DE4404145A1

DE4404145A1 - Schalteinrichtung in einem Ventiltrieb

Info

Publication number: DE4404145A1
Application number: DE4404145A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Haas; Walter Speil
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 1995-08-10
Also published as: DE19580047D2; JPH09508687A; KR970701301A; US5875748A; US5832884A; WO1995021992A1; KR100305511B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zur Umschaltung auf unterschiedliche Ventil hubkurven eines Gaswechselventils.

Derartige Schalteinrichtungen bewirken ein Verringern der im Ventil trieb auftretenden Reibung, insbesondere bei niederen bis mittleren Drehzahlen der Brennkraftmaschine, da dann lediglich ein von bevorzugt zwei Gaswechselventilen im Öffnungssinne betätigt wird. Da jedoch das abgeschaltete Element entgegen Federkraft einen Leerhub vollzieht, tritt an diesem Element noch unnötige Reibung auf. Zum anderen wird dieses Element über die Kraft obengenannter Feder am jeweiligen Steu ernocken gehalten. Ist nun ein Abschalten beispielsweise bei hohen Drehzahlen gewünscht, muß die Feder sehr stark ausgelegt werden, wobei dies aufgrund des begrenzten Bauraumes beschränkt ist, was zu einer Begrenzung der Maximaldrehzahl der Brennkraftmaschine führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und bei der insbesondere ein Abschalten des betreffenden Nockenfolgers vom Nocken auch bei mittleren bis hohen Drehzahlen reibungsarm realisiert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Schalteinrichtung integraler Bestandteil eines zwischen einer Nockenwelle und dem Gaswechselventil trieblich angeordneten Nockenfolgers ist oder diesen abstützt, mit einem hohlzylindrischen Gehäuse in dessen Innerem ein axial bewegli ches und gegenüber dem Gehäuse koppelbares Innenelement verläuft, wobei im Gehäuse und im Innenelement zumindest eine, in einer Grund kreisphase von Nocken der Nockenwelle fluchtende, radial bzw. tangen tial verlaufende erste Bohrung/Ausnehmung angeordnet ist, in der zumindest ein in Bohrungsrichtung verschieblicher erster Kolben/Stift als Koppelmittel verläuft, der im Koppelfall einen zwischen Gehäuse und Innenelement gebildeten Ringspalt übergreift, wobei im Gehäuse und einer das Gehäuse umschließenden Umgebungskonstruktion zumindest eine weitere, in einer Phase größten Nockenhubes fluchtende, radial bzw. tangential verlaufende Bohrung/Ausnehmung angeordnet ist, in der wenigstens ein weiteres in Bohrungsrichtung verschiebliches Koppel element angeordnet ist, welches im Entkopplungsfall des Nockenfolgers vom Nocken derart verschieblich ausgebildet ist, daß es einen zwischen Gehäuse und Umgebungskonstruktion gebildeten Ringspalt übergreifend, zugleich in beiden Bohrungen/Ausnehmungen verläuft, wobei alternativ im nebengeordneten Anspruch 2 ausgeführt ist, daß im Gehäuse oder Innenelement zumindest eine weitere, gegenüber der ersten Bohrung/Aus nehmung axial beabstandete Bohrung/Ausnehmung vorgesehen ist, in welche der im gegenüberliegenden Bauteil (Innenelement oder Gehäuse) befindliche Kolben/Stift im Entkopplungsfall des Schlepphebels vom Nocken in der Phase größter Nockenerhebung derart verschieblich ist, daß er den zwischen Gehäuse und Innenelement gebildeten Ringspalt übergreift.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen kann das betreffende Abstüt zelement bei gewünschter Abschaltung des Nockenfolgers von der auf ihn übertragenen Hubkontur des Steuernockens entkoppelt werden. Zugleich ist der Nockenfolger derart trieblich vom Steuernocken getrennt, daß die eingangs beschriebenen nachteiligen Reibungsverluste eliminiert sind, da nur noch eine zeitlich begrenzte Anpressung des Nockenfolgers an den Steuernocken im Entkopplungsfalle vorliegt. Das hier beschrie bene weitere Koppelelement hält somit nach vollzogenem Leerhub des Gehäuses der Schalteinrichtung das Gehäuse und somit den mit dem Gehäuse zwangsweise verbundenen Nockenfolger (siehe Anspruch 17) außer Kontakt von der Hubbewegung des Steuernockens. Der beim Stand der Technik nachteilig auftretende Leerhub des Gehäuses gegenüber dem Innenelement tritt bei der hier aufgezeigten erfindungsgemäßen Lösung nicht mehr auf. Die dort vorhandene starke Rückstellfeder im Inneren der Einrichtung ist nicht mehr nötig. Somit können auch im entkoppel ten Zustand der Schalteinrichtung hohe Drehzahlen gefahren werden. Denkbar und vorgesehen ist eine Verwendung der hier aufgezeigten erfindungsgemäßen Schalteinrichtung in allen Arten von Ventiltrieben für Verbrennungsmotoren. So ist auch eine Anwendung bei aus dem Stand der Technik an sich bekannten Schaltstößeln, Schaltelementen vorgese hen. Auch sind in den Schutzumfang dieser Erfindung andere Maßnahmen einer Beaufschlagung der Koppel- und Entkoppelelemente einbezogen, wie derartige über eine magnetische, elektromagnetische, mechanische (Exzenter), pneumatische und andere denkbare. Zusätzlich sollen zum Gegenstand der Erfindung sämtliche Arten einer wahlweisen Beaufschla gung der Koppelelemente (Kopplung über Federkraft - Entkopplung über Hydraulikmittel und umgekehrt) zählen.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter ansprüche 3 bis 19 und werden an dieser Stelle mit ihren Vorteilen beschrieben.

