DE19914046A1

DE19914046A1 - Als Kipp- oder Schwinghebel ausgebildeter Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19914046A1
Application number: DE1999114046
Authority: DE
Inventors: Michael Haas; Dieter Schmidt; Walter Speil
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-03-27
Filing date: 1999-03-27
Publication date: 2000-09-28

Abstract

Vorgeschlagen ist ein als Kipphebel ausgebildeter Nockenfolger (7) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, der auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil (9) koppelbar ausgelegt ist. Ein Druckkolben (10) ist axial beweglich innerhalb einer Aufnahme (11) des Nockenfolgers (7) gelagert. Er überragt eine Unterseite (6) des Nockenfolgers (7) in Ventilrichtung. Ein als Druckfeder (30) hergestelltes Rückstellmittel für den Druckkolben (10) umschließt diesen im Bereich der Unterseite (6). Die Druckfeder (30) ist einenends an der Unterseite (6) und andererends an einer ventilseitigen Abstützung (31) des Druckkolbens (10) gelagert. Des weiteren verlaufen Koppelmittel (17) zur Kopplung auf die unterschiedlichen Hübe innerhalb des Nockenfolgers (7) in dessen Längsrichtung. DOLLAR A Besonderer Vorteil der Erfindung ist es, daß der schaltbare Nockenfolger (7) nur den Bauraum bisherig nicht schaltbarer Nockenfolger, insbesondere in ventilferne Richtung, beansprucht.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen als Kipp- oder Schwinghebel ausgebildeten Nockenfol ger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit einem auf einer Achse lagerba ren Schwenkzentrum, welcher Nockenfolger auf unterschiedliche Hübe für wenig stens ein Gaswechselventil koppelbar ist und im Bereich eines Endes seiner dem Gaswechselventil zugewandten Unterseite einen in Richtung einer Stößelstange bzw. des Gaswechselventils in einer Aufnahme des Nockenfolgers verschieblichen Druckkolben mit einer Anlage für die Stößelstange bzw. das Gaswechselventil aufweist, welcher Druckkolben zumindest mittelbar mit einem in einer Laufbahn im Nockenfolger und einer Laufbahn im Druckkolben verlagerbaren Koppelmittel zur Kopplung der unterschiedlichen Hübe kommuniziert, welche Laufbahnen in einer Grundkreisphase eines den Nockenfolger beaufschlagenden Nockens zueinander fluchten, wobei der Druckkolben von wenigstens einer Druckfeder beaufschlagt ist, welche Druckfeder einenends am Nockenfolger abgestützt ist und anderenends den Druckkolben in Richtung zur Stößelstange bzw. zum Gaswechselventil beauf schlagt.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Nockenfolger ist aus der DE-A 196 08 651, Fig. 1, vorbekannt. Nachteilig ist es bei diesem Nockenfolger, daß er an seiner Oberseite, im Be reich dessen Aufnahme für den Druckkolben, einen erheblichen Bauraum zur Unterbringung eines Rückstellmittels für den Druckkolben (Druckfeder) benö tigt. Durch diese Maßnahme baut der Ventiltrieb mit dem gattungsgemäßen Nockenfolger in ventilferne Richtung relativ hoch, was sich ungünstig auf die Gesamtbauhöhe der Brennkraftmaschine auswirkt. Des weiteren läßt sich ein solcher Nockenfolger nur mit relativ großem Bauaufwand fertigen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nockenfolger der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei welchem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnen den Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach ist der Druckkolben an seinem die Unterseite des Nockenfolgers überragenden Bereich zumindest abschnittsweise bzw. weitestgehend voll ständig von der Druckfeder umschlossen, welche Druckfeder ihre nockenfolger seitige Abstützung an der Unterseite des Nockenfolgers und ihre druckkolbenseiti ge Abstützung an einem hebelfernen Abschnitt des Bereichs des Druckkolbens erfährt.

