnahme eingeschoben ist, und wobei zumindest in der je einen Verriegelungsposition je eine durch das mindestens eine Verriegelungselement begrenzte Kammer durch den je einen Verriegelungsabschnitt räumlich von der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils getrennt ist.
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Aus der
EP 1 472 438 B1 geht ein Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine hervor, wobei dieses Schaltelement einen Außenteil und einen relativ hierzu beweglichen Innenteil umfasst. Der Innenteil ist in einer Bohrung des Außenteils axial verschiebbar geführt und dient der Koppelung mit einer Stößelstange, während der Außenteil eine Laufrolle drehbar lagert, an welcher in einem verbauten Zustand des Schaltelements in dem Ventiltrieb der Kontakt zu einem Hubnocken einer Nockenwelle hergestellt ist. Innenteil und Außenteil können dabei relativ zueinander in einer Koppelstellung positioniert werden, in welcher der Außenteil und der Innenteil über Verriegelungselemente formschlüssig miteinander gekoppelt werden können. Dazu kommt in der Koppelstellung eine Ausnehmung des Außenteils mit einer Aufnahme in Überdeckung, welche seitens des Innenteils ausgestaltet ist und in welcher die Verriegelungselemente jeweils radial verschiebbar geführt sind.
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Das einzelne Verriegelungselement ist dabei in Richtung einer Verriegelungsposition vorgespannt, in welcher das jeweilige Verriegelungselement in der Koppelstellung von Außenteil und Innenteil stirnseitig mit einem Verriegelungsabschnitt in die Ausnehmung des Außenteils einfasst und dadurch die Koppelung des Innenteils mit dem Außenteil in axialer Richtung bewirkt. Durch Druckbeaufschlagung der Ausnehmung des Außenteils und damit einer stirnseitigen Druckbeaufschlagung der Verriegelungselemente können diese vollständig in die Aufnahme des Innenteils zurückgeschoben und damit die Koppelung aufgehoben werden. Der jeweilige Verriegelungsabschnitt ist dabei an dem einzelnen Verriegelungselement durch eine Abflachung definiert, mit welcher das einzelne Verriegelungselement an einem radial nach außen gerichtetem Ende versehen ist. Dabei wird durch den jeweiligen Verriegelungsabschnitt in der jeweiligen Verriegelungsposition des einzelnen Verriegelungselement zudem je eine Kammer abgeteilt, welche dadurch räumlich von Ausnehmung des Außenteils getrennt ist.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei sich dieses Schaltelement durch eine verbesserte Schaltcharakteristik auszeichnen soll.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Schaltelement einen Außenteil und einen Innenteil, welcher in einer Bohrung des Außenteils axial beweglich zu dem Außenteil aufgenommen ist und dabei relativ zu dem Außenteil in eine Koppelstellung bewegt werden kann, in der mindestens eine radial verlaufende Aufnahme des Innenteils mit zumindest einer sich radial erstreckenden Ausnehmung des Außenteils überdeckt. Zudem ist mindestens ein Verriegelungselement vorgesehen, welches jeweils in der mindestens einen Aufnahme radial verschiebbar geführt und das an je einem radial nach außen gerichteten Ende mit je einer Abflachung versehen ist, wobei durch die je eine Abflachung an dem je einen radial nach außen gerichteten Ende des mindestens einen Verriegelungselement je ein Verriegelungsabschnitt definiert ist, mit dem das mindestens eine Verriegelungselement in seiner Verriegelungsposition und der Koppelstellung von Innenteil und Außenteil in die mindestens eine Ausnehmung des Außenteils einfasst. Die mindestens eine Ausnehmung des Außenteils kann mit einem Steuerdruck beaufschlagt und dadurch das mindestens eine Verriegelungselement radial aus der Verriegelungsposition in eine Freigabeposition verschoben werden, in der das mindestens eine Verriegelungselement vollständig in die mindestens eine Aufnahme eingeschoben ist. Zumindest in der je einen Verriegelungsposition ist dabei je eine durch das mindestens eine Verriegelungselement begrenzte Kammer durch den je einen Verriegelungsabschnitt räumlich von der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils getrennt.
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Der Außenteil und der Innenteil des erfindungsgemäßen Schaltelements sind bevorzugt jeweils als zylindrische Körper ausgeführt, wobei der Außenteil hierbei dann als Hohlzylinder die Bohrung definiert, in welcher der Innenteil axial relativ zu dem Außenteil verschiebbar geführt ist. Insbesondere ist dabei zwischen einem durch die Bohrung definierten Boden des Außenteils und einer diesem Boden zugewandten Stirnseite des Innenteils ein Federpakte mit mindestens einem Federelement aufgenommen, über welches der Innenteil axial in Ausfahrrichtung des Innenteils aus dem Außenteil vorgespannt ist. Weiter bevorzugt lagert der Außenteil eine Laufrolle, an welcher der Außenteil im verbauten Zustand des Schaltelements insbesondere mit einem Hubnocken einer Nockenwelle des Ventiltriebs in Kontakt steht. Insofern ist das Schaltelement in diesem Fall nach Art eines Rollenstößels ausgestaltet. Der Innenteil ist insbesondere für einen Kontakt mit mindestens einem Gaswechselventil des Ventiltriebes im verbauten Zustand des Schaltelements vorgesehen, wobei dieser Kontakt dabei bevorzugt mittelbar über mindestens ein zwischenliegendes Folgeglied hergestellt ist, bei welchem es sich um eine Stößelstange handeln kann. Insbesondere ist in dem Innenteil zudem ein Spielausgleichselement aufgenommen, an welchem der Kontakt des Innenteils mit dem mindestens einen Folgeglied vorgenommen ist.