Für eine hydraulische Beaufschlagung der Koppelelemente ist es beson ders vorteilhaft, diese als Kolben auszubilden. Jedoch können zur Kopplung auch als Kugeln ausgebildete Wälzkörper, Stifte, Keile u. ä. verwendet werden. Zudem ist es bei der Lösung nach den Ansprüchen 5 und 6, aber auch bei sämtlichen weiteren Ausgestaltungen vorgesehen, den Hydraulikkolben nur als Schieber für ein weiteres Koppelelement zu benutzen, welches dann eine unmittelbare Kopplung von Gehäuse und Innenelement bewirkt. Wichtig ist es für die meisten Anwendungen, daß die Ausnehmungen für die Koppel- oder Schieberelemente eine komplemen täre Formgebung zu diesen Elementen aufweisen.

Aus Anspruch 7 geht es hervor, daß es vorgesehen ist, den Nockenfolger als einen an sich bekannten tassenförmigen Stößel herzustellen. Die Mantelfläche des Stößels weist hierbei eine Steuerkante auf, die mit einem keilförmigen Koppelelement aus dem Zylinderkopf zusammenwirkt. Bei dieser Ausgestaltung kann auf die aus dem Stand der Technik be kannten schaltbaren Tassenstößel zurückgegriffen werden. Es muß le diglich im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eine Zuleitung und Aufnahme für das keilförmige Koppelelement geschaffen werden.

Um bei gewünschter Kopplung des Tassenstößels mit dem Steuernocken die zwangsweise triebliche Trennung des Gehäuses vom Steuernocken auf zuheben, kann das Koppelelement durch eine Druckfeder radial nach außen geschoben werden.

Eine einfache Variante zur zwangsweisen trieblichen Trennung des Nockenfolgers vom Steuernocken geht aus Anspruch 10 hervor. Bei dieser Variante wird auf zusätzliche Kolben als Koppelelemente verzichtet. Lediglich im Gehäuse ist zumindest eine zusätzliche nockennahe Aus sparung für den ohnehin vorhandenen Kolben angeordnet. Auch sind bei dieser Lösung und bei den weiteren beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen Umschaltungen auf nur einen Teilhub des Steuernockens vorgesehen. Auf diese Maßnahmen soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden, jedoch sind zu ihrer Verwirklichung dann längen verteilt "Koppelstufen" im hier als Abstützelement ausgebildeten Schaltelement erforderlich.