Durch diese Maßnahmen ist mit einfachen Mitteln ein auf unterschiedliche Noc kenhübe, beispielsweise Null-Hub und Vollhub bzw. Null-Hub und Teilhub, koppel barer Nockenfolger geschaffen, der nur eine geringe Bauhöhe beansprucht und gleichzeitig einfach zu fertigen ist. Dadurch, daß die Druckfeder als Rückstellmittel für den Druckkolben auf die Ventilseite verlagert wurde, wird kein zusätzlicher Bau raum im Bereich der Oberseite des Nockenfolgers benötigt.

In Konkretisierung der Erfindung soll der Druckkolben mit seiner der Anlage abge wandten Stirnseite und in dessen gekoppeltem Zustand nicht bzw. nur geringfügig über die Oberseite des Nockenfolgers ragen. Denkbar ist es auch, den Druckkol ben so in dessen Aufnahme zu integrieren, daß er bei seinem Entkoppelhub nicht die Oberseite des Nockenfolgers schneidet. Die vorgenannten Maßnahmen leisten einen zusätzlichen Beitrag zur Bauraumminimierung im Zylinderkopfbereich.

Zweckmäßigerweise sollen sich die Laufbahnen für das Koppelmittel in Längs richtung des Nockenfolgers erstrecken und zumindest weitestgehend innerhalb des Nockenfolgers verlaufen. Somit kann auf Grundgeometrien von Nockenfolgern zurückgegriffen werden, die ohnehin schon vorhanden sind. Denkbar ist es jedoch auch, die Laufbahnen orthogonal zur Längserstreckung des Nockenfolgers zu positionieren. Hier muß jedoch beachtet werden, daß der Nockenfolger in diesem Fall deutlich breiter baut.

Ein weiterer Unteranspruch betrifft die zweckmäßige Ausgestaltung der Koppel mittel. Demnach sollen diese als Schieberpaket hergestellt sein, bestehend aus drei Einzelschiebern. Eine Verlagerung der Koppelmittel ist dabei in ihre Entkop pelposition über Hydraulikmitteldruck und in ihre Koppelstellung über Druckfeder kraft vorgesehen. - Denkbar ist an dieser Stelle jedoch auch eine Umkehrung des eben genannten Prinzips .- Durch das Schieberpaket erfolgt im Koppelfall eine formschlüssige Verbindung des Druckkolbens mit dem Nockenfolger an zwei dia metral gegenüberliegenden Stellen. Somit ist die Gefahr eines Verkantens des Druckkolbens in seiner Aufnahme, im Gegensatz zum beschreibungseinleitend kritisierten Stand der Technik, deutlichst minimiert.

Anstatt der vorgeschlagenen Druckfedern können auch weitere druckausübende Mittel, wie beispielsweise Magnete, Pneumatikmittel, Hydraulikmittel und ähnliches vorgesehen sein.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, das Schieberpaket mit Hydrau likmittel zu versorgen, welches durch einen Pfad geleitet wird, der ausgeht von einer Bohrung des Schwenkzentrums und zu einem Druckraum vor dem dritten Schieber führt. Es wäre jedoch auch eine Ausgestaltung denkbar, bei welcher das benötigte Hydraulikmittel über die Stößelstange bzw. das Gaswechselventil oder eine separate, mit dem Nockenfolger verbundene Leitung herangeführt wird. Im Fall einer Heranleitung des Hydraulikmittels aus der Bohrung des Schwenkzen trums, soll das Hydraulikmittel entlang der Achse geführt werden, auf welcher der Nockenfolger schwenkbeweglich gelagert ist.

Eine einfache Maßnahme einer Ausbildung der druckkolbenseitigen Abstützung für die Druckfeder des Druckkolbens ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach soll diese Abstützung als Ringansatz ausgebildet sein, der einteilig mit dem Ringkolben verbunden ist. Denkbar sind an dieser Stelle jedoch auch sepa rate Maßnahmen, wie solche durch Anschweißen, Clipsen und ähnliche Verfahren erzielte.

