DE10360293A1 - Montage- und Verdrehsicherungsvorrichtung für Rollenstößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Montage- und Verdrehsicherungsvorrichtung (Montagehilfe) für Rollenstößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Rollenstößeln, jeweils bestehend aus einem im Wesentlichen zylindrischen Stößelkörper und einer an einem Ende gelagerten Rolle, die am Umfang eines Nockens einer Nockenwelle anliegt und durch diesen in axialer Richtung bewegt wird, wobei der Stößelkörper an seinem von der Rolle abgewandten oberen Ende am Außenmantel mit einem durch zwei vorzugsweise parallel zueinander liegenden Abflachungen hergestellten Zweiflach versehen ist, wobei die Montage- und Verdrehsicherungsvorrichtung am Motorblock anbringbar ist und zur Aufnahme der von der Rolle abgewandten Seite des Außenmantels der Rollenstößel hintereinander angeordnete Aufnahmeräume aufweist, deren Innenprofil an das Außenprofil des Zweiflachs angepaßt ist.
- Es ist bei Brennkraftmaschinen bekannt, daß die Rollenstößel des Ventiltriebs verdrehgesichert geführt werden müssen, um ein Querstellen der Rolle des Rollenstößels relativ zur Bewegungsrichtung des Nockens der Nockenwelle, und damit eine erhöhte Reibung, verbunden mit erhöhtem Verschleiß und Kraftstoffverbrauch, zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden unter anderem hitzeresistente Kunststoffbrücken verwendet in denen die Rollenstößel über aufeinander angepaßte Innenprofile der Aufnahmeräume der Brücken und Außenprofile der Rollenstößel verdrehgesichert montiert sind.
- Eine Montage- und Verdrehsicherungsvorrichtung für Rollenstößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bekannt aus der
US 5 088 455 A . Sie besteht aus hitzeresistenten Keramiken oder glasfaserverstärkten Materialien und ist so konzipiert, daß sie an den Motorblock angebracht werden und in mehreren hintereinander liegenden Aufnahmeräumen je einen Rollenstößel aufnehmen kann. Die Rollenstößel werden in die oben genannten Aufnahmeräume eingesetzt und von diesen gehalten, wodurch die Montage erleichtert wird. An den oberen Enden des Außenmantels der ansonsten im Wesentlichen zylindrischen Rollenstößel ist ein Zweiflach angebracht. Weiterhin sind die Aufnahmeräume der Montagehilfe mit dem dazu passenden Innenprofil versehen. Die Höhe der Verdrehsicherungsflächen an Rollenstößel und Montagehilfe sind so ausgeführt, daß der Rollenstößel den vollen Nockenhub ausführen kann ohne die Montagehilfe komplett zu verlassen, wodurch diese den Rollenstößel mittels Flächenführung gegen Verdrehung im Betrieb sichert. - Um der Notwendigkeit, den Kraftstoffverbrauch und damit die Schadstoffemissionen zu senken, Rechnung zu tragen, sind in modernen Motoren einige Zylinder schaltbar konzipiert. Zu diesem Zweck wird ein Mechanismus benötigt um die Gaswechselventile, je nach Schaltzustand, zu betätigen oder in der geschlossenen Stellung zu halten. Dies kann mit Hilfe von schaltbaren Rollenstößeln durchgeführt werden. Schaltbare Rollenstößel bestehen aus einem ersten Abschnitt, der über eine Stößelstange und einen Kipphebel ein Gaswechselventil betätigt, einem zweiten Abschnitt, der am unteren Ende mit einer Rolle versehen ist, die mit einem Nocken einer Nockenwelle zusammenwirkt. Beide Abschnitte sind konzentrisch ineinander angeordnet und mittels einer Koppeleinrichtung miteinander verbindbar. Im abgeschalteten Zustand ist die Koppeleinrichtung gelöst und der vom Nocken betätigte Abschnitt kann sich frei relativ zum anderen Abschnitt bewegen, wodurch die Betätigung des Gaswechselventils unterbrochen ist. Im zugeschalteten Zustand sind Innen- und Außenabschnitt über die Koppeleinrichtung fest miteinander verbunden, und die Bewegung des Nockens bewirkt die Betätigung des Gaswechselventils. Die Gaswechselventile der nicht schaltbaren Zylinder werden von nicht schaltbaren Rollenstößeln getrieben. Ein Nachteil der oben angegebenen Erfindung ist, daß während der Montage irrtümlich schaltbare Rollenstößel nicht schaltbaren Zylindern und nicht schaltbare Rollenstößel schaltbaren Zylinder zugeordnet werden können.