Aus Anspruch 11 geht eine vorteilhafte Beaufschlagungsform der Koppel elemente hervor. Denkbar ist es im Gegensatz zu der hier beschriebenen Variante ebenfalls, lediglich eine Ölzuleitung vorzusehen, durch welche die Elemente beaufschlagt werden.

In Konkretisierung der Erfindung geht es aus Anspruch 12 hervor, daß es vorgesehen ist, daß erste und weitere Koppelelement der Schalt einrichtung im Gehäuse zu integrieren. Dabei wirkt das weitere Koppel element radial nach außen mit einer Ausnehmung des Zylinderkopfes zusammen. Wie hierzu dem Anspruch 13 entnommen werden kann, wird für eine Ansteuerung beider Koppelelemente lediglich eine Zuleitung im Zylinderkopf verwendet.

Dem Anspruch 14 kann der Fachmann sich eine alternative Ausgestaltung zu den in den Ansprüchen 10 und 12 beschriebenen Varianten entnehmen. Hierbei sind die weiteren Koppelelemente im Zylinderkopf angeordnet und über die Kraft wenigstens einer Druckfeder in Koppelrichtung beaufschlagbar. Eine Entkopplung der ersten und weiteren Koppelelemen te erfolgt wiederum über lediglich eine Ansteuerleitung aus dem Zylin derkopf heraus. Als Druckfeder ist bei den Varianten gemäß obengenann ter Ansprüche eine Spiralfeder vorgesehen. Denkbar sind jedoch auch sämtliche Elemente mit Federwirkung, die sich im Bauraum der Ausneh mungen unterbringen lassen, wie etwa derartige aus einem evtl. gasge füllten Elastomer bestehende oder aber auch Tellerfedern, Kegelfedern u. a. Maschinenbauelemente.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung geht es aus dem Anspruch 16 hervor, das Gehäuse, in Verbindung mit der in Anspruch 17 genannten Maßnahme, zusätzlich im Entkoppelfall in nockenferne Rich tung zu bewegen. Diese zusätzliche Hubverstellung wird über eine einfach zu fertigende Anschrägung der Bohrung hergestellt, in welche das weitere Koppelelement im Entkoppelungsfall geschoben wird. Somit wird der Schlepphebel über sein ihn abstützendes Element zwangsweise und vollständig von der Nockenkontur getrennt und die bisher auftre tende Minimalreibung beim Kontakt der Nockenspitze mit dem Schlepp hebel ist mit einfachen Mitteln eliminiert.

Eine einfache Maßnahme zur Herstellung einer notwendigen Verbindung zwischen Schalteinrichtung und Nockenfolger geht aus einem weiteren Unteranspruch hervor. Denkbar sind auch weitere Verbindungsformen zwischen Schalteinrichtung und Nockenfolger, beispielsweise bajonett artige, formschlüssig gesteckte bzw. auch derartige mit Hintergreifun gen, die vom Schlepphebel ausgehen.

Als zweckmäßig erweist es sich, die hydraulische Ansteuerung für die Koppelelemente gleichzeitig zur Versorgung eines hydraulischen Spiel ausgleichsmittels zu verwenden. Vorteilhaft ist es dabei, eine gemein same Ansteuerung im Schaltelement zu realisieren. Jedoch sind auch Maßnahmen einer separaten Ansteuerung des Spielausgleichselementes mit Hydraulikmittel denkbar. Zugleich ist bei sämtlichen Varianten eine vollständige hydraulische Schaltung der Elemente in Koppel- und Ent koppelrichtung denkbar und vorgesehen.

