DE4327905B4 - Stößelvorrichtung für variable Hubsteuerungen eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Stößelvorrichtung für variable Hubsteuerungen eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, umfassend:
einen maschinenseitig geführten Ring-Stößel (3) zur Einwirkung gleicher, auf einer Welle beabstandet angeordneter Steuernocken mit einer einem ersten Ventilhub entsprechenden Kontur,
einen im Ring-Stößel (3) geführten Zentralstößel (5), der von einem gesonderten Steuernocken mit einer einem zweiten Ventilhub entsprechenden Kontur beaufschlagt wird,
wobei der Zentralstößel (5) und der Ring-Stößel (3) durch hydraulisch gegen Zugfederkraft verlagerbare Sperrkolbenn (6) miteinander verriegelbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Sperrkolben (6) am Außenumfang eine Ausnehmung (10) und eine sich in seiner axialen Richtung erstreckende, an die Ausnehmung (10) angrenzende Führungsrinne (11) aufweist und
ein in einem schräg zur Bewegungsrichtung des Sperrkolbens (6) im Zentralstößel (5) ausgebildeten Kanal angeordnetes, federbelastetes Rückhalte-Mittel (8) vorgesehen ist,
das bis zum Erreichen eines vorbestimmten hydraulischen Schaltdruckes am Sperrkolben (6) in die Ausnehmung (10) eingreift und nach Erreichen dieses Schaltdruckes durch die Bewegung des Sperrkolbens...

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine nach Oberbegriffs-Merkmalen des Patentanspruches 1 gestaltete Stößelvorrichtung.
• Eine derartige Stößelvorrichtung zur Erzielung unterschiedlich fest vorgegebener Ventilhübe ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 93 06 685 U1 bekannt. Diese bekannte Stößelvorrichtung umfasst einen maschinenseitig geführten Ring-Stößel zur Einwirkung von zwei konturgleichen, auf einer Welle beabstandet angeordneten Steuernocken eines ersten Ventilhubes und einen in diesem Ring-Stößel geführten, von einem gesonderten Steuernocken eines zweiten Ventilhubes beaufschlagten Zentralstößel. Bei dieser bekannten Anordnung sind Zentralstößel und Ring-Stößel über zwei hydraulisch entgegengesetzt gerichtet gegen den Widerstand vorgespannt angeordneter Zugfedern verlagerbare Sperrkolben verriegelbar.
• Das eingangs erwähnte Gebrauchsmuster-Dokument umfasst ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Stößelvorrichtung, bei dem anstelle der vorgenannten Zugfedern als Rückholmittel der Sperrkolben magnetische Einrichtungen vorgesehen sind. Um den störenden Einfluss ferromagnetischer Partikel auf diesen Koppelmechanismus mit auf die Sperrkolben wirkenden Rückholkräften zu vermeiden, werden z.B. Filtermaßnahmen, magnetische Abscheidemaßnahmen oder weitere, die Schwer- bzw. Fliehkraft ausnutzende Maßnahmen beschrieben, was letztlich auch einen erheblichen Aufwand bedeutet.
• Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 29 52 037 A1 eine gattungsfremde Stößelvorrichtung zur Umsteuerung von einem kleinen Ventilhub auf einen großen Ventilhub und umgekehrt bekannt, wobei zur Umsteuerung ein im einzigen Stößel verschiebebeweglich angeordneter Flachschieber mit einer einem Ventilschaft-Durchmesser entsprechend angepassten Durchbrechung dient. Bei kleinem Ventilhub durchdringt der Ventilschaft die Durchbrechung des mit dem Stößel mitbewegten Flachschiebers, bei großem Ventilhub schlägt dagegen der Ventilschaft gegen einen durchbrechungsfreien Bereich des Flachschiebers an. Der Aufbau des Stößels ist derart gestaltet, dass der Flachschieber in die beiden vorgenannten, für den jeweiligen Ventilhub relevanten Positionen jeweils mittels hydraulischer Beaufschlagung verschiebbar ist, wobei der ohne ein mechanisches Rückholmittel ausgerüstete, in beide Richtungen hydraulisch verschiebbare Flachschieber in jeder Position mittels einer Arretiereinrichtung gesichert werden muss. Im zweiten Ausführungsbeispiel der gattungsfremden Stößelvorrichtung umfasst die Arretiereinrichtung an der Schmalseite des Flachschiebers entsprechend den Positionen angeordnete Kerben zum Eingriff einer von einer Feder belasteten Kugel. Dies ist ein im Stand der Technik bekanntes Beispiel für eine federbelastete Kugel als Arretiermittel zur Positionierung relativ zueinander bewegbarer Bauteile.