- Ein weiteres Problem erwächst daraus, daß der Koppelmechanismus des schaltbaren Rollenstößels hydraulisch betätigt wird. Zu diesem Zweck muß eine Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zur Koppeleinrichtung gewährleistet sein. Dies ist wird durch eine Ölgalerie im Kurbelgehäuse und eine Öffnung in der Mantelfläche des Rollenstößels realisiert. Die Hydraulikflüssigkeit aus der Ölgalerie steht durch die Öffnung in direkter Verbindung zur Koppeleinrichtung und kann so darauf wirken. Es ist nicht sichergestellt, daß die schaltbaren Rollenstößel während der Montage nur in der Orientierung montiert werden können, in der die Öffnung im Stößelmantel mit der Ölgalerie fluchtet.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit eine Montage- und Verdrehsicherungsvorrichtung zu schaffen, in der die nicht schaltbaren Rollenstößel nur den nicht zu schaltenden Zylindern, die schaltbaren Rollenstößel nur den zu schaltenden Zylindern zugeordnet werden können und in der die schaltbaren Rollenstößel darüber hinaus nur in der Orientierung montiert werden können, in der die Öffnung im Außenmantel des Rollenstößels in Richtung der Ölversorgung weist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erste und zweite Rollenstößel montiert werden die sich durch die Schlüsselweite des Zweiflachs unterscheiden, wobei der Zweiflach der ersten oder zweiten Rollenstößel asymmetrisch zu deren Längsachse gefertigt ist und folglich eine lange und eine kurze Verdrehsicherungsfläche besitzt, und daß die Montagehilfe erste und zweite Aufnahmeöffnungen aufweist, die derart ausgebildet sind, daß erste Rollenstößel nur in erste Aufnahmeöffnungen und zweite Rollenstößel nur in zweite Aufnahmeöffnungen eingesetzt werden können.
- Durch die Ausbildung verschiedener Schlüsselweiten des Zweiflachs an den Außenmänteln schaltbarer und nicht schaltbarer Rollenstößel, denen die jeweilige Innenkontur der Aufnahmeräume der Montagehilfe angepaßt ist, wird verhindert, daß die Rollenstößel mit der größeren Schlüsselweite in die Aufnahmeräume für die Rollenstößel mit der kleineren Schlüsselweite montiert werden. Weiterhin kann die Montagehilfe die Rollenstößel mit der kleineren Schlüsselweite, die irrtümlich in die Aufnahmeräume für die Rollenstößel mit der größeren Schlüsselweite montierten wurden, nicht halten, was dazu führt, daß diese bei der Montage an den Motorblock aus der Halterung fallen. Dadurch wir dieser Fehler offenbar. Durch die asymmetrisch angeordneten Verdrehsicherungsflächen der schaltbaren Rollenstößeln und der korrespondierenden Aufnahmeräume der Montagehilfe ist gewährleistet, daß schaltbare Rollenstößel nur in der Orientierung in der Montagehilfe fixiert werden können, in der die Öffnung im Stößelmantel mit der Ölgalerie im Zylinderkopf fluchtet. Somit läßt sich auf einfache und kostengünstige Weise eine Fehlmontage vermeiden.
- Vorgeschlagen ist zudem die Befestigungsvorrichtung der Montagehilfe außerhalb der Verbindungslinie der Mittelpunkte der Rollenstößel anzubringen, so daß die Montagehilfe nur in der korrekten Orientierung an das Kurbelgehäuse angebracht werden kann.
- In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist in der langen Verdrehsicherungsfläche des Zweiflachs am Außenabschnitt des schaltbaren Rollenstößels zusätzlich eine Nut angeordnet. Weiterhin ist im korrespondierenden Abschnitt des Innenraumes der Montagehilfe eine Rippe angebracht, die formschlüssig in die Nut eingreift, wobei die Länge der Nut so gewählt wird, daß der Nockenhub ausgeführt werden kann. Dies führt zu einer weiteren Sicherheit für korrekte Montageorientierung der schaltbaren Rollenstößel. Da es sich bei der Montagehilfe um eine gegossene oder gespritzte, aus Kunststoff hergestellte Vorrichtung handelt ist es vorteilhaft die Rippe in der Montagehilfe und die Nut am Außenmantel des Rollenstößels anzubringen, da diese kostengünstig z. B. durch einen einfachen Prägevorgang hergestellt werden kann.