Schließlich ist es vorgesehen, in den Druckkolben ein hydraulisches Spielaus gleichselement einzubauen. Dabei kann ein Gehäuse des Spielausgleichsele ments fest in einer Bohrung des Druckkolbens eingebaut sein. Es ist jedoch auch vorgeschlagen, den Druckkolben einteilig mit dem Gehäuse des Spielausgleichs elements auszubilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 offenbart in einer schematischen Ansicht einen Stößel stangenventiltrieb, mit Kipphebel und Gaswechselventil;

Fig. 2 einen als Kipphebel ausgebildeten Nockenfolger in Seiten ansicht, bei welchem der verschiebliche Druckkolben mit dem Gaswechselventil kommuniziert und

Fig. 3 den Nockenfolger nach Fig. 2, hier jedoch wirkt der ver schiebliche Druckkolben im Nockenfolger mit der Stößel stange zusammen.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Der in Fig. 1 gezeigte Ventiltrieb 1 besteht aus einer unten liegenden Noc kenwelle 2, die auf einen Stößel 3 im Hubsinn einwirkt. Einenends mit dem Stößel 3 verbunden ist eine Stößelstange 4, die anderenends auf ein Ende 5 einer Unterseite 6 eines als Kipphebel ausgebildeten Nockenfolgers 7 einwirkt. Im Bereich seines anderen Endes 8 wirkt der Nockenfolger 7 mit seiner Unter seite 6 auf ein Gaswechselventil 9 im Hubsinn ein.

Zu den Fig. 2 und 3:
Im Bereich seines einen Endes 8 besitzt der Nockenfolger 7 einen Druckkolben 10. Dieser Druckkolben 10 verläuft in einer Aufnahme 11 des Nockenfolgers 7, die sich durch diesen in Ventilrichtung erstreckt. Der Druckkolben 10 überragt dabei die Aufnahme 11 in Ventilrichtung mit einem erheblichen Teil eines Be reichs 12 seines Außenmantels. Er besitzt auf der Ventilseite eine hier schwenkbewegliche Anlage 13 für ein Ende des Gaswechselventils 9.

Der Nockenfolger 7 ist in seiner gekoppelten Position gezeigt. Dabei erstrec ken sich in dessen Längsrichtung zwei Laufbahnen 14, 15. Die Laufbahn 14 ist zweigeteilt hergestellt und besteht aus einem ersten Teil 14a, auf einer Seite einer Stirnseite 16 des Nockenfolgers 7. Ein zweiter Teil 14b verläuft diametral dem ersten Teil 14a gegenüberliegend. Die Laufbahn 15 erstreckt sich als Durchgangsbohrung durch den Druckkolben 10.

In den Laufbahnen 14, 15 verläuft ein Koppelmittel 17. Das Koppelmittel 17 ist hier als Schieberpaket hergestellt, bestehend aus Schiebern 17a, 17b, 17c. Der erste Schieber 17a verläuft in der Laufbahn 14a, der zweite Schieber 17b in der Laufbahn 14b und der dritte Schieber 17c in der Laufbahn 15. Mit seiner inneren Stirnfläche 18 grenzt der Schieber 17a an eine äußere Stirnfläche 19 des Schiebers 17c. Dieser Schieber 17c wiederum ist mit seiner weiteren Stirn fläche 20 in Kontakt mit einer inneren Stirnfläche 21 des Schiebers 17b.

Eine äußere Stirnfläche 22 des Schiebers 17b begrenzt einen Druckraum 23 für Hydraulikmittel. Dieser Druckraum 23 ist von einem Pfad 24 zur Zuleitung des Hydraulikmittels geschnitten. Der Pfad 24 geht von einer Bohrung 25 eines Schwenkzentrums 26 des Nockenfolgers 7 aus.

Der erste Schieber 17a ist in Koppelrichtung über die Kraft einer Druckfeder 27 beaufschlagt. Des weiteren ist der dritte Schieber 17c ebenfalls von einer Druckfeder 28 umschlossen. Diese Druckfeder 28 wirkt auf diesen und somit auch auf den zweiten Schieber 17b in Entkoppelrichtung ein, ist jedoch schwä cher dimensioniert als die Druckfeder 27.