Schließlich geht es aus Anspruch 19 hervor, wenigstens eines der Elemente der Schalteinrichtung aus einem Leichtbau- und/oder polymeren Werkstoff herzustellen. Durch diese Maßnahme ist ein weiterer Beitrag hinsichtlich Leichtbau und Reibungsminimierung im Ventiltrieb gelei stet.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche be schränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestal tungsbeispiel Offenbarten.

Zweckmäßigerweise ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen tassenförmigen Stößel,

Fig. 2 eine Detaillierung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Variante einer axialen Beaufschlagung des Koppel elementes,

Fig. 4 eine erste Ausgestaltung eines als Abstützelement ausgebildeten schaltbaren Nockenfolgers,

Fig. 5 eine Ansicht bezüglich einer Maßnahme einer zusätzli chen Hubverstellung des Gehäuses nach Fig. 4,

Fig. 6 ein weiteres Abstützelement ähnlich dem in Fig. 4 gezeigten,

Fig. 7 eine Detaillierung nach Fig. 6,

Fig. 8 eine weitere Variante eines schaltbaren Abstützelemen tes und

Fig. 9 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Schaltein richtung mit Maßnahmen ihrer Kopplung mit einem Nocken folger.

Fig. 1 zeigt eine Variante einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung 1. Diese Schalteinrichtung 1 ist integraler Bestandteil eines als tassenförmiger Stößel 2 ausgebildeten Nockenfolgers. Der Stößel 2 besteht aus einem Gehäuse 3, welches in seinem Inneren ein konzen trisches Innenelement 4 aufnimmt. Das Innenelement 4 ist gegenüber dem Gehäuse 3 axial beweglich gehalten und über nicht näher beschriebene erste Kolben 5 als Koppelmittel in einer Grundkreisphase vom Steuer nocken 6 mit dem Gehäuse 3 koppelbar. Diese Kolben 5 verlaufen bei dieser Variante in einer ersten Bohrung 7 des Innenelementes 4 und werden im Koppelfall in einer Grundkreisphase der Steuernocken 6, in die erste Bohrung 7 des Gehäuses 3 hydraulisch verschoben und über greifen somit einen zwischen Gehäuse 3 und Innenelement 4 gebildeten Ringspalt 9.

In einem das Gehäuse 3 umschließenden Zylinderkopf 10 ist eine radial verlaufende weitere Bohrung 11 vorgesehen. In dieser weiteren Bohrung 11 ist ein radial nach innen verschiebliches, weiteres Koppelelement 12 positioniert. Ist nun ein Entkoppeln des tassenförmigen Stößels 2 vom Steuernocken 6 gewünscht (siehe Vorteilsangaben zu den Ansprüchen 1 und 2 und folgende), wird das Koppelelement 12 in der Bohrung 11 während eines unteren Totpunktes des Gehäuses 3 über Hydraulikmittel radial nach innen verschoben. Somit übergreift es im gewünschten Entkopplungsfall mit seiner radial innenliegenden Stirnfläche 13 eine Mantelfläche 14 des Gehäuses 3 bzw. einen zwischen Gehäuse 3 und Zylinderkopf 10 gebildeten Ringspalt 15. Dieses Übergreifen der Man telfläche 14 des Gehäuses 3 durch das weitere Koppelelement 12 bewirkt ein "Zurückhalten" des Gehäuses 3 im entkoppelten Zustand der Schalt einrichtung 1 vom Steuernocken 6. Somit kann die im Gehäuse 3 befind liche, das Innenelement 4 konzentrisch umschließende, Druckfeder 16, die bisher eine Rückstellfunktion des Innenelementes 4 gegenüber dem Gehäuse 3 ausübte, schwächer dimensioniert werden bzw. kann der Stößel 2 auch bei mittleren bis hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine entkoppelt bleiben.

Im Inneren des Innenelements 4 sind bei dieser Variante nicht näher beschriebene hydraulisch wirkende Spielausgleichsmittel 17 eingebaut.