- Alternativ kann die Nut in die kurze Verdrehsicherungsfläche des Zweiflachs am Außenabschnitt des schaltbaren Rollenstößels eingebracht und an der entsprechenden Stelle im Innenraum des Aufnahmeraumes der Montagehilfe eine Rippe angebracht werden, die in die Nut faßt, wobei die Länge der Nut so gewählt wird, daß der Nockenhub ausgeführt werden kann. Dies führt wiederum zu einer weiteren Sicherheit für korrekte Montageorientierung der schaltbaren Rollenstößel mit den oben genannten Produktionsvorteilen.
- In einer weiteren Konkretisierung der Erfindung nach Ansprüchen 4 und 5 sind jeweils zwei benachbarte Aufnahmeöffnungen für Rollenstößel, die Gaswechselventile des gleichen Zylinders betätigen, mit identischer Innenkontur versehen und die Montagehilfe weist mehrere Paare gleicher Innenkontur auf, deren Innenkonturen sich untereinander unterscheiden können. Dies führt zu einer vorteilhaften Modulbauweise, die es ermöglicht mehrere Rollenstößel auch unterschiedlicher Ausführung fehlerfrei und in einem Arbeitsgang zu montieren.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
- Es zeigen:
-
1 die Seitenansicht einer Montagehilfe mit schaltbaren und nichtschaltbaren Rollenstößeln mit einem Teilschnitt im Bereich einer Befestigungsvorrichtung; -
2 eine Draufsicht auf die Montagehilfe nach1 ; -
3 einen Längsschnitt durch einen schaltbaren Rollenstößel; -
4 einen um 90° relativ zur2 gedrehten Rollenstößel im Teillängsschnitt; -
5 im Schnitt eine Teilansicht einer Brennkraftmaschine mit einem schaltbaren Rollenstößel; -
6a eine Draufsicht auf einen nicht schaltbaren Rollenstößel; -
6b eine Draufsicht auf einen schaltbaren Rollenstößel; -
7 einen Querschnitt gemäß Linie VIa-VIa durch die Montagehilfe mit eingesetztem, nicht schaltbaren Rollenstößel; -
8 einen Querschnitt gemäß Linie VIb-VIb durch die Montagehilfe mit eingesetztem, schaltbaren Rollenstößel; - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Montagehilfe1 mit einer Befestigungsvorrichtung2 zur Fixierung an einem nicht näher dargestellten Kurbelgehäuse. Die Montagehilfe1 nimmt zwei nicht schaltbare Rollenstößeln3 und zwei schaltbare Rollenstößeln4 auf. Die Rollenstößel3 ,4 weisen jeweils eine Rolle5 auf und sind mit dem von der Rolle5 abgewandten Endabschnitt in der Montagehilfe1 angebracht. Die Rollenstößel4 , die schaltbar sind, weisen zu diesem Zweck eine Öffnung6 auf, über die ein Druckmittel zuleitbar ist. Die Rollenstößel3 ,4 sind in Aufnahmeöffnungen7 ,8 eingesetzt (2 ). Weiterhin ist die Montagehilfe1 ist im Bereich der Befestigungsvorrichtung2 asymmetrisch bzgl. des Mittelpunktes der Montagehilfe (1 ) ausgebildet, um zu verhindern, daß die Montagehilfe1 in der falschen Orientierung an das Kurbelgehäuse angebracht wird. - Ein schaltbarer Rollenstößel
4 ist in den3 ,4 dargestellt. Er besteht im Wesentlichen aus einem äußeren zylindrischen Abschnitt9 , der innerhalb seines zylindrischen Aufnahmeraumes10 ein Kolbenteil11 aufnimmt. Zusätzlich ist im unteren Ende des Kolbenteils11 ein Koppelmittel12 in einer Bohrung13 angebracht. Weiterhin dargestellt sind ein Ventilspielausgleichselement14 im Kolbenteil11 und ein Federpaket15 im äußeren Abschnitt9 , die das Kolbenteil11 in eine Endlage bewegt. Die beiden Bauelemente9 ,11 sind im entkoppelten Zustand relativ zueinander axial beweglich. Mit Hilfe des Koppelmittels12 können der äußere Abschnitt9 und das Kolbenteil11 miteinander formschlüssig verbunden werden. Das Koppelmittel12 wird mit einem Federmittel16 , hier als Schraubenfeder ausgebildet, in die Koppelstellung betätigt. Das Federmittel16 stützt sich auf der dem Koppelmittel12 abgewandten Seite an einem Verdrehsicherungszapfen17 ab. Der Verdrehsicherungszapfen17 ist in einem Langloch18 des zylindrischen Abschnitts9 geführt. Die Verbindung zwischen äußerem Abschnitt9 und Kolbenteil11 kann durch Anlegen eines Gegendrucks mittels Hydraulikflüssigkeit an einer Stirnfläche19 des Koppelmittels12 gelöst werden. -
