DE19952909B4

DE19952909B4 - Schaltbares Abstützelement

Info

Publication number: DE19952909B4
Application number: DE19952909A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Haas; Joachim Dipl.-Ing. Seitz
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-11-03
Filing date: 1999-11-03
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: DE19952909A1; US6418894B1

Abstract

Schaltbares Abstützelement (1) für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (4), wobei in einer von einer zweiten, oberen Stirnseite (7) des Gehäuses (4) ausgehenden Bohrung (31) ein axial bewegliches Innenelement (5) verläuft, welches mit einem Kopf (6) die zweite Stirnseite (7) überragt und von einer Rückstellfeder (21) aus dem Gehäuse (4) heraus beaufschlagt ist, welche Rückstellfeder (21) das Abstützelement (1) in seinem oberen Abschnitt konzentrisch umschließt und an ihrem dem Kopf (6) zugewandten einen Ende (23) gegen einen in der Nähe des Kopfes (6) am Innenelement (5) befestigten Federteller (22) abgestützt ist, der als separates, dünnwandiges Blechteil ausgebildet ist, welcher an seinem Außenrand (24) in einen orthogonal zu diesem verlaufenden Ringkragen (25) übergeht, wobei die Rückstellfeder (21) an ihrem dem Kopf (6) abgewandten anderen Ende (27) gegen eine Ringabstützung (16) wirkt, welche Ringabstützung (16) als separates, außen am Gehäuse (4) verlaufendes sowie fest mit dem...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein schaltbares Abstützelement für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, wobei in einer von einer zweiten, oberen Stirnseite des Gehäuses ausgehenden Bohrung ein axial bewegliches Innenelement verläuft, welches mit einem Kopf die zweite Stirnseite überragt und von einer Rückstellfeder aus dem Gehäuse heraus beaufschlagt ist, welche Rückstellfeder das Abstützelement in seinem oberen Abschnitt konzentrisch umschließt und an ihrem dem Kopf zugewandten einen Ende gegen einen in der Nähe des Kopfes am Innenelement befestigten Federteller abgestützt ist, wobei die Rückstellfeder an ihrem dem Kopf abgewandten anderen Ende gegen eine Ringabstützung wirkt und wobei dem Gehäuse oder Innenelement ein radial verlagerbarer Koppelkolben zugeordnet ist, der in einer axial von einer ersten, unteren Stirnseite entferntesten Verlagerung des Innenelements zum Gehäuse abschnittsweise so in das andere Bauteil [Gehäuse oder Innenelement] verschiebbar ist, dass das Innenelement mit dem Gehäuse verriegelt ist.
Hintergrund der Erfindung
Als nächstkommender Stand der Technik wird das aus der DE 43 23 555 A1 hervorgehende Abstützelement betrachtet. Dessen Rückstellfeder wirkt mit ihrem einen Ende gegen eine Unterseite eines massiven Federtellers, der einteilig mit dem Innenelement an dessen Kopfbereich verbunden ist. Mit ihrem anderen Ende agiert die Rückstellfeder gegen einen massiven Ringabsatz, welcher einteilig mit einem Gehäuse des Abstützelements verbunden ist. Ein Koppelkolben sitzt in einer seitlichen Ausformung des unsymmetrisch ausgebildeten Gehäuses und kann für einen Koppelfall unter eine Unterseite des Innenelements verlagert werden. Die seitliche Ausformung des Gehäuses verläuft in einer Tasche des Zylinderkopfes. Ein hydraulisches Spielausgleichselement sitzt axial unterhalb, separat vom Gehäuse, in einer Führungsbohrung des Zylinderkopfes.