Diese Spielausgleichsmittel 17 stützen sich über ihren Druckkolben 18 an einem Ende 19 eines Ventilschaftes 20 ab.

Auf den weiteren Aufbau und die Wirkungsweise des hier vorgestellten erfindungsgemäßen Stößels 2 soll an dieser Stelle nicht näher einge gangen werden, da dies der Fachwelt hinreichend bekannt ist.

Der Fig. 2 ist die Einzelheit a) gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maß stab entnehmbar. Die radial innenliegende Stirnfläche 13 des weiteren Koppelelements 12 ist dabei als in Ventilrichtung schräge Ebene ausge bildet. Mit dieser schrägen Ebene kommuniziert das weitere Koppel element 12 mit einer ihm radial innen gegenüberliegenden Steuerkante 21 der Mantelfläche 14 des Gehäuses 3. Die nun schräg ausgebildete Stirnfläche 13 des weiteren Koppelelements 12 bewirkt bei gewünschter Entkopplung des Nockenfolgers 2 vom Steuernocken 6, bei einer radial nach innen gerichteten Bewegung des weiteren Koppelelements 12, eine zusätzliche Hubverstellung des Gehäuses 3 in nockenferne Richtung. Somit wird durch diese einfache Maßnahme, bei dieser Variante und bei den in den Fig. 5, 7 und 8 beschriebenen, das Gehäuse 3 vollständig außer Eingriff zu dem Steuernocken 6 mit den in den Vorteilsangaben zu den Ansprüchen beschriebenen Vorteilen gebracht. Eine Unterstützung der Rückstellung des weiteren Koppelelementes 12 mit nachlassendem Druck an Hydraulikmittel kann über eine Druckfeder 22 realisiert werden. Diese Druckfeder 22 stützt sich einerseits radial nach außen am weiteren Koppelelement 12 ab und wirkt andererseits radial nach innen auf einen Ring 23 ein, welcher das weitere Koppelelement 12 um schließt und zugleich in der weiteren Bohrung 11 des Zylinderkopfes 10 angeordnet ist.

Eine zu sämtlichen hier gezeigten erfindungsgemäßen Gestaltungsvarian ten alternative Gestaltungsmöglichkeit des trieblichen Trennens des Gehäuses 3 vom Steuernocken 6 geht aus Fig. 3 hervor. Hierbei ist im Zylinderkopf 10, nahe dem Ringspalt 15 zum Gehäuse 3, ein axial ver schiebliches, an einer Stirnseite 24 hydraulisch beaufschlagbares, Steuerelement 25 (hier als Hydraulikkolben dargestellt) vorgesehen. Dieses Steuerelement 25 weist in Richtung zur Axiallinie der Schalt einrichtung 1 eine nutförmige Aussparung 26 auf. Zugleich ist in einer kalottenförmigen Aussparung 27 des Gehäuses 3 ein kugelförmiges weite res Koppelelement 12 gezeigt. Dieses Koppelelement 12 wirkt mit der Aussparung 26 des Steuerelements 25 derart zusammen, daß es im Falle einer gewünschten Entkopplung des Nockenfolgers 2 vom Steuernocken 6 durch eine Mantelfläche 28 des Steuerelements 25 radial nach innen in die Aussparung 27 geschoben wird und gleichzeitig den zwischen Gehäuse 3 und Zylinderkopf 10 befindlichen Ringspalt 15 übergreift. Im Falle einer gewünschten Kopplung des Nockenfolgers 2 mit dem Steuernocken 6 wird das Steuerelement 25 mit Hydraulikmittel entgegen der Kraft einer Druckfeder 29 derart beaufschlagt, daß das weitere Koppelelement 12 der Aussparung 26 orthogonal gegenübersteht und in diese einrastet. Die Druckfeder 29 wirkt somit bei dieser Variante in Koppelrichtung.