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Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung von Längsmittelachsen des Innenteils und des Außenteils gemeint. „Radial“ bedeutet eine Orientierung in Durchmesserrichtung des Innenteils und des Außenteils und damit quer zu deren Längsmittelachsen.
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Der Außenteil und der Innenteil können durch entsprechende axiale Verschiebung des Innenteils im Außenteil relativ zueinander in der Koppelstellung positioniert werden, in welcher eine axiale Koppelung des Außenteils und des Innenteils herbeigeführt werden kann. Dies wird vorliegend über mindestens ein Verriegelungselement realisiert, welches jeweils in mindestens einer Aufnahme des Innenteils verschiebbar geführt ist, wobei diese mindestens eine Aufnahme dabei radial verläuft. Seitens des Außenteils ist eine radial ausgerichtete Ausnehmung vorhanden, die in der Koppelstellung mit der mindestens einen Aufnahme des Innenteils überdeckt, bevorzugt fluchtet. Dabei kann das mindestens eine Verriegelungselement in der mindestens einen Aufnahme des Innenteils in radialer Richtung verschoben und hierbei in einer Verriegelungsposition positioniert werden, in welcher das mindestens eine Verriegelungselement bei Anordnung des Außenteils und des Innenteils in der Koppelstellung mit je einem Verriegelungsabschnitt in die mindestens eine Ausnehmung des Außenteils einfasst und dadurch eine formschlüssige Koppelung des Innenteils und des Außenteils in axialer Richtung bewirkt.
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Bevorzugt ist die mindestens eine Aufnahme des Innenteils als radial verlaufende Durchgangsbohrung ausgestaltet, in welcher zwei Verriegelungselemente verschiebbar geführt sind, wobei diese beiden Verriegelungselemente dabei in ihren Verriegelungspositionen jeweils gegenüber dem Innenteil mit ihren Verriegelungsabschnitten nach radial nach außen vorstehend positioniert sind und dadurch in der Koppelstellung von Außenteil und Innenteil jeweils in die mindestens eine Ausnehmung des Außenteils einfassen können. Seitens des Außenteils ist bevorzugt genau eine Ausnehmung vorhanden, wobei diese hierbei insbesondere eine Ringnut umfasst, welche an einem Innendurchmesser des Außenteils umlaufend auf der entsprechenden axialen Höhe ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist diese Ringnut dabei in axialer Richtung mit einer größeren Erstreckung ausgebildet als die Aufnahme des Innenteils.
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Das mindestens eine Verriegelungselement ist insbesondere jeweils in die jeweilige Verriegelungsposition vorgespannt und fasst bei Positionierung von Außenteil und Innenteil in der Koppelstellung mit dem je einen stirnseitig definierten Verriegelungsabschnitt in die Ausnehmung des Außenteils ein. Dabei wird die jeweilige Verriegelungsposition in der Koppelstellung von Außenteil und Innenteil dadurch definiert, dass das jeweilige Verriegelungselement durch stirnseitigen Kontakt an dem jeweiligen Verriegelungsabschnitt an einer weiteren Verschiebung nach radial außen gehindert wird. Der jeweilige Verrieglungsabschnitt ist hierbei durch je eine Abflachung definiert, mit welcher das mindestens eine Verriegelungselement an einem radial außen liegenden Ende versehen ist. Die jeweilige Abflachung ist dabei insbesondere als Ausnehmung ausgeführt, die von dem Ende her mit einer bestimmten Erstreckung in radialer Richtung verläuft, wobei diese Abflachung dabei bei Ausführung des mindestens einen Verriegelungselements als zylindrischer Körper in dem entsprechenden Bereich den ansonsten kreisförmigen Querschnitt des Körpers um ein definiertes Kreissegment reduziert.
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Die Vorspannung des mindestens einen Verriegelungselements in seine jeweilige Koppelstellung ist im Sinne der Erfindung bevorzugt über ein Federelement vorgenommen, wobei ein radiales Einschieben des einzelnen Verriegelungselements in die Aufnahme des Innenteils entgegen diesem Federelement stattfindet. In der Freigabeposition ist das einzelne Verriegelungselement dabei vollständig in die Aufnahme des Innenteils eingeschoben, wodurch der jeweilige Formschluss zwischen dem Innenteil und dem Außenteil über dieses Verriegelungselement aufgehoben ist und die beiden Teile axial relativ zueinander bewegt werden können. Das Zurückschieben des einzelnen Verriegelungselements findet dabei durch Druckbeaufschlagung der Ausnehmung des Außenteils statt, was in der Koppelstellung von Innenteil und Außenteil eine Druckbeaufschlagung der jeweiligen Stirnseite des einzelnen Verriegelungselements zur Folge hat. Besonders bevorzugt findet die Druckbeaufschlagung dabei mit Hydraulikflüssigkeit statt, so dass das Schaltelement in diesem Fall als hydraulisches Schaltelement ausgestaltet ist.