Zur Verlagerung des Schieberpaketes 17a, 17b, 17c für den gewünschten Entkop pelfall wird im Grundkreis des beaufschlagenden Nockens der Druckraum 23 derartig mit einem Druck an Hydraulikmittel aus dem Pfad 24 gespeist, daß das Schieberpaket 17a, 17b, 17c in Richtung zur Laufbahn 14a verlagert wird. Dabei sollen die Stirnflächen 20, 21 und 18, 19 unmittelbar an der Aufnahme 11 ver laufen. Mit darauffolgendem Nockenhub vollzieht der Druckkolben 10 eine Re lativbewegung zum Nockenfolger 7 und das betreffende Gaswechselventil 9 bleibt somit geschlossen.

Wie den Fig. 2, 3 zu entnehmen ist, überragt der Druckkolben 10 mit seiner der Anlage 13 abgewandten Stirnseite 29 im gekoppelten Zustand den Noc kenfolger 7 lediglich geringfügig.

Der Bereich 12 des Druckkolbens 10, welcher die Unterseite 6 in Ventilrichtung überragt, ist von einer Druckfeder 30 umschlossen. Diese Druckfeder 30 stützt sich einenends an der Unterseite 6 ab und wirkt anderenends auf eine Abstüt zung 31, die hier als mit dem Druckkolben 10 verbundener Ringansatz herge stellt ist. Durch diese Druckfeder 30 ist in jedem Betriebszustand des Nocken folgers 7 dessen triebliche Anlage am Gaswechselventil 9 garantiert. Durch die Druckfeder 30 wird der Nockenfolger 7 in dessen entkoppeltem Zustand und bei ablaufender Nockenflanke an dieser ablaufenden Nockenflanke sozusagen gehalten.

Zusätzlich kann der Fachmann sich den Fig. 2, 3 entnehmen, daß in den Druckkolben 10 ein hydraulisches Spielausgleichselement 32 eingebaut ist. Dieses ist hier fest in einer Bohrung 33 des Druckkolbens 10 angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, ein Gehäuse 34 des Spielausgleichselements 32 einteilig mit dem Druckkolben 10 herzustellen. Die Anlage 13 ist Bestandteil des Ge häuses 34 des Spielausgleichselements 32.

Die Fig. 3 offenbart den Nockenfolger 7 nach Fig. 2. Einziger Unterschied ist hier, daß der Druckkolben 10, die Koppelmittel 17 und die Laufbahnen 14, 15 im Bereich des weiteren Endes 5 des Nockenfolgers 7 angeordnet sind. Dieses weitere Ende 5 wird von der Stößelstange 4 beaufschlagt.

Selbstverständlich bezieht sich der Schutzbereich dieser Erfindung auch auf einen als Schwinghebel ausgebildeten Nockenfolger 7, hier wäre der prinzipi elle Aufbau nach Fig. 2 heranzuziehen.

Liste der Bezugszahlen

1

Ventiltrieb

2

Nockenwelle

3

Stößel

4

Stößelstange

5

Ende

6

Unterseite

7

Nockenfolger

8

anderes Ende

9

Gaswechselventil

10

Druckkolben

11

Aufnahme

12

Bereich

13

Anlage

14

Laufbahn (a, b)