5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine, in der ein schaltbarer Rollenstößel4 durch einen Nocken20 einer Nockenwelle21 axial bewegt wird. Die Längsbewegung des Rollenstößels4 wird über eine Stößelstange22 und einen Kipphebel23 auf ein Gaswechselventil24 übertragen. Um die starre Verbindung zwischen äußerem Abschnitt9 und Kolbenteil11 zu lösen kann der Gegendruck auf die Stirnfläche19 des Koppelmittels12 über eine Ölgalerie25 aufgebaut werden, die über die Öffnung6 am Außenmantel des schaltbaren Rollenstößels4 mit der Stirnfläche19 verbunden ist. Wie aus5 für den Fachmann leicht ersichtlich, kann die Funktion des schaltbaren Rollenstößels4 sich nur dann entfalten, wenn er in den für ihn vorgesehenen Aufnahmeraum8 und in der richtigen Orientierung eingesetzt wird, um sicherzustellen, daß die Öffnung6 des äußeren zylindrischen Abschnitts9 mit der Ölgalerie25 fluchtet. Dies wird durch die Profilierung des äußeren zylindrischen Abschnitts9 des schaltbaren Rollenstößels4 bzw. eines Stößelkörpers26 des nicht schaltbaren Rollenstößels 3 am von der Rolle5 abgewandten Ende der Rollenstößel erreicht. -
6a zeigt das von der Rolle5 abgewandte Ende eines nicht schaltbaren Rollenstößels3 in Draufsicht. Der im Wesentlichen zylindrische Stößelkörper ist mit zwei parallelen sich gegenüber stehenden Verdrehsicherungsflächen27 , die einen Zweiflach28 bilden, versehen. Der Zweiflach28 ist symmetrisch zur Stößelachse angeordnet. Wie in6b zu erkennen ist, ist auch der schaltbare Rollenstößel4 mit zwei Verdrehsicherungsflächen29 ,30 versehen, die einen Zweiflach31 bilden. Die Schlüsselweite des Zweiflachs28 unterscheidet sich signifikant von der Schlüsselweite des Zweiflachs31 . Weiterhin sind die Verdrehsicherungsflächen29 ,30 asymmetrisch bezüglich der Längsachse des Rollenstößelkörpers angeordnet und bilden so eine kurze29 und eine lange Verdrehsicherungsfläche30 . In der kurzen Verdrehsicherungsfläche29 ist eine Nut32 angebracht. - Die Innenkonturen der Aufnahmeräume
7 ,8 der nicht schaltbaren bzw. schaltbaren Rollenstößel3 ,4 bestehen aus kreisförmigen33 und sehnenartig verlaufenden Abschnitten34 und sind an die Außenkonturen der jeweiligen Rollenstößel angepaßt. Zusätzlich sind in den Innenkonturen der Aufnahmeräume8 der schaltbaren Rollenstößel4 jeweils eine Rippe35 angebracht, die in die Nut30 der kurzen Verdrehsicherungsfläche29 der schaltbaren Rollenstößel4 eingreift. - Die Rollenstößel werden mit ihrem von der Rolle
5 abgewandten Ende in die Aufnahmeräume7 ,8 einsetzt und in diesen gehalten. Wie aus den7 ,8 hervorgeht bewirken die Verdrehsicherungsflächen27 ,29 ,30 der Rollenstößel3 ,4 im Zusammenspiel mit den sehnenartigen Abschnitten34 der Aufnahmeräume7 ,8 der Montagehilfe1 , dass die Rollenstößel3 ,4 während des Betriebs der Brennkraftmaschine verdrehgesichert geführt werden. Weiterhin bewirken diese Strukturen, daß schaltbare Rollenstößel4 nicht in den Aufnahmeraum7 der nicht schaltbaren Rollenstößel3 eingesetzt werden und umgekehrt. Wie für einen Fachmann aus den7 ,8 leicht zu erkennen ist, verhindern diese Konturen, dass der schaltbare Rollenstößel4 mit der größeren Schlüsselweite des Zweiflachs31 irrtümlich in den Aufnahmeraum7 eingesetzt werden kann, der für den nicht schaltbaren Rollenstößel3 mit der kleineren Schlüsselweite des Zweiflachs28 vorgesehen ist. Auf der anderen Seite wird der nicht schaltbare Rollenstößel3 mit der kleineren Schlüsselweite des Zweiflachs28 , der irrtümlich in den Aufnahmeraum8 des schaltbaren Rollenstößels4 mit der größeren Schlüsselweite des Zweiflachs31 eingesetzt wurde, bei der Fixierung der Montagehilfe1 an das Kurbelgehäuse, herausfallen und damit wird der Fehler offensichtlich werden. Die exzentrisch angeordneten Verdrehsicherungsflächen29 ,30 des schaltbaren Rollenstößels4 und die Nut32 in der kürzeren Verdrehsicherungsfläche29 im Zusammenspiel mit der Rippe33 des Aufnahmeraums8 der Montagehilfe1 gewährleisten, dass der schaltbare Rollenstößel4 nur in der korrekten Orientierung eingesetzt werden kann. -
