DE19804323A1

DE19804323A1 - Auf unterschiedliche Hübe umschaltbarer Tassenstößel

Info

Publication number: DE19804323A1
Application number: DE1998104323
Authority: DE
Inventors: Lothar Von Dipl Ing Schimonsky
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-05

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine umschaltbaren Tassenstößel, bestehend aus einem äußeren kreisringförmigen Abschnitt, der konzentrisch und relativ beweglich zu diesem einen kreisförmigen Abschnitt einschließt, welcher unmittelbar mit dem Gaswechselventil kommuniziert, wobei der kreisringförmige Abschnitt im Bereich seines Bodens von wenigstens einem Großhubnocken und der kreisförmige Abschnitt im Bereich seines Bodens von einem Nieder- bzw. Nullhubnocken einer Nockenwelle beauf schlagbar ist und wobei im Tassenstößel Koppelmittel zur wahlweisen Kopplung seiner Abschnitte auf den Großhubnocken bzw. Entkopplung auf den Nieder- bzw. Nullhubnocken angeordnet sind.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Tassenstößel geht gattungsbildend aus der DE-OS 42 06 166 hervor. Nachteilig ist es bei diesem und weiteren aus dem Stand der Technik bekannten schaltbaren Tassenstößeln, daß deren Koppelmittel in zumindest eine Bewegungsrichtung über Hydraulikmittel beaufschlagt werden. Für eine Zulei tung des Hydraulikmittels zum Tassenstößel sind aufwendige zusätzliche Kanäle im entsprechenden Zylinderkopf erforderlich. Auch sind die Schaltzeiten der Koppelmittel stark vom Druck des Hydraulikmittels und dessen Temperatur abhängig. So kann es bei nicht ausreichendem Druck des Hydraulikmittels trotz ausgelöstem Schaltbefehl dazu kommen, daß die Koppelmittel nur unzureichend ihre gewünschte Endposition erreichen. Dies kann ungünstigstenfalls zur Bau teilzerstörung beziehungsweise zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen. Gleichfalls kann das Hydraulikmittel Späne oder ähnliche Verunreini gungen mit sich führen, die zum Verklemmen der entsprechenden Koppelmittel führen können. Ebenfalls erweist sich bei einer hydraulischen Ansteuerung der oben zitierten Koppelmittel eine aufwendige Sensorik zur Feststellung des Kurbelwellen- und/oder Nockenwellendrehwinkels als erforderlich.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Tassenstößel der vor beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfin dung Gegenstand der nachfolgenden Unteransprüche sind. Diesen Unteransprü chen können auch allein oder in Kombination mit weiteren Ansprüchen selb ständig schutzfähige Maßnahmen immanent sein.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verlagerung des Koppelmittels in Entkoppelrichtung durch ein mechanisches Stellmittel, das von einem der beaufschlagenden Nocken ausgeht und von einem Steuerschieber geführt ist, welcher durch bzw. entlang der Nockenwelle verläuft, sind mit einfachen Mitteln alle die Nachteile eliminiert, die eine hydraulische Beaufschlagung der Koppelmittel in zumindest eine ihrer Verlagerungsrichtungen mit sich bringt. Durch das mechanische zwangsweise Entriegeln der Koppelmittel können gleichmäßige Entkoppel- bzw. Koppelzeiten erzielt werden. Dadurch, daß das Stellmittel für die Koppelmittel durch einen der Nocken ragt, ist somit eine vom Drehwinkel der Nockenwelle abhängige Beaufschlagung der Koppelmittel geschaffen. Eine Erfassung der Hydraulikmitteltemperatur, des Hydraulikmittel druckes sowie des Kurbelwellen- und Nockenwellendrehwinkels entfällt.

Vorteilhaft ist es zudem- daß über einen einzigen Schaltbefehl und ein einziges Schaltmittel (beispielsweise ein Elektromagnet) für den Steuerschieber sämtliche Tassenstößel zum notwendigen Zeitpunkt geschaltet werden können.

Vorteilhaft ist es nach der Erfindung, das Koppelmittel als Zange bzw. zangen ähnlich zu fertigen. Dabei soll diese Zange mit Innenseiten ihrer Schenkel im Koppelfall auf den Großhubnocken in komplementäre Rastausnehmungen (beispielsweise Ringnuten) am Außenmantel des kreisförmigen Abschnitts eingreifen. Somit ist eine einfache mechanische Koppelmöglichkeit geschaffen, welche sich leicht lösen läßt. Ein äußeres Ende des Stellmittels soll beim kurzen Durchlauf des Stellmittels durch ein als Hohlkeil ausgebildetes Ende der Schen kel die Kopplung der Abschnitte aufheben.