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Durch die je eine Abflachung des mindestens einen Verriegelungselements wird ein Verdrehsicherungsabschnitt definiert, in welchen ein Verdrehsicherungsmittel einfassen und das mindestens eine Verriegelungselement formschlüssig an einer ungewollten Verdrehung in der Aufnahme hindern kann. Dieses Verdrehsicherungsmittel liegt dabei bevorzugt als Sprengring vor, welcher in einer Nut aufgenommen ist, die umlaufend an einem Außenmantel des Innenteils verläuft und in die Aufnahme übergeht, d.h. axial auf Höhe der Aufnahme ausgestaltet ist. Gemeinsam mit der Aufnahme des Innenteils und dem radial umliegenden Außenteil begrenzt die je eine Abflachung zudem je eine Kammer, deren Größe sich mit Verschiebung des jeweiligen Verriegelungselements ändert und die zumindest in der je einen Verriegelungsposition durch den je einen Verriegelungsabschnitt räumlich von der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils getrennt ist.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass mindestens ein Bypass ausgestaltet ist, welcher die mindestens eine Ausnehmung des Außenteils und die je eine Kammer zumindest so lange mittelbar verbindet, bis die je eine Kammer im Zuge der Verschiebung des mindestens einen Verriegelungselements unmittelbar mit der mindestens einen Ausnehmung verbunden ist. Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement also mindestens ein Bypass vorgesehen, welcher einer mittelbaren Verbindung der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils mit der je einen Kammer dient. Dabei wird diese mittelbare Verbindung über den mindestens einen Bypass zumindest so lange vorgenommen, bis die mindestens eine Ausnehmung des Außenteils und die je eine Kammer bei Verschiebung des mindestens einen Verriegelungselements direkt miteinander in Verbindung stehen.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Schaltelements hat dabei den Vorteil, dass durch die über den mindestens einen Bypass hergestellte, mittelbare Verbindung bei Druckbeaufschlagung der Ausnehmung des Außenteils auch unmittelbar eine Druckversorgung der je einen Kammer stattfinden kann, obwohl Kammer und Ausnehmung durch den je einen Verriegelungsabschnitt noch räumlich voneinander getrennt sind. Hierdurch wird zum einen der Effekt vermieden, dass ein Auffüllen der sich im Zuge der Verschiebung des zugehörigen Verriegelungselements vergrößernden Kammer erst erfolgen kann, wenn das zugehörige Verriegelungselement so weit in Richtung der je einen Freigabeposition verschoben worden ist, dass der je einen Verriegelungsabschnitt die Kammer gegenüber der Ausnehmung des Außenteils freigibt. Denn diese verzögerte Auffüllung hat ansonsten einen Druckeinbruch bei der Druckbeaufschlagung und damit auch eine Verzögerung der Verschiebung des mindestens einen Verriegelungselements zur Folge. Zum anderen kann hierdurch eine stirnseitige Druckbeaufschlagung des Verriegelungselements an einer größeren Fläche vorgenommen werden. Insgesamt lässt sich eine verbesserte Schaltcharakteristik des Schaltelements erreichen.
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Hingegen kann bei dem Schaltelement der
EP 1 472 438 B1 ein Auffüllen der jeweiligen Kammer erst dann erfolgen, wenn das zugehörige Verriegelungselement so weit in die Aufnahme des Innenteils verschoben worden ist, dass die Trennung der Kammer von der Ausnehmung des Außenteils durch den jeweiligen Verriegelungsabschnitt des zugehörigen Verriegelungselements aufgehoben ist. Dies hat einen Einbruch des Steuerdrucks und damit auch eine Verzögerung der Verschiebung des zugehörigen Verriegelungselements zur Folge.
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Bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement ist der mindestens eine Bypass dafür vorgesehen, die mindestens eine Ausnehmung des Außenteils und die je eine Kammer im Zuge der Verschiebung des mindestens einen Verriegelungselements mittelbar zumindest so lange miteinander zu verbinden, bis eine direkte Verbindung zwischen der je einen Kammer und der mindestens einen Ausnehmung besteht. Dabei bedeutet eine unmittelbare Verbindung zwischen der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils und der Kammer, dass ein Medium direkt aus der mindestens einen Ausnehmung in die Kammer gelangen kann, wobei dies ab einer bestimmten radialen Verschiebung des Verriegelungselements aus der Verriegelungsposition in die Freigabeposition der Fall ist. Über den mindestens einen Bypass wird nun ein Strömen des Mediums aus der mindestens einen Ausnehmung in die Kammer mittelbar zumindest so lange ermöglicht, bis diese vorgenannte direkte Verbindung besteht. Dabei kann über den mindestens einen Bypass entweder eine permanente mittelbare Verbindung bestehen oder aber eine mittelbare Verbindung ist nur über einen Teilabschnitt der radialen Verschiebung des mindestens einen Verriegelungselements gegeben, nämlich über den Teilabschnitt, bei welchem die unmittelbare Verbindung zwischen der Kammer und der mindestens einen Ausnehmung noch nicht besteht.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Bypass durch je eine Aussparung gebildet, welche eine zumindest abschnittsweise Aufweitung der Aufnahme in deren Mündungsbereich auf einen Außenmantel des Innenteils bildet und radial soweit in die Aufnahme hinein verläuft, dass zumindest so lange je ein Übertritt aus der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils an dem mindestens einen Verriegelungselement vorbei in die je eine Kammer gegeben ist, bis die je eine Kammer unmittelbar mit der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils verbunden ist. In vorteilhafter Weise kann ein Bypass hierdurch auf einfache Art und Weise durch Bearbeitung der Aufnahme im Innenteil gebildet werden, wobei eine radiale Erstreckung der Aussparung vom Mündungsbereich in die Aufnahme hinein dabei definiert, wie lange der Übertritt an dem mindestens einen Verriegelungselement vorbei stattfinden kann. Hierbei kann ggf. auch eine permanente Verbindung von Ausnehmung des Außenteils und Kammer über die Aussparung dargestellt werden. Bevorzugt sind dabei an der Wandung der Aufnahme mehrerer derartiger Aussparungen ausgebildet. Insbesondere ist die je eine Aussparung bzw. sind die Aussparungen zudem in einem kraftfreien Bereich der Aufnahme vorgesehen.