- 1
- Montagehilfe
- 2
- Befestigungsvorrichtung
- 3
- Nicht schaltbare Rollenstößel
- 4
- Schaltbare Rollenstößel
- 5
- Rolle
- 6
- Öffnung
- 7
- Aufnahmeraum
- 8
- Aufnahmeraum
- 9
- Zylindrischer äußerer Abschnitt
- 10
- Zylindrischer Aufnahmeraum
- 11
- Kolbenteil
- 12
- Koppelmittel
- 13
- Bohrung
- 14
- Ventilspielausgleichselement
- 15
- Federpaket
- 16
- Federmittel
- 17
- Verdrehsicherungszapfen
- 18
- Langloch
- 19
- Stirnfläche
- 20
- Nocken
- 21
- Nockenwelle
- 22
- Stößelstange
- 23
- Kipphebel
- 24
- Gaswechselventil
- 25
- Ölgalerie
- 26
- Stößelkörper
- 27
- Verdrehsicherungsfläche
- 28
- Zweiflach
- 29
- Kurze Verdrehsicherungsfläche
- 30
- Lange Verdrehsicherungsflä
- che
- 31
- Zweiflach
- 32
- Nut
- 33
- Kreisförmige Abschnitte
- 34
- Sehnenartig verlaufende Ab
- schnitte
- 35
- Rippe
Claims (6)
- Montage- und Verdrehsicherungsvorrichtung für Rollenstößel (
3 ,4 ) Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Rollenstößeln (3 ,4 ), jeweils bestehend aus einem im Wesentlichen zylindrischen Stößelkörper (26 ) und einer an einem Ende gelagerten Rolle (5 ), die am Umfang eines Nockens (20 ) einer Nockenwelle (21 ) anliegt und durch diesen in axialer Richtung bewegt wird, wobei der Stößelkörper (26 ) an seinem von der Rolle (5 ) abgewandten oberen Ende am Außenmantel mit einem durch zwei vorzugsweise parallel zueinander liegenden Abflachungen (27 ) hergestellten Zweiflach (28 ) versehen ist, wobei die Montage- und Verdrehsicherungsvorrichtung (Montagehilfe (1 )) am Motorblock anbringbar ist und zur Aufnahme der von der Rolle (5 ) abgewandten Seite des Außenmantels der Rollenstößel (3 ,4 ) hintereinander angeordnete Aufnahmeräume (7 ,8 ) aufweist, deren Innenprofil an das Außenprofil des Zweiflachs (28 ) angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Rollenstößel (3 ,4 ) montiert werden, die sich durch die Schlüsselweite des Zweiflachs (28 ,31 ) unterscheiden, wobei der Zweiflach (31 ) der ersten oder zweiten Rollenstößel asymmetrisch zu dessen Längsachse gefertigt ist und folglich eine lange (30 ) und eine kurze Abflachung (29 ) besitzt, und daß die Montagehilfe (1 ) erste und zweite Aufnahmeöffnungen (7 ,8 ) aufweist, die derart ausgebildet sind, daß erste Rollenstößel nur in erste Aufnahmeöffnungen und zweite Rollenstößel nur in zweite Aufnahmeöffnungen eingesetzt werden können. - Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (
2 ) außerhalb der Verbindungslinie der Mittelpunkte der Rollenstößel (3 ,4 ) angebracht ist. - Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrehsicherungsfläche (
29 oder30 ) des asymmetrisch zur Stößelachse ausgeführten Zweiflachs (31 ) mit einer Nut (32 ) und die entsprechende Aufnahmeöffnung mit einer korrespondierenden Rippe (35 ) versehen ist, wobei die Länge der Nut (30 ) zumindest dem Nockenhub entspricht. - Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (
35 ) bzw. die Nut (30 ) in der kürzeren Verdrehsicherungsfläche (29 ) der Montagehilfe (1 ) angeordnet ist. - Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Aufnahmeöffnungen (
7 ,7 bzw.8 ,8 ) der Montagehilfe (1 ) eine Einheit bilden und ein identisches Innenprofil aufweisen. - Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagehilfe (
1 ) aus mindestens zwei Einheiten besteht.
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