Denkbar ist es an dieser Stelle auch, die Koppelmittel zum Entkoppelzweck über das Stellmittel radial so nach innen zu verlagern, daß sie vollständig im kreisförmigen Abschnitt verlaufen, wobei hier Außenseiten ihrer Schenkel als Eingriffsabschnitte zu betrachten wären.

In einem weiteren Unteranspruch ist es vorgeschlagen, den Steuerschieber durch eine zentrische Aufnahme der Nockenwelle (beispielsweise eine Boh rung) zu leiten und im Bereich des gegenüberliegenden Stellmittels mit einer Keilbahn zu versehen. Diese Keilbahn dient als Signalbahn für das Stellmittel und verlagert dieses in seine Entkoppelrichtung. Eine Rückverlagerung des Stellmittels ist nach der Erfindung über eine dieses umschließende Druckfeder oder ähnliches vorgeschlagen, die in dessen Bohrung befestigt ist.

Gemäß einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung soll das Stellmittel im Nieder- bzw. Nullhubnocken positioniert sein. Denkbar ist es jedoch auch, dieses durch den Großhubnocken zu führen.

Eine Rückstellung der Koppelmittel in ihre Koppelrichtung ist über die Kraft eines mechanischen Federmittels vorgeschlagen. Dieses kann beispielsweise aus Federdraht bestehen, der um Außenseiten der Schenkel gelegt ist. Denkbar sind an dieser Stelle jedoch auch noch weitere Beaufschlagungsformen für die Koppelmittel, wie beispielsweise ähnlich ausgebildete Federmittel, magnetische, elektromagnetische u. a..

Zusätzlich ist es vorgeschlagen, den Steuerschieber in zumindest eine Axialrich tung über ein elektromagnetisches Schaltventil oder eine ähnliche Beaufschla gungsform zu verlagern. Eine Rückstellung entgegen dieser Richtung kann über ein mechanisches Federmittel, jedoch auch elektromagnetisch oder allgemein servounterstützt erfolgen.

Schließlich ist es vorgeschlagen, das Stellmittel derartig in seinem Nocken anzuordnen, daß es mit seinem äußeren Ende dann in den Hohlkeil eingreift, wenn der Nocken in dessen Drehrichtung betrachtet mit einem Übergangs bereich seines Außenmantels vom Grundkreis zur Anlaufflanke in Kontakt zum Tassenstößel ist. Somit wird unmittelbar am Ende des jeweiligen Grundkreises die mechanische Verriegelung zwischen dem kreisringförmigen und dem kreisförmigen Abschnitt aufgehoben und sofort mit beginnendem Nockenhub vollzieht der kreisringförmige Abschnitt im Falle einer Entkopplung eine Relativ bewegung zum kreisförmigen Abschnitt. Hierzu reicht der kurzzeitige Entsperr befehl über das Stellmittel am Ende des Grundkreises.

Denkbar ist es auch, den kreisringförmigen Abschnitt im Falle seiner Entkopp lung in seiner nockenfernsten Position über die Koppelmittel wiederum mit dem kreisförmigen Abschnitt zu koppeln. Somit wäre dieser physisch vom Hub des oder der Großhubnocken getrennt und die Reibung reduziert. Dies könnte durch ein weiteres Stellmittel bewerkstelligt werden, welches den kreisringför migen Abschnitt am Ende seines maximalen Relativhubes verriegelt.

Vorteilhaft für eine gleichmäßige Belastung ist es, wenn der kreisringförmige Abschnitt im Bereich seines Bodens beidseitig (in Nockenwellenrichtung gese hen) von je einem Großhubnocken kontaktiert wird. Gleichfalls kann anstelle des Niederhubnockens ein Nullhubnocken eingesetzt werden, so daß das beaufschlagte Gaswechselventil bei Entkopplung des kreisringförmigen Ab schnitts vom kreisförmigen Abschnitt geschlossen bleibt und eine Ventilabschal tung realisiert werden kann.

Als Beaufschlagungsmittel für die Koppelmittel ist es ferner denkbar, in einer Umfangsnut des jeweiligen Nockens einen Ring spielbehaftet zu applizieren. Dieser kann exzentrisch, beispielsweise von außen, in den Hohlkeil verlagert werden.