Nachteilig ist es bei dem vorgenannten Element, dass dieses relativ massiv baut, was sich negativ auf die oszillierenden Ventiltriebsmassen sowie ein Handling während eines Transports/einer Montage auswirkt. Bspw. ist der „obere” Federteller massiv ausgebildet und einteilig an das ebenfalls massive Innenelement angebunden. Gleiches gilt für den einteiligen, massiven Ringabsatz für die Rückstellfeder unten am Gehäuse. Gleichzeitig liegt die seitliche Ausformung des Gehäuses einteilig und massiv vor. Eine Großserienfertigung des Gehäuses ist durch dessen generelle sowie unsymmetrische Ausbildung erschwert. Zudem wird lateral relativ viel Bauraum im Zylinderkopf benötigt, wobei gleichzeitig aufwändige Änderungen am Zylinderkopf erforderlich sind. Ggf. kann aufgrund der ohnehin äußerst beengten Bauraumverhältnisse im Zylinderkopf ein derartiges Abstützelement nicht nachträglich implementiert werden. Außerdem wird festgestellt, dass das vorgenannte Abstützelement eine zu kurze Führungslänge im Zylinderkopf aufweist, so dass die bei Nockenhub vom Schlepphebel eingeleitete seitlichen Kräfte nur unzureichend aufgenommen werden können und das Innenelement eine erhöhte Kippneigung gegenüber dem Gehäuse hat.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Abstützelement der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile mit einfachen Mittel beseitigt sind. Insbesondere soll ein Abstützelement geschaffen werden, das einfach aufgebaut und herstellbar ist, leicht baut sowie gut im Zylinderkopf führbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gehäuse hohlzylindrisch ist, wobei der Federteller als separates, dünnwandiges Blechteil ausgebildet ist, welcher an seinem Außenrand in einen orthogonal zu diesem verlaufenden Ringkragen übergeht, wobei die Ringabstützung als separates, außen am Gehäuse verlaufendes sowie fest mit dem Gehäuses außen verbundenes Bauteil vorliegt, wobei das Gehäuses und das Innenelement wenigstens je eine radial verlaufende Bohrung haben, welche Bohrungen in der axial von der ersten Stirnseite entferntesten Verlagerung des Innenelements zum Gehäuses zueinander fluchten, wobei der Koppelkolben im Entkoppelzustand des Innenelements in der Bohrung des Innenelements verläuft und im Koppelzustand abschnittsweise in die Bohrung des Gehäuses verlagerbar ist und wobei die Bohrung des Gehäuses in der Ringabstützung angeordnet ist sowie zu einer Anschlussbohrung in der Ringabstützung, die einen Pfad zur Zuleitung von Hydraulikmittel vor den Koppelkolben bildet, fluchtet.
Durch die vorgeschlagene dünnwandige Ausbildung der wesentlichen Bauteile des Abstützelements besitzt es ein nur geringes Gewicht. Außerdem weist das Abstützelement eine relativ geringe Breite auf. Es kann weitestgehend in vorhandene Motorenkonzepte nachträglich integriert werden. Aufwändige Änderungen am Grunddesign erweisen sich als nicht notwendig.
Für den Federteller aus vorzugsweise dünnwandigem Blech sind nur geringe Fertigungskosten erforderlich. Durch dessen seitliche Führungsmöglichkeit über seinen Ringkragen in der Aufnahme des Zylinderkopfes, aber auch durch die Führungsmöglichkeit der Ringabstützung radial außen in der Aufnahme des Zylinderkopfes können hervorragend die vom Schlepphebel in den Druckkolben eingeleiteten Querkräfte aufgenommen und abgestützt werden. Der erfindungsgemäße Schlepphebel weist hierfür eine ausreichende Führungslänge im Zylinderkopf auf.
Der Ringkragen kann sich, je nach konstruktiver Ausführung des Abstützelements, in Richtung zur Aufnahme oder von dieser weg erstrecken. Außerdem ist die Ringabstützung nach der Erfindung auf einer Höhe zu der Bohrung des Gehäuses für den Koppelkolben positioniert. Somit kann die Ringabstützung als radiale Verlängerung der Bohrung des Gehäuses für den Koppelkolben benutzt werden.