• Bei der gattungsgemäßen Stößelvorrichtung kann die Verriegelung der miteinander koppelbaren Stößel während der relativ kurzen Zeit der Grundkreis-Phase der Steuernocken problematisch sein. Trotz eines erheblichen Aufwandes können nicht vermeidbare Bauteil-Toleranzen insbesondere bei einem langsamen Druckaufbau an den Sperrkolben dazu führen, dass beide oder ein einzelner Sperrkolben bis zum Abschluss der Grundkreis-Phase mangels ausreichender Verstellgeschwindigkeit nur teilweise in die zugeordnete Verriegelungsbohrung des anderen Stößels eingefahren werden bzw. wird. Diese unzureichende Überdeckung von Sperrkolben und Verriegelungsbohrung bei großem Ventilhub führt zu hohen Flächenpressungen sowohl am Sperrkolben als auch in den Verriegelungsbohrungen mit dem Nachteil einer Schädigung der Sperr- bzw. Verriegelungseinrichtung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäß gestaltete Stößelvorrichtung derart auszubilden, dass bei einem langsamen Druckaufbau eine zu langsame Verlagerung eines zylindrischen, federbelasteten Sperrkolbens in Richtung der Verriegelungsbohrung während der Grundkreis-Phase vermieden ist.
• Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst. Damit verbunden ist der Vorteil, dass einerseits eine Verlagerung des/der Sperrkolben in Richtung Verriegelungsbohrung während einer Grundkreis-Phase bei zu langsamem Druckaufbau vermieden ist und andererseits bei vorbestimmtem Druckaufbau eine hohe Verriegelungs-Geschwindigkeit des/der Sperrkolben zur einwandfreien Verriegelung mit voller Überdeckung erreicht ist.
• Um einerseits eine Sperrung des/der Sperrkolben bei zu langsamem Druckaufbau und andererseits eine rasche Verriegelung des/der Sperrkolben sicher zu gewährleisten, muss das Rückhalte-Mittel zuverlässig in die zugeordnete Ausnehmung einrasten, was erfindungsgemäß bei bewegtem Sperrkolben mittels der Führungsrinne sichergestellt ist, und somit beispielsweise eine durch eine Rückholfeder verursachte Drehbewegung des/der Sperrkolben mit nicht eingerastetem Rückhalte-Mittel vermieden ist.
• Mit der efindungsgemäßen Führungsrinne ist ein weiterer Vorteil dadurch gegeben, dass mit der Wahl der Anordnung der Führungsrinne relativ zur Tiefe der Ausnehmung zum Einrasten des Rückhalte-Mittels ein zum Verriegeln des/der Sperrkolben gewünschter Schaltdruck festlegbar ist. Bei einer vorzugsweise in Gestalt einer halben Hohlkugel ausgebildeten Ausnehmung ist bezüglich eines relativ hohen Schaltdruckes einerseits und einer sicheren Führung eines gemäß Anspruch 2 als Kugel oder mit einer Kugelkappe ausgebildeten Rückhalte-Mittels andererseits vorteilhaft, die Führungsrinne etwa auf halber Höhe/Tiefe der halbhohlkugelartigen Ausnehmung anzuordnen. Für diese erfindungsgemäße Anordnung ist der weiter oben genannten gattungsfremden Stößelvorrichtung der DE 29 52 037 A1 mit der eine Kugel aufweisenden Arretiereinrichtung kein Hinweis zu entnehmen.
• Die Wahl einer per se bekannten federbelasteten Kugel als Rückhalte-Mittel gemäß Anspruch 2 bietet durch den einfachen Aufbau den Vorteil, dass der dieses Rückhalte-Mittel im Zentralstößel aufnehmende Kanal zur Erzielung einer großen Kanallänger für eine starke Druckfeder im Zentralstößel räumlich verlaufend angeordnet werden kann.
• Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung in einem Teilschnitt eines in Draufsicht gezeigten Beispiels beschrieben.