15

Laufbahn

16

Stirnseite

17

Koppelmittel

17

a Schieber

17

b Schieber

17

c Schieber

18

innere Stirnfläche

19

äußere Stirnfläche

20

Stirnfläche

21

innere Stirnfläche

22

äußere Stirnfläche

23

Druckraum

24

Pfad

25

Bohrung

26

Schwenkzentrum

27

Druckfeder

28

Druckfeder

29

Stirnseite

30

Druckfeder

31

Abstützung

32

hydraulisches Spielaus gleichselement

33

Bohrung

34

Gehäuse

35

Oberseite

36

Stirnseite

Claims

1. Als Kipp- oder Schwinghebel ausgebildeter Nockenfolger (7) eines Ventiltriebs (1) einer Brennkraftmaschine mit einem auf einer Achse lagerbaren Schwenk zentrum (26), welcher Nockenfolger (7) auf unterschiedliche Hübe für wenig stens ein Gaswechselventil (9) koppelbar ist und im Bereich eines Endes (5 oder 8) seiner dem Gaswechselventil (9) zugewandten Unterseite (6) einen in Richtung einer Stößelstange (4) bzw. des Gaswechselventils (9) in einer Auf nahme (11) des Nockenfolgers (7) verschieblichen Druckkolben (10) mit einer Anlage (13) für die Stößelstange (4) bzw. das Gaswechselventil (9) aufweist, welcher Druckkolben (10) zumindest mittelbar mit einem in einer Laufbahn (14) im Nockenfolger (7) und einer Laufbahn (15) im Druckkolben (10) verlagerba ren Koppelmittel (17) zur Kopplung der unterschiedlichen Hübe kommuniziert, welche Laufbahnen (14, 15) in einer Grundkreisphase eines den Nockenfolger (7) beaufschlagenden Nockens zueinander fluchten, wobei der Druckkolben (10) von wenigstens einer Druckfeder (30) beaufschlagt ist, welche Druckfeder (30) einenends am Nockenfolger (7) abgestützt ist und anderenends den Druckkolben (10) in Richtung zur Stößelstange (4) bzw. zum Gaswechselventil (9) beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (10) an sei nem die Unterseite (6) des Nockenfolgers (7) überragenden Bereich (12) zu mindest abschnittsweise bzw. weitestgehend vollständig von der Druckfeder (30) umschlossen ist, welche Druckfeder (30) ihre nockenfolgerseitige Abstüt zung an der Unterseite (6) des Nockenfolgers (7) und ihre druckkolbenseitige Abstützung (31) an einem hebelfernen Abschnitt des Bereichs (12) des Druck kolbens (10) erfährt.

2. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbah nen (14, 15) für das Koppelmittel (17) sich in Längsrichtung des Nockenfolgers (7) erstrecken und zumindest weitestgehend innerhalb des Nockenfolgers (7) verlaufen.

3. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppel mittel (17) als Schieberpaket hergestellt ist, bestehend aus insgesamt drei Schiebern (17a, 17b, 17c), von denen der erste Schieber (17a) im ungekoppelten Zustand des Druckkolbens (10) in einem ersten Teil (14a) der Laufbahn (14) im Nockenfolger (7) derart sitzt, daß er mit seiner inneren Stirnfläche (18) unmit telbar an die Aufnahme (11) grenzt, welcher erste Teil (14a) einer Stirnseite (16 oder 36) des Nockenfolgers (7) benachbart ist und welcher erste Schieber (17a) in Richtung zur Laufbahn (15) des Druckkolbens (10) über wenigstens eine Druckfeder (27) beaufschlagt ist, wobei der dritte Schieber (17c) in dem ungekoppelten Zustand über die gesamte Länge der Laufbahn (15) des Druck kolbens (10) verläuft, welcher dritte Schieber (17c) von wenigstens einer die sen umschließenden und in Richtung zum ersten Schieber (17a) beaufschla genden Druckfeder (28) umschlossen ist und wobei der zweite Schieber (17b) in dem ungekoppelten Zustand in einem zweiten, dem ersten Teil (14a) diame tral gegenüberliegenden Teil (14b) der Laufbahn (14) des Nockenfolgers (7) derartig sitzt, daß er mit seiner inneren Stirnfläche (21) unmittelbar an die Auf nahme (11) angrenzt und welcher zweite Schieber (17b) an seiner äußeren Stirnfläche (22) einen Druckraum (23) für Hydraulikmittel begrenzt, über wel ches Hydraulikmittel das Schieberpaket (17a,b,c) in Koppelrichtung verlager bar ist.

4. Nockenfolger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (23) von einem Pfad (24) zur Zuleitung des Hydraulikmittels geschnitten ist, der ausgeht von einer Bohrung (25) des Schwenkzentrums (26).

5. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckkol benseitige Abstützung (31) für die Druckfeder (30) als mit dem Druckkolben (10) verbundener Ringansatz ausgebildet ist.

6. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druck kolben (10) ein hydraulisches Spielausgleichselement (32) eingebaut ist.

7. Nockenfolger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (34) des Spielausgleichselements (32) einteilig mit dem Druckkolben (10) ver bunden ist.