Der Fig. 4 kann sich der Fachmann eine weitere Variante einer erfin dungsgemäßen Schalteinrichtung 1, hier als Abstützelement 30 ausgebil det, entnehmen. Das Abstützelement 30 besteht aus einem hohlzylin drischen Gehäuse 31, in dessen Innerem ein axial bewegliches und gegenüber diesem koppelbares Innenelement 32 verläuft. Im Gehäuse 31 und Innenelement 32 verläuft eine, in einer Grundkreisphase der Nocken (nicht dargestellt) fluchtende, radiale erste Bohrung 33. In dieser Bohrung 33 ist ein in ihre Axialrichtung verschieblicher erster Kolben 34 als erstes Koppelelement angeordnet. Im Falle einer Kopplung eines Schlepphebels 53 (siehe Fig. 9), welcher sich auf einem Ende 35 des Gehäuses 31 abstützt, mit einem nicht dargestellten Steuernocken, wird der Kolben 34 in der ersten Bohrung 33 derart verschoben, daß er einen zwischen Gehäuse 31 und Innenelement 32 gebildeten Ringspalt 36 über greift.

Das Gehäuse 31 weist eine weitere Bohrung 37 auf (vorteilhaft sind zwei Kolben 34 vorzusehen, die in zwei Bohrungen 37 eingreifbar gehal ten sind), in welche der im Innenelement 32 befindliche erste Kolben 34 im Entkopplungsfall des Schlepphebels 53 vom Steuernocken, in der Phase größter Nockenerhebung derart verschoben wird, daß er den zwi schen Gehäuse 31 und Innenelement 32 gebildeten Ringspalt 36 über greift (siehe linke Bildhälfte). Eine Anfederung in diese Koppelrich tung wird hier über die Kraft von je einer Druckfeder 38 je Kolben 34 radial nach außen bewirkt. Eine Rückstellung des jeweiligen Kolbens 34 ist über Hydraulikmittel realisiert.

Das Hydraulikmittel ist hierbei über eine Zuleitung 39 im Zylinderkopf 10 geleitet. Diese Zuleitung 39 führt zu einem sich längs erstrecken den, zumindest Teilbereiche einer Außenmantelfläche 40 des Gehäuses 31 umschließenden, Ringspalt 41. Diesen Ringspalt 41 schneidet eine radiale Bohrung 42 durch das Gehäuse 31 und Innenelement 32 im Grund kreis des Steuernockens. Über diese Bohrung 42 ist eine Versorgung eines hydraulischen Spielausgleichsmittels 43 hergestellt. Zugleich ist der Ringspalt von einer weiteren Bohrung 44 orthogonal geschnit ten, über welche das Hydraulikmittel auf das erste Koppelelement 34 einwirken kann. Denkbar und vorgesehen ist jedoch auch eine separate Zuleitung 45 im Zylinderkopf 10 zur Beaufschlagung des ersten Kolbens 34 im obengenannten Sinne.

In der rechten Bildhälfte ist die Schalteinrichtung 1 in der Position gezeigt, in welcher der sich auf ihr abstützende Schlepphebel 53 in Kontakt mit dem Steuernocken gehalten ist. Ist nun ein Entkoppeln des Schlepphebels 53 von seinem ihn beaufschlagenden Steuernocken ge wünscht, wird der Druck an Hydraulikmittel in der Zuleitung 39 derart erhöht, daß die Kolben 34 radial nach innen geschoben werden. Somit vollzieht das Gehäuse 31 einen Leerhub in nockenferne Richtung. Am physisch begrenzten Hubende des Gehäuses 31 ist dem ersten Kolben 34 die weitere Bohrung 37 im Gehäuse 31 zugeordnet. Über die Druckfeder 38 wird nun der erste Kolben 34 in diese weitere Bohrung 37 verscho ben, falls der Druck an Hydraulikmittel zwischenzeitlich begrenzt wurde. Somit ist der nicht dargestellte Schlepphebel 53 zwangsweise vom Hub des Steuernockens getrennt. Ist nun ein Aufheben dieser Tren nung gewünscht, kann über die Zuleitung 39 bzw. 45 der