Der Schutzumfang dieser Erfindung soll sich zwar insbesondere auf umschaltba re Tassenstößel erstrecken, jedoch können die erfindungsgemäß vorgeschlag enen Mittel in abgewandelter Form auch auf schaltbare Hebeltriebe übertragen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 3 offenbaren den erfindungsgemäßen Tassenstößel mit an greifenden Nocken in seinem gekoppelten Zustand, in drei Schnittansichten, wobei in Fig. 2 die Nocken in ihrem Grundkreiskontakt gezeigt sind.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen Schnittansichten wie eben genannt, jedoch mit angreifenden Nocken unmittelbar am Ende des Grundkreises und in das Koppel mittel einfahrendem Stellmittel, wobei die Abschnitte entkoppelt vorliegen.

Aus den Fig. 7 bis 9 gehen Ansichten wie vorher hervor, wobei in Fig. 8 ein Nockenspitzenkontakt gezeigt ist und der kreisringförmige Abschnitt maxi mal relativ zum kreisförmigen Abschnitt verlagert vorliegt.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Zum Aufbau:
Fig. 1 zeigt einen Tassenstößel 1, so wie er der Fachwelt von seinem prinzi piellen Aufbau her bekannt ist. Dieser ist auf unterschiedliche Hübe für wenig stens ein Gaswechselventil 2 umschaltbar ausgelegt. Er besteht aus einem äußeren kreisringförmigen Abschnitt 3, welcher konzentrisch und axial beweg lich zu diesem einen kreisförmigen Abschnitt 4 einschließt. Im Bereich seines Bodens 5 wird der kreisringförmige Abschnitt 3 von zwei Großhubnocken 6 kontaktiert. Der kreisförmige Abschnitt 4 hingegen wird im Bereich seines Bodens 7 von einem Niederhubnocken 8 beaufschlagt. Wie zu erkennen ist, wirkt der kreisförmige Abschnitt 4 unmittelbar auf das Gaswechselventil 2 im Hubsinn ein.

Im Bereich des Bodens 5 des kreisringförmigen Abschnitts 3 ist ein als Zange ausgebildetes Koppelmittel 9 angeordnet (siehe auch andere Figuren). Die Zange verläuft mit Innenseiten 10 ihrer Schenkel 11 um den kreisförmigen Abschnitt 4 herum. In einer Grundkreisphase der Nocken 6, 8 fluchten die Innenseiten 10 der Schenkel 11 zu einer komplementären Rastausnehmung 12, beispielsweise als Ringnut hergestellt, am Außenmantel 13 des kreisförmigen Abschnitts 4. Im Bereich eines Endes 14 sind die Schenkel 11 zu einem Hohl keil 15 zusammengeführt. Am gegenüberliegenden Ende 16 der Schenkel 11 werden diese in Koppelrichtung über ein Federmittel 17, hier aus Federdraht gefertigt, in Koppelrichtung beaufschlagt.

Gleichfalls verläuft, wie aus Fig. 4 näher zu entnehmen ist, in einer als Boh rung hergestellten Aufnahme 18 einer die Nocken 6, 8 tragenden Nockenwelle 19 ein Steuerschieber 20. Dieser weist im Bereich des Tassenstößels 1 eine Keilbahn 21 mit einem oberen und einem unteren Ende 22, 23 auf. Durch eine radial verlaufende Bohrung 24 des Niederhubnockens 6 erstreckt sich ein als Stift gefertigtes Stellmittel 25. Dieses verläuft mit seinem inneren Ende 26 auf der Keilbahn 21 und überragt den Niederhubnocken 8 im Bereich seines Außenmantels 27 genau so, daß es dann in den Hohlkeil (15) eingreift, wenn der Nocken (8) in dessen Drehrichtung betrachtet mit einem Übergangsbereich seines Außenmantels (27) vom Grundkreis zur Anlaufflanke in Kontakt zum Boden (7) ist.

Radial nach innen ist das Stellmittel 25 von einem Federmittel 28 wie einer Druckfeder beaufschlagt. Diese stützt sich radial nach innen an einem Bund 29 im Bereich des inneren Endes 26 ab und wirkt radial nach außen gegen einen Grund 30 einer Durchmessererweiterung 31 der Bohrung 24.