Erfindungsbestandteil ist es zudem, dass der Koppelkolben in seiner Entkoppelposition vollständig in der Bohrung des Innenelements verläuft und für den Koppelfall abschnittsweise in die Bohrung des Gehäuses und somit auch in die Anschlussbohrung der Ringabstützung verlagert werden kann. Dessen Verschiebung geschieht in an sich bekannter Art und Weise in wenigstens eine Verlagerungsrichtung über Hydraulikmittel. Bevorzugt soll eine Rückstellung entgegen Hydraulikmitteldruck über Druckfederkraft bewerkstelligt werden.
Als Rückstellfeder (Druckfeder) kommt hauptsächlich eine Schrauben- bzw. ferner eine Spiralfeder in Betracht. Denkbar ist es auch eine Verwendung mehrerer, ineinander geschachtelter Druckfedern.
Der Ringkragen, aber auch die die Ringabstützung können über an sich bekannte Verbindungsmaßnahmen wie Schnappen oder Schweißen oder ferner durch Löten, Clipsen oder Einpressen mit dem Innenelement bzw. dem Gehäu se verbunden sein. Ebenfalls können separate Elemente wie beispielsweise Sicherungsringe zur Lagefixierung vorgesehen sein.
Bevorzugt soll das Gehäuse aus einem tiefgezogenen Blechwerkstoff bestehen. Diese Maßnahme wirkt sich hervorragend auf die Fertigungskosten aus und senkt die Masse des Abstützelements.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn in das Innenelement ein hydraulisches Spielausgleichselement integriert wird. Dieses ist hier axial oberhalb der Bohrung für den Koppelkolben positioniert und hat einen vorzugsweise separat ausgebildeten Pfad zu Zuleitung von Hydraulikmittel gegenüber dem Pfad zur Zuleitung des Hydraulikmittels zum Koppelkolben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erklärt. Es zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Abstützelement.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figur offenbart ein erfindungsgemäßes Abstützelement 1. Dieses ist in eine Aufnahme eines Zylinderkopfes einbaubar.
Das Abstützelement 1 besteht im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 4, in dessen Bohrung axial beweglich ein Innenelement 5 gesteckt ist. Das Innenelement 5 hat einen bohrungsfernen Kopf 6. Auf diesem Kopf 6 ist ein Ende eines zeichnerisch nicht dargestellten Schlepphebels abgestützt.
Der Kopf 6 überragt eine zweite Stirnseite 7 des Gehäuses 4 zumindest geringfügig. Des Weiteren hat das Gehäuse 4 eine erste Stirnseite 8. Diese ist hier geschlossen ausgebildet und verläuft bei Einbau in der Aufnahme des Zylin derkopfes. Sie kann jedoch selbstverständlich auch kreisringförmig offen hergestellt sein. In das Innenelement 5 ist ein an sich bekanntes hydraulisches Spielausgleichselement 9 integriert. Dabei ist der Kopf 6 Bestandteil eines Druckkolbens 10 des Spielausgleichselements 9, welcher Hydraulikmittel einschließt.
Axial unterhalb des Spielausgleichselements 9 hat das Innenelement 5 eine radial verlaufende Bohrung 11. In dieser Bohrung 11 sitzt ein Koppelkolben 12. Dieser Koppelkolben 12 ist radial nach außen über die Kraft einer Druckfeder 13 beaufschlagt. Zu der Bohrung 11 fluchtet in der hier gezeigten axialen Verschiebeposition von Innenelement 5 zu Gehäuse 4 eine Bohrung 14 im Gehäuse 4. Somit sind das Innenelement 5 und das Gehäuse 4 physisch miteinander gekoppelt. Der auf dem Kopf 6 während eines Betriebes dann aufliegende Schlepphebel verschwenkt in üblicher Art und Weise. Ein vom Schlepphebel beaufschlagtes Gaswechselventil vollzieht einen Normalhub.