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Alternativ oder ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform ist der mindestens eine Bypass durch je eine Vertiefung gebildet, die an einem Außenmantel des Innenteils ausgestaltet ist und eine Verbindung der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils zu einer Nut herstellt. Dabei ist die Nut an dem Außenmantel des Innenteils umlaufend ausgeführt und dient der Aufnahme eines Verdrehsicherungsmittels für das mindestens eine Verriegelungselement in der Aufnahme, wobei die umlaufende Nut in die je eine Aufnahme übergeht. Auch hierdurch kann ein Bypass auf einfache Art und Weise verwirklicht werden, indem an dem Außenmantel des Innenteils die die Verbindung der Ausnehmung des Außenteils zu der Nut herstellende Vertiefung gefertigt wird. Hierdurch kann ein Medium aus der Ausnehmung des Außenteils über die Vertiefung in die Nut gelangen und im Folgenden dann aufgrund der Verbindung der Nut mit der Aufnahme und damit auch mit der Kammer auch in die Kammer gelangen. Bevorzugt wird hierdurch eine permanente mittelbare Verbindung der Ausnehmung des Außenteils und der Kammer realisiert. In Weiterbildung dieser Variante ist die Vertiefung dabei entweder schlitzförmig oder kreisrund ausgeführt.
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Ebenfalls alternativ oder ergänzend ist der mindestens eine Bypass durch je eine Vertiefung gebildet, die an einem durch die Bohrung gebildeten Innenmantel des Außenteils ausgestaltet ist und eine Verbindung der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils zu der mindestens einen Aufnahme des Innenteils herstellt. Dadurch kann ebenfalls ein Bypass auf einfache Art und Weise realisiert werden.
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Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, die hierbei alternativ oder ergänzend zu einer oder mehrerer der vorgenannten Varianten verwirklicht sein kann, dass der mindestens eine Bypass durch je eine Aussparung gebildet ist, welche in das mindestens eine Verriegelungselement eingebracht ist. In Weiterbildung dieser Ausgestaltungsmöglichkeit ist die je eine Aussparung an einer Oberfläche des mindestens eine Verriegelungselements in eine Kontaktfläche eingebracht, die an der Oberfläche durch die je eine Abflachung definiert ist und mit welcher das mindestens eine Verriegelungselement in der Verriegelungsposition axial an dem Außenteil anliegt. Alternativ oder ergänzend dazu ist die je eine Aussparung jeweils tangential an einer zylindrischen Führungsfläche ausgebildet, an welcher das mindestens eine Verriegelungselements radial verschiebbar in der mindestens einen Aufnahme des Innenteils geführt ist, wobei die je eine Aussparung aufgrund ihrer Position an der Führungsfläche zumindest so lange je ein Übertritt aus der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils an dem mindestens einen Verriegelungselement vorbei in die je eine Kammer ermöglicht, bis die je eine Kammer unmittelbar mit der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils verbunden ist.
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Diese Ausgestaltungsmöglichkeiten ermöglichen dabei erneut jeweils einen Übertritt eines Mediums aus der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils an dem mindestens einen Verriegelungselement vorbei in die je eine Kammer. Die einzelne Aussparung kann dabei als Schlitz oder als Kerbe vorliegen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welche ebenfalls mit einer oder mehrerer der vorgenannten Varianten kombiniert sein kann, ist der mindestens eine Bypass durch je einen Kanal gebildet, welcher in dem mindestens einen Verriegelungselement definiert ist und der in der je einen Kammer mündet. Hierdurch kann eine mittelbare Verbindung und damit eine Zuführung eines Mediums aus der mindestens einen Ausnehmung des Außenteils in die je eine Kammer durch das mindestens eine Verriegelungselement hindurch verwirklicht werden. Hierbei kann sich der je eine Kanal ausgehend von einer Stirnfläche des je einen Verriegelungsabschnitts zu der je einen Kammer erstrecken, wodurch eine permanente Verbindung mit der je einen Kammer über den jeweiligen Kanal verwirklicht ist. Alternativ dazu kann der je eine Kanal aber auch ausgehend von einer zylindrischen Führungsfläche verlaufen, an welcher das mindestens eine Verriegelungselements radial verschiebbar in der mindestens einen Aufnahme des Innenteils geführt ist. In diesem Fall kann es dann ab einer bestimmten radialen Verschiebung des mindestens einen Verriegelungselements zu einem Verschließen der Mündung des Kanals auf der Führungsfläche des mindestens einen Verriegelungselements durch die umliegende Wandung der Aufnahme kommen, so dass hier nur über einen Teilabschnitt der radialen Verschiebung des Verriegelungselements die mittelbare Verbindung als Bypass realisiert ist.