Gleichzeitig ist der Hohlkeil 15 mit einem in Nockenrichtung weisenden Ansatz 32 versehen. Mit dem Ansatz 32 kommuniziert bei jedem Nockenumlauf ein äußeres Ende 33 des Stellmittels 25.

Zur Funktion:
In den Fig. 1 bis 3 ist der Tassenstößel 1 auf den Hub der Großhubnocken 6 gekoppelt gezeigt. Dabei greifen die Schenkel 11 des Koppelmittels 9 in ihre Rastausnehmung 12 am kreisförmigen Abschnitt 4. Ist nun lediglich ein Teilhub des beaufschlagten Gaswechselventils 2 gewünscht, so wird der Steuerschieber 20, wie aus Fig. 4 näher ersichtlich, über einen nicht dargestellten Elektroma gneten oder ein ähnlich geeignetes Mittel in Pfeilrichtung verlagert. Dabei gleitet das innere Ende 26 des Stellmittels 25 auf der Keilbahn 21 relativ von ihrem unteren Ende 23 zum oberen Ende 22. Am Ende des Grundkreises des Niederhubnockens 8 greift das Stellmittel 25 mit seinem äußeren Ende 33 in den Hohlkeil 15 ein. Somit werden die Schenkel 11 im Maß einer Dicke des Stellmittels 25 radial nach außen verschwenkt. Innenseiten 10 der Schenkel 11 kommen außer Eingriff mit der Rastausnehmung 12 am kreisförmigen Abschnitt 4. Beim darauffolgenden Nockenhub (siehe Fig. 7 bis 9) ist somit der kreisringförmige Abschnitt 3 physisch vom kreisförmigen Abschnitt 4 getrennt. Der Abschnitt 3 vollzieht, wie in Fig. 7 zu erkennen, eine Relativbewegung zum kreisförmigen Abschnitt 4, wobei das Gaswechselventil 2 lediglich im Sinne des Niederhubnockens 8 öffnet. Ein weiteres Halten der Schenkel 11 in Entriegelungsrichtung entfällt mit fortschreitendem Relativhub.

Das Stellmittel 25 bleibt über den Steuerschieber 20 solang nach außen ver lagert, wie die Entkopplung aufgehoben bleiben soll. Zur Rückführung des Tassenstößels 1 an den Hub der Großhubnocken 6 wird der Steuerschieber 20 entgegen der Pfeilrichtung in Fig. 4 derart verlagert, daß das innere Ende 26 des Stellmittels 25 mit dem unteren Ende 23 des Steuerschiebers 20 kommuni ziert. Während eines anschließenden Grundkreisdurchlaufs der Nocken 6,8 fluchten wiederum die Schenkel 11 zu den Rastausnehmungen 12 und über die Kraft des Federmittels 17 werden die Schenkel 11 radial nach innen soweit ver lagert, daß ihre Innenseiten 10 formschlüssig in den Rastausnehmungen 12 verlaufen. Der Tassenstößel 1 folgt dem Hub der Großhubnocken 6.