Eine Rückstellung des Koppelkolbens 12 in Richtung zur Bohrung 11 ist über Hydraulikmittel vorgesehen. Dieses kann über den separaten Pfad 15 zugeleitet werden, der in einer später zu erläuternden Ringabstützung 16 eingebaut ist. Diese Ringabstützung 16 ist somit auf der Höhe des Koppelkolbens 12 positioniert.
Diametral dem Koppelkolben 12 gegenüberliegend ist eine Verdrehsicherung 17 appliziert. Diese kann jedoch selbstverständlich auch auf einem anderen Höhenabschnitt des Abstützelements 1 angeordnet sein. Die Verdrehsicherung 17 ist ebenfalls kolbenähnlich gefertigt. Sie verläuft radial außen in der Ringabstützung 16 und erstreckt sich durch eine Öffnung 18 im Gehäuse 4 in eine Längsnut 19 am Innenelement 5.
Wie sich der Fachmann ebenfalls der Figur entnehmen kann, ist in der Verdrehsicherung 17 ein weiterer Pfad 20 vorgesehen. Dieser Pfad 20 dient einer separaten Zuleitung von Hydraulikmittel zum Spielausgleichselement 9 in an sich bekannter Art und Weise. Dem Fachmann ist klar, dass dieser Pfad 20 auch an einer beliebig anderen Stelle am Abstützelement 1 zum Spielausgleichselement 9 geleitet werden kann.
Eine Rückstellfeder 21 (Druckfeder) umschließt bei dieser Ausgestaltung vollständig das Innenelement 5. Letztgenanntes hat im Bereich des Kopfes 6 einen Federteller 22, gegen welchen die Druckfeder 21 mit ihrem einen Ende 23 angelegt ist. Dieser Federteller 22 besteht aus einem dünnwandigen Blechwerkstoff, der an seinem Außenrand 24 in einen orthogonal zum Federteller 22 verlaufenden Ringkragen 25 übergeht. Über diesen Ringkragen 25 ist das Innenelement 5 in einem entsprechenden Durchmesserabschnitt der Aufnahme des Zylinderkopfes längs führbar. Wie zu erkennen ist, ist der Federteller 22 hier über eine einfache Schnappverbindung 26 mit dem Innenelement 5 ortsfest verbunden.
Im Bereich ihres anderen Endes 27 liegt die Druckfeder 21 auf der Ringabstützung 16. Diese Ringabstützung 16 ist mit dem Gehäuse 4 fest verbunden. Durch die vorgenannte Ausbildung kann das Innenelement 5 im entkoppelten Zustand den Schlepphebel bei ablaufender Nockenflanke stets in Nockenkontakt halten. Dadurch, dass die Druckfeder 21 mit dem Innenelement 5 ineinander geschachtelt ist, liegt ein relativ niedrig bauendes Abstützelement 1 vor. Insbesondere dann, wenn das Abstützelement 1 mit dem hydraulischen Spielausgleichselement 9 versehen ist, erweisen sich die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen als sinnvoll.
Die Aufnahme im Zylinderkopf hat somit ihren größten Durchmesser im oberen Bereich für den Außenrand 24 des Federtellers 22 (Ringkragen 25). Einen mittleren Durchmesser weist sie im Bereich eines Außenmantels 28 der Ringabstützung 16 auf. Den geringsten Durchmesser hat sie im unteren Bereich des Gehäuses 4. Somit erfährt das Abstützelement 1 eine hervorragende Befestigung im Zylinderkopf 3 und zum andern ist es in der Lage, die während des Betriebes des Ventiltriebs in dieses geleiteten Querkräfte aufzunehmen.