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Alternativ oder ergänzend zu den vorgenannten Varianten ist der je eine Kanal durch eine Bohrung im mindestens einen Verriegelungselement gebildet, wobei diese eine Bohrung dabei im Falle der Mündung des je einen Kanals an der Stirnfläche des je einen Verriegelungsabschnitt bevorzugt schräg verläuft. Alternativ dazu kann der je eine Kanal aber auch durch mehrere Bohrungen gebildet sein, die sich innerhalb des mindestens einen Verriegelungselements treffen und dementsprechend den je einen Kanal definieren.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Figurenliste
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- 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schaltelements entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine weitere Schnittansicht des Schaltelements aus 1;
- 3 eine perspektivische Einzelansicht eines Innenteils des Schaltelements aus 1;
- 4 eine weitere Schnittansicht des Schaltelements aus 1;
- 5 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Schaltelements gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Schaltelements aus 5;
- 7 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Schaltelements entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
- 8 eine perspektivische Einzelansicht eines Innenteils des Schaltelements aus 7;
- 9 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Schaltelements gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 10 eine perspektivische Einzelansicht eines Verriegelungselements des Schaltelements aus 9;
- 11 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Schaltelements entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
- 12 eine perspektivische Einzelansicht eines Verriegelungselements des Schaltelements aus 11;
- 13 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Schaltelements gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 14 eine perspektivische Einzelansicht eines Verriegelungselements des Schaltelements aus 13;
- 15 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Schaltelements entsprechend einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
- 16 eine perspektivische Einzelansicht eines Verriegelungselements des Schaltelements aus 15;
- 17 eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Schaltelements gemäß einer achten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
- 18 eine perspektivische Einzelansicht eines Verriegelungselements des Schaltelements aus 17.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine Schnittansicht eines hydraulischen Schaltelements 1, welches für die Anwendung in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine vorgesehen und entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet ist. Das Schaltelement 1 umfasst dabei einen hohlzylindrischen Außenteil 2 und einen zylindrischen Innenteil 3, welche in dem Außenteil 2 in einer Bohrung 4 des Außenteils 2 axial verschiebbar geführt ist. An einem axialen Ende 5 lagert der Außenteil 2 ferner eine Laufrolle 6, welche in einem verbauten Zustand des Schaltelements 1 für einen Kontakt mit einem Hubnocken einer Nockenwelle des Ventiltriebes vorgesehen ist. Der Innenteil 3 nimmt zudem in einem Innenbereich 7 ein Spielausgleichselement 8 auf, welches in dem verbauten Zustand des Schaltelements 1 den Kontakt zu einem Folgeglied herstellt, bei dem es sich insbesondere um eine Stößelstange handelt. Insofern ist das hydraulische Schaltelement 1 vorliegend als Rollenstößel ausgebildet.
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Zwischen einem Bodenbereich 9 des Außenteils 2 und dem Innenteil 3 ist zudem ein Lost-Motion-Federpaket 10 aufgenommen, über welches der Innenteil 3 axial in eine Ausfahrrichtung aus dem Außenteil 2 vorgespannt ist. Hierdurch wird im verbauten Zustand des Schaltelements 1 bei Kontakt des Außenteil 2 an dem Hubnocken mit der Laufrolle 6 auch bei axialer Verschiebbarkeit des Innenteils 3 zum Außenteil 2 ein permanenter Kontakt des Innenteils 3 mit dem Folgeglied sichergestellt.
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Wie in 1 und auch in der weiteren Schnittansicht in 2 zu erkennen ist, ist der Innenteil 3 radial mit einer Durchgangsbohrung 11 durchsetzt, die eine Aufnahme 12 für zwei Verriegelungselemente 13 und 14 bildet. Die Verriegelungselemente 13 und 14 sind dabei jeweils radial verschiebbar in der Aufnahme 12 geführt, wobei ein radiales Einschieben des einzelnen Verriegelungselements 13 bzw. 14 in die Durchgangsbohrung 11 des Innenteils 3 hinein dabei durch einen Anschlag in Form eines Sprengringes 15 begrenzt wird. Zudem nehmen die Verriegelungselemente 13 und 14 radial zwischen sich ein Federelement 16 auf, das vorliegend als Schraubenfeder ausgeführt ist und die beiden Verriegelungselemente 13 und 14 gegeneinander nach jeweils radial außen vorspannt.
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Seitens des Außenteils 2 ist eine Ausnehmung 17 ausgestaltet, welche sich aus einer Durchgangsbohrung 18 und einer hieran angebundenen Ringnut 19 zusammensetzt und die von radial außen über die Durchgangsbohrung 18 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden kann. Die Durchgangsbohrung 18 durchdringt den Außenteil 2 dabei in radialer Richtung, wobei die Durchgangsbohrung 18 radial auf Seiten der axial verlaufenden Bohrung 4 dann in die Ringnut 19 übergeht, welche den Innenteil 3 in diesem axialen Bereich radial umgibt.
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In 1 sind der Außenteil 2 und der Innenteil 3 axial zueinander in einer Koppelstellung positioniert, in welcher die Durchgangsbohrung 11 und damit auch die Aufnahme 12 der Verriegelungselemente 13 und 14 mit der Ausnehmung 17 überdeckt. Die Verriegelungselemente 13 und 14 sind dabei bei fehlender Druckversorgung der Ausnehmung 17 über das Federelement 16 jeweils nach radial außen in je eine Verriegelungsposition vorgespannt, in welcher die Verriegelungselemente 13 und 14 jeweils mit je einem Verriegelungsabschnitt 20 bzw. 21 in die Ausnehmung 17 einfassen. Hierdurch werden der Außenteil 2 und der Innenteil 3 in axialer Richtung formschlüssig miteinander gekoppelt, so dass die axiale Relativverschiebung des Innenteils 3 zum Außenteil 2 unterbunden ist.
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Der jeweilige Verriegelungsabschnitt 20 bzw. 21 des einzelnen Verriegelungselements 13 bzw. 14 ist hierbei durch je eine - in 1 zu sehende - Abflachung 22 bzw. 23 definiert, welche bei dem einzelnen Verriegelungselement 13 bzw. 14 an einem jeweiligen nach radial außen orientiertem Ende eingebracht ist. Die Abflachungen 22 und 23 dienen dabei bei dem Schaltelement 1 eine Verdrehsicherung der Verriegelungselemente 13 und 14 in der Aufnahme 12, indem in die Abflachungen 22 und 23 ein Verdrehsicherungsmittel 24 in Form eines Sprengringes einfasst. Das Verdrehsicherungsmittel 24 ist dabei seitens des Innenteils 3 in einer umlaufenden Nut 25 aufgenommen, die in 3 in der perspektivischen Einzelansicht des Innenteils 3 zu erkennen und auf einem Außenmantel 26 des zylindrischen Innenteils 3 ausgestaltet ist.
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Durch die Abflachungen 22 und 23 wird zudem jeweils eine Kammer 27 bzw. 28 begrenzt, die das einzelne Verriegelungselement 20 bzw. 21 gemeinsam mit der Aufnahme 12 des Innenteils 3 sowie einem durch die Bohrung 4 gebildeten Innenmantel 29 des Außenteil 2 definiert.
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Die Ausnehmung 17 des Außenteil 2 kann von radial außen her mit Hydraulikflüssigkeit in Form von Öl versorgt und dabei ein Steuerdruck aufgebaut werden, welcher auf die Stirnseiten der Verriegelungsabschnitte 20 und 21 der Verriegelungselemente 13 und 14 wirkt und ab Erreichen einer bestimmten Druckschwelle ein radiales Einschieben der Verriegelungselemente 13 und 14 aus den in 1 gezeigten Verriegelungspositionen entgegen dem Federelement 16 in die Aufnahme 12 hervorruft. Dabei können die Verriegelungselemente 13 und 14 über den Steuerdruck vollständig in die Aufnahme 12 bis zu einem Kontakt mit dem Sprengringes 15 in eine jeweilige Freigabeposition geschoben werden, so dass die Verriegelungsabschnitte 20 und 21 nicht mehr in die Ausnehmung 17 des Außenteil 2 einfassen. In der Folge kann der Innenteil 3 gegenüber dem Außenteil 2 axial relativ verschoben werden.
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Allerdings ist die jeweilige Kammer 27 bzw. 28 in der jeweiligen Verriegelungsposition des jeweiligen Verriegelungselements 13 bzw. 14 durch den jeweiligen Verriegelungsabschnitt 20 bzw. 21 räumlich von der Ausnehmung 17 getrennt, so dass Hydraulikflüssigkeit zunächst nicht unmittelbar aus der Ausnehmung 17 in die jeweilige Kammer 27 bzw. 28 einströmen kann. So kann dieses unmittelbare Einströmen erst ab einem Verschiebeweg stattfinden, bei welchem das jeweilige Verriegelungselement 13 bzw. 14 bereits radial so weit in die Aufnahme 12 zurückgeschoben worden ist, dass der jeweilige Verriegelungsabschnitt 20 bzw. 21 die jeweilige Kammer 27 bzw. 28 gegenüber der Ausnehmung 17 des Außenteils 2 freigibt.
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Würde allerdings erst ab diesem Verschiebeweg die Verbindung der Kammer 27 bzw. 28 zu der Ausnehmung 17 hergestellt, so hätte dies kurzzeitig einen Einbruch des Steuerdrucks zur Folge, da zunächst die Kammer 27 bzw. 28 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden müsste. Um diesen Effekt nun zu vermeiden und zudem eine Druckbeaufschlagung des einzelnen Verriegelungselements 13 bzw. 14 stirnseitig an einer größeren Fläche vornehmen zu können, sind bei dem Schaltelement 1 Bypässe 30 bis 33 vorgesehen, über welche die einzelne Kammer 27 bzw. 28 mittelbar mit der Ausnehmung 17 verbunden ist.
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Die Bypässe 30 bis 33 sind dabei, wie in den 2 bis 4 zu erkennen ist, als Aussparungen 34 bis 37 ausgestaltet, die im Einzelnen an einer Wandung der Aufnahme 12 im kraftfreien Bereich ausgestaltet sind und sich ausgehend von der Mündung der Aufnahme 12 auf den Außenmantel 26 des Innenteils 3 erstrecken. Radial sind die Aussparungen 34 bis 37 dabei mit einer Erstreckung ausgestaltet, dass Hydraulikflüssigkeit an dem jeweiligen Verriegelungselement 13 bzw. 14 vorbei in die jeweilige Kammer 27 bzw. 28 strömen kann.