• Eine Stößelvorrichtung 1 für variable Hubsteuerungen eines nicht gezeigten Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine umfaßt einen maschinenseitig bei 2 geführten Ring-Stößel 3 mit beabstandeten Gleitflächen 4 zur Einwirkung gleicher, auf einer Welle beabstandet angeordneter Steuernocken (nicht gezeigt) für einen großen Ventilhub h_max. In dem Ring-Stößel 3 ist ein von einem gesonderten Steuernocken der o.g. nicht gezeigten Welle für einen kleinen Ventilhub h_min beaufschlagter Zentralstößel 5 geführt angeordnet. Der Zentralstößel 5 wirkt vorzugsweise über eine hydraulische Ventilspieleinrichtung bekannter Bauart mit dem Schaft des nicht gezeigten Gaswechselventils zusammen.
• In dem Zentralstößel 5 sind Sperrkolben 6 angeordnet, die hydraulisch in Verriegelungsbohrungen 7 des Ring-Stößels 3 verlagerbar sind. Bei großem Ventilhub h_max des Gaswechselventils sind beide Stößel 5 und 3 über die in die Verriegelungsbohrungen 7 gesteuert eingefahrenen- Sperrkolben 6 miteinander verriegelt.
• Um bei einem insbesondere systembedingten langsamen hydraulischen Druckaufbau an den Sperrkolben 6 zu vermeiden, daß diese in der Grundkreis-Phase der Steuernocken durch zu geringe Verstellgeschwindigkeit nur unzureichend tief in die Verriegelungsbohrungen 7 eindringen, sind Mittel 8 zur Rückhaltung der Sperrkolben 6 in den Ausgangspositionen bis zum Anliegen eines vorbestimmten hydraulischen Druckes bzw. Schaltdruckes vorgesehen.
• Als bevorzugtes Rückhalte-Mittel 8 ist je Sperrkolben 6 eine federbelastete Kugel 9 vorgesehen, die in eine Ausnehmung 10 am Außenumfang des Sperrkolbens 6 eingreift.
• Zur einwandfreien Zuordnung von Kugel 9 und Ausnehmung 10 je Sperrkolben 6 weist dieser eine an die Ausnehmung 10 angrenzende Führungsrinne 11 auf, in die bei verriegeltem Sperrkolben 6 die aus der Ausnehmung 10 herausverlagerte Kugel 9 eingreift zur drehgesicherten Positionierung des in die Verriegelungsbohrung 7 verlagerten Sperrkolbens 6.
• Die Erfindung ermöglicht ein exaktes Schalten in der Grundkreis-Phase mit voller Überdeckung der Sperrelemente, womit eine erhöhte Betriebssicherheit erreicht ist.

Claims (2)

1. Stößelvorrichtung für variable Hubsteuerungen eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, umfassend: einen maschinenseitig geführten Ring-Stößel (3) zur Einwirkung gleicher, auf einer Welle beabstandet angeordneter Steuernocken mit einer einem ersten Ventilhub entsprechenden Kontur, einen im Ring-Stößel (3) geführten Zentralstößel (5), der von einem gesonderten Steuernocken mit einer einem zweiten Ventilhub entsprechenden Kontur beaufschlagt wird, wobei der Zentralstößel (5) und der Ring-Stößel (3) durch hydraulisch gegen Zugfederkraft verlagerbare Sperrkolbenn (6) miteinander verriegelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sperrkolben (6) am Außenumfang eine Ausnehmung (10) und eine sich in seiner axialen Richtung erstreckende, an die Ausnehmung (10) angrenzende Führungsrinne (11) aufweist und ein in einem schräg zur Bewegungsrichtung des Sperrkolbens (6) im Zentralstößel (5) ausgebildeten Kanal angeordnetes, federbelastetes Rückhalte-Mittel (8) vorgesehen ist, das bis zum Erreichen eines vorbestimmten hydraulischen Schaltdruckes am Sperrkolben (6) in die Ausnehmung (10) eingreift und nach Erreichen dieses Schaltdruckes durch die Bewegung des Sperrkolbens (6) in die Führungsrinne (11) verlagert wird.
2. Stößelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Rückhalte-Mittel (8) eine Kugel (9) gewählt ist, wobei die die Kugel (9) aufnehmende Ausnehmung (10) in Gestalt einer halben Hohlkugel ausgebildet ist.