Bezugszeichenliste

1

Tassenstößel

2

Gaswechselventil

3

kreisringförmiger Abschnitt

4

kreisförmiger Abschnitt

5

Boden

6

Großhubnocken

7

Boden

8

Niederhubnocken

9

Koppelmittel, Zange

10

Innenseite

11

Schenkel

12

Rastausnehmung

13

Außenmantel

14

Ende

15

Hohlkeil

16

Ende

17

Federmittel

18

Aufnahme

19

Nockenwelle

20

Steuerschieber

21

Keilbahn

22

oberes Ende

23

unteres Ende

24

Bohrung

25

Stellmittel

26

inneres Ende

27

Außenmantel, Niederhubnocken

28

Federmittel

29

Bund

30

Grund

31

Durchmessererweiterung

32

Ansatz

33

äußeres Ende

34

Außenseite

Claims

1. Auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil (2) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine umschaltbarer Tassenstößel (1), bestehend aus einem äußeren kreisringförmigen Abschnitt (3), der konzentrisch und relativ beweglich zu diesem einen kreisförmigen Abschnitt (4) einschließt, welcher unmittelbar mit dem Gaswechselventil (2) kommuniziert, wobei der kreisringför mige Abschnitt (3) im Bereich seines Bodens (5) von wenigstens einem Groß hubnocken (6) und der kreisförmige Abschnitt (4) im Bereich seines Bodens (7) von einem Nieder- bzw. Nullhubnocken (8) einer Nockenwelle (19) beauf schlagbar ist und wobei im Tassenstößel (1) Koppelmittel (9) zur wahlweisen Kopplung seiner Abschnitte (3, 4) auf den Großhubnocken (6) bzw. Entkopp lung auf den Nieder- bzw. Nullhubnocken (8) angeordnet sind, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Verlagerung der Koppelmittel (9) in ihre Entkoppelrich tung durch ein mechanisches Stellmittel (25) herstellbar ist, das sich radial durch wenigstens einen der Nocken (8 oder 6) erstreckt und von einem Steuerschieber (20) beaufschlagbar ist, welcher durch bzw. entlang der Nockenwelle (19) verläuft.

2. Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppel mittel (9) als den kreisförmigen Abschnitt (4) mit ihren Schenkeln (11) um fassende Zange oder zangenähnlich gefertigt sind, die mit Innenseiten (10) der Schenkel (11) im Koppelfall auf den Großhubnocken (6) in komplementäre Rastausnehmungen (12) am Außenmantel (1 3) des kreisförmigen Abschnitts (4) eingreifen, welche Rastausnehmungen (12) bevorzugt in einer Phase eines Kontaktes eines Grundkreises der Nocken (8, 6) zu den Schenkeln (11) fluchten, die an zumindest einem Ende (14) einen Hohlkeil (15) bilden, in welchen für den Entkoppelfall das Stellmittel (25) mit seinem radial äußeren Ende (33) während einer Drehbewegung der Nocken (8, 6) so einschwenkbar ist, das die Schenkel (11) im Maß einer Dicke des Endes (33) in ihre Öffnungsrichtung verschwenkt sind und die Rastausnehmungen (12) freigeben.

3. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nocken welle (19) eine zentrische Aufnahme (18) verläuft, durch die der Steuerschieber (20) gesteckt ist, welcher im Bereich des das Stellmittel (25) aufweisenden Nockens (8 oder 6) eine Keilbahn (21) besitzt, auf der ein radial inneres Ende (26) des Stellmittels (25) verläuft, wobei der Steuerschiebers (20) derartig axial verlagerbar ist, daß das Stellmittel (25) einerseits auf einem oberen Ende (22) der Keilbahn (21) für den Entkoppelfall und andererseits auf einem unteren Ende (23) der Keilbahn (21) für den Koppelfall verläuft.

4. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppel mittel (9) endseitig ihres Hohlkeils (15) in einen sich in Nockenrichtung er streckenden Ansatz (32) als Eingriffsabschnitt für das äußere Ende (33) des Stellmittels (25) übergehen.

5. Tassenstößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmittel (25) stiftähnlich hergestellt ist und in einer Bohrung (24) des jeweili gen Nockens (8 oder 6) verläuft, wobei es radial nach innen durch ein dieses umschließendes Federmittel (28) beaufschlagt ist, das im Bereich eines inneren Endes (26) des Stellmittel (25) gegen einen Bund (29) an diesem und radial nach außen an einem Grund (30) einer Durchmessererweiterung (31) der Bohrung (24) abgestützt ist, welcher Bund (29) von einer Aufnahme (18) für den Steuer schieber (20) ausgeht.

6. Tassenstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Stellmittel (25) im Nieder- bzw. Nullhubnocken (8) positio niert ist.

7. Tassenstößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beauf schlagung der Koppelmittel (9) in Koppelrichtung in ihre Rastausnehmungen (12) über die Kraft eines mechanischen Federmittels (17) hergestellt ist, das wahlweise aus Federdraht besteht, um Außenseiten (34) der Schenkel (11) gelegt ist und im Bereich eines dem Hohlkeil (15) gegenüberliegenden Endes (16) der Schenkel (11) verläuft.

8. Tassenstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer schiebers (20) in zumindest eine Axialrichtung über ein elektromagnetisches Schaltventil verlagerbar ist.

9. Tassenstößel nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmittel (25) derartig radial durch seinen Nocken (8 oder 6) verläuft, das es mit seinem äußeren Ende (33) dann in den Hohlkeil (15) eingreift, wenn der Nocken (8 oder 6) in dessen Drehrichtung betrachtet mit einem Übergangs bereich seines Außenmantels (27) vom Grundkreis zur Anlaufflanke in Kontakt zum Tassenstößel (1) ist.