1: Abstützelement
2: nicht vergeben
3: nicht vergeben
4: Gehäuse
5: Innenelement
6: Kopf
7: zweite Stirnseite
8: erste Stirnseite
9: hydraulisches Spielausgleichselement
10: Druckkolben
11: Bohrung
12: Koppelkolben
13: Druckfeder
14: Bohrung
15: Pfad
16: Ringabstützung
17: Verdrehsicherung
18: Öffnung
19: Längsnut
20: Pfad
21: Rückstellfeder
22: Federteller
23: eines Ende
24: Außenrand
25: Ringkragen
26: Schnappverbindung
27: anderes Ende
28: Außenmantel
29: Anschlussbohrung
30: Einsatzteil
31: Bohrung Gehäuse

Claims

Schaltbares Abstützelement (1) für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (4), wobei in einer von einer zweiten, oberen Stirnseite (7) des Gehäuses (4) ausgehenden Bohrung (31) ein axial bewegliches Innenelement (5) verläuft, welches mit einem Kopf (6) die zweite Stirnseite (7) überragt und von einer Rückstellfeder (21) aus dem Gehäuse (4) heraus beaufschlagt ist, welche Rückstellfeder (21) das Abstützelement (1) in seinem oberen Abschnitt konzentrisch umschließt und an ihrem dem Kopf (6) zugewandten einen Ende (23) gegen einen in der Nähe des Kopfes (6) am Innenelement (5) befestigten Federteller (22) abgestützt ist, der als separates, dünnwandiges Blechteil ausgebildet ist, welcher an seinem Außenrand (24) in einen orthogonal zu diesem verlaufenden Ringkragen (25) übergeht, wobei die Rückstellfeder (21) an ihrem dem Kopf (6) abgewandten anderen Ende (27) gegen eine Ringabstützung (16) wirkt, welche Ringabstützung (16) als separates, außen am Gehäuse (4) verlaufendes sowie fest mit dem Gehäuse (4) außen verbundenes Bauteil vorliegt, wobei das Gehäuse (4) und das Innenelement (5) wenigstens je eine radial verlaufende Bohrung (14, 11) haben, die in einer axial von einer ersten, unteren Stirnseite (8) des Gehäuses (4) entferntesten Verlagerung des Innenelements (5) zum Gehäuse (4) zueinander fluchten, wobei in der wenigstens einen Bohrung (11) des Innenelements (5) ein Koppelkolben (12) im Entkoppelzustand angeordnet ist, welcher abschnittsweise so in die wenigstens eine Bohrung (14) des Gehäuses (4) verlagerbar ist, dass das Innenelement (5) in dem Gehäuse (4) verriegelt ist und wobei die Bohrung (14) des Gehäuses (4) in der Ringabstützung (16) angeordnet ist sowie zu einer An schlussbohrung (29) in der Ringabstützung (16), die einen Pfad (15) zur Zuleitung von Hydraulikmittel vor den Koppelkolben (12) bildet, fluchtet.
Abstützelement nach Anspruch 1, wobei im Innenelement (5) ein hydraulisches Spielausgleichselement (9) angeordnet ist und der Kopf (6) des Innenelements (5) Bestandteil eines Druckkolbens (10) des Spielausgleichselements (9) ist, wobei die Bohrung (11) für den Koppelkolben (12) im Innenelement (5) axial unterhalb des Spielausgleichselements (9) positioniert ist.
Abstützelement nach Anspruch 2, wobei im Abstützelement (1) hydraulisch getrennte Pfade (20, 15) zum Spielausgleichselement (9) und zum Koppelkolben (12) führen, wobei der Pfad (20) zum Spielausgleichselement (9) durch eine Verdrehsicherung (17) verläuft, die als Stift ausgebildet ist, der sich von der Ringabstützung (16) radial nach innen durch eine Öffnung (18) des Gehäuses (4) in eine Längsnut (19) des Innenelements (5) erstreckt.
Abstützelement nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (4) aus einem spanlos gefertigten, dünnwandigen Blechwerkstoff besteht, wobei dessen eine erste Stirnseite (8) geschlossen ausgeführt ist.
Abstützelement nach Anspruch 1, wobei der Federteller (22) durch eine Schnapp- oder Schweißverbindung (26) oder durch eine Axialsicherung wie einen Sicherungsring mit dem Innenelement (5) verbunden ist.