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Des Weiteren zeigen die 5 und 6 Teile eines Schaltelements 38, welches entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgeführt ist und im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach den 1 bis 4 entspricht. Unterschiedlich ist hierbei aber, dass in diesem Fall eine mittelbare Verbindung der - in den 5 und 6 nicht gezeigten, aber jeweils der in den 1 bis 4 dargestellten Kammer entsprechenden - jeweiligen Kammer 27 bzw. 28 mit der Ausnehmung 17 des Außenteils 2 über einen Bypass 39 vorgenommen ist, welcher als schlitzartige Vertiefung 40 in den Außenmantel 26 des Innenteils 3 eingebracht ist. Dabei verbindet diese Vertiefung 40 räumlich die Ringnut 19 des Außenteils 2 mit der Nut 25, in welcher das Verdrehsicherungsmittel 24 aufgenommen ist. Dementsprechend kann über die Vertiefung 40 permanent Hydraulikflüssigkeit aus der Durchgangsbohrung 18 der Ausnehmung 17 über die Ringnut 19 in die Nut 25 gelangen, welche in die Aufnahme 12 übergeht und dementsprechend eine räumliche Verbindung der jeweiligen Kammer 27 bzw. 28 zu der Vertiefung 40 herstellt. Die hierdurch realisierte, mittelbare Verbindung der Ausnehmung 17 mit der jeweiligen Kammer 27 bzw. 28 besteht hierbei permanent. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach den 5 und 6 der Variante nach den 1 bis 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Aus den 7 und 8 gehen zudem Teilansichten eines Schaltelements 41 hervor, welches gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet ist und hierbei weitestgehend der vorhergehenden Ausgestaltungsmöglichkeit nach den 5 und 6 entspricht. So ist auch in diesem Fall eine mittelbare Verbindung über einen Bypass 42 hergestellt, welcher als Vertiefung 43 in den Außenmantel 26 des Außenteil 3 eingebracht ist und die Nut 25 mit der Ausnehmung 17 verbindet. Im Unterschied zu der Variante nach den 5 und 6 ist die Vertiefung 43 in diesem Fall aber kreisrund ausgestaltet. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 7 und 8 der Variante nach den 5 und 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Ferner zeigen die 9 und 10 Teile eines Schaltelements 44 entsprechend einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, wobei das Schaltelement 44 im Wesentlichen der Variante nach den 1 bis 4 entspricht. Hierbei ist das Schaltelement 44 in 9 im Bereich des einzelnen Verriegelungselements 13 bzw. 14 dargestellt, welches jeweils, wie schon bei der Variante nach den 1 bis 4, in der Aufnahme 12 des Innenteils 3 radial verschiebbar geführt ist. Im Unterschied zu der Variante nach den 1 bis 4 ist anstelle von Bypässen an dem Innenteil 3 ein jeweiliger Bypass 45 nun im Bereich des einzelnen Verriegelungselements 13 bzw. 14 ausgestaltet. Wie in Zusammenschau mit einer Einzelansicht des einzelnen Verriegelungselements 13 bzw. 14 in 10 zu erkennen ist, wird der Bypass 45 dabei durch eine Aussparung 46 in Form einer Kerbe realisiert, die an einer Kontaktfläche 47 ausgestaltet ist.
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Diese Kontaktfläche 47 ist dabei durch die jeweilige Abflachung 22 bzw. 23 definiert und stellt in der jeweiligen Verriegelungsposition des Verriegelungselements 13 axial einen Kontakt zu dem Außenteil 2 her. Die Aussparung 46 bildet in der Folge eine mittelbare Verbindung der jeweiligen Kammer 27 bzw. 28 mit der Ausnehmung 17 des Außenteils 2, wobei über diese Verbindung Hydraulikflüssigkeit aus der Ausnehmung 17 in die jeweilige Kammer 27 bzw. 28 einströmen kann. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach den 9 und 10 der Variante nach den 1 bis 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Auch bei einem Schaltelement 48, von welchem einzelne Details in den 11 und 12 gezeigt sind, ist ein jeweiliger Bypass 49 im Bereich des jeweiligen Verriegelungselements 13 bzw. 14 verwirklicht. Das Schaltelement 48 ist dabei gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung realisiert und entspricht im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach den 9 und 10. Einziger Unterschied ist hierbei, dass der Bypass 49 in diesem Fall durch eine Aussparung 50 gebildet ist, die als schräg verlaufende Bohrung 51 von einer Stirnseite 52 des jeweiligen Verriegelungsabschnitts 20 bzw. 21 zu der jeweiligen Kammer 27 bzw. 28 verläuft. Dabei mündet die Bohrung 51 als Kanal an der Kontaktfläche 47 radial in einem Bereich, an welchem in der jeweiligen Verriegelungsposition kein Kontakt mit dem Außenteil 2 hergestellt ist. Dementsprechend kann Hydraulikflüssigkeit unmittelbar von der Ausnehmung 17 des Außenteil 2 her über die Bohrung 51 in die jeweilige Kammer 27 bzw. 28 strömen. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach den 11 und 12 der Variante nach den 9 und 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Ebenso ist auch bei den weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen eines Schaltelements 53 bzw. 54 gemäß den 13 und 14 bzw. 15 und 16 ein jeweiliger Bypass 55 bzw. 56 als je eine Aussparung 57 bzw. 58 in dem jeweiligen Verriegelungselement 13 bzw. 14 realisiert. Insofern entsprechen diese Ausführungsformen im Wesentlichen der Variante nach den 11 und 12, wobei im Unterschied dazu bei der Ausführungsform nach den 13 und 14 die Aussparung 57 durch zwei Bohrungen 59 und 60 realisiert ist, von welchen die Bohrung 59 ausgehend von der Stirnseite 52 radial und die Bohrung 60 axial ausgehend von der Kontaktfläche 47 verläuft. Innerhalb des jeweiligen Verriegelungselement 13 bzw. 14 treffen sich die beiden Bohrungen 59 und 60 und bilden dadurch gemeinsam die Aussparung 57, über welche erneut als Kanal permanent Hydraulikflüssigkeit von der Aussparung 17 her in die jeweilige Kammer 27 bzw. 28 strömen kann.
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Dagegen ist bei der Ausführungsform nach den 15 und 16 die Aussparung 58 in dem jeweiligen Verriegelungselement 13 bzw. 14 durch eine Bohrung 61 gebildet, die in diesem Fall allerdings ausgehend von einer Führungsfläche 62 des jeweiligen Verriegelungselements 13 bzw. 14 innerhalb des jeweiligen Verriegelungselements 13 bzw. 14 zu der Kammer 27 verläuft. Dementsprechend wird die Bohrung 61 ab einer bestimmten radialen Verschiebung des jeweiligen Verriegelungselements 13 bzw. 14 durch die Aufnahme 12 des Innenteils 3 verdeckt und ist daher so anzuordnen, dass diese Überdeckung erst ab einer unmittelbaren Verbindung der Kammer 27 bzw. 28 mit der Ausnehmung 17 stattfindet. Ansonsten entsprechen die Ausführungsformen nach den 13 und 14 sowie 15 und 16 jeweils der Variante nach den 11 und 12, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Schließlich zeigen noch die 17 und 18 Teile eines Schaltelements 63 gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der Variante nach den 9 und 10, indem in diesem Fall ein jeweiliger Bypass 64 als Aussparung 65 im Bereich des jeweiligen Verriegelungselements 13 bzw. 14 verwirklicht ist. Allerdings ist die jeweilige Aussparung 65 hierbei im Unterschied zu der Variante nach den 9 und 10 tangential an der Führungsfläche 62 des jeweiligen Verriegelungselements 13 bzw. 14 ausgebildet. Dabei ist diese Aussparung 65, wie insbesondere in 17 zu erkennen ist, radial in einem Bereich der Führungsfläche 62 vorgesehen, so dass in der jeweiligen Verriegelungsposition des jeweiligen Verriegelungselements 13 bzw. 14 bereits die mittelbare Verbindung der jeweiligen Kammer 27 bzw. 28 mit der Ausnehmung 17 hergestellt ist und aufrechterhalten bleibt, bis die jeweilige Kammer 27 bzw. 28 und die Ausnehmung 17 unmittelbar miteinander in Verbindung stehen. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach den 17 und 18 der Variante nach 9 und 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Die vorgenannten Varianten eines Schaltelements können hinsichtlich der Gestaltung eines oder mehrerer Bypässe beliebig untereinander kombiniert werden. So kann ein Bypass im Bereich des jeweiligen Verriegelungselements mit einem Bypass an dem Innenteil kombiniert sein.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann jeweils ein hydraulisches Schaltelement mit einer verbesserten Schaltcharakteristik geschaffen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltelement
- 2
- Außenteil
- 3
- Innenteil
- 4
- Bohrung
- 5
- Ende
- 6
- Laufrolle
- 7
- Innenbereich
- 8
- Spielausgleichselement
- 9
- Bodenbereich
- 10
- Lost-Motion-Federpaket
- 11
- Durchgangsbohrung
- 12
- Aufnahme
- 13
- Verriegelungselement
- 14
- Verriegelungselement
- 15
- Sprengring
- 16
- Federelement
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Durchgangsbohrung
- 19
- Ringnut
- 20
- Verriegelungsabschnitt
- 21
- Verriegelungsabschnitt
- 22
- Abflachung
- 23
- Abflachung
- 24
- Verdrehsicherungsmittel
- 25
- Nut
- 26
- Außenmantel
- 27
- Kammer
- 28
- Kammer
- 29
- Innenmantel
- 30
- Bypass
- 31
- Bypass
- 32
- Bypass
- 33
- Bypass
- 34
- Aussparung
- 35
- Aussparung
- 36
- Aussparung
- 37
- Aussparung
- 38
- Schaltelement
- 39
- Bypass
- 40
- Vertiefung
- 41
- Schaltelement
- 42
- Bypass
- 43
- Vertiefung
- 44
- Schaltelement
- 45
- Bypass
- 46
- Aussparung
- 47
- Kontaktfläche
- 48
- Schaltelement
- 49
- Bypass
- 50
- Aussparung
- 51
- Bohrung
- 52
- Stirnseite
- 53
- Schaltelement
- 54
- Schaltelement
- 55
- Bypass
- 56
- Bypass
- 57
- Aussparung
- 58
- Aussparung
- 59
- Bohrung
- 60
- Bohrung
- 61
- Bohrung
- 62
- Führungsfläche
- 63
- Schaltelement
- 64
- Bypass
- 65
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1472438 B1 [0002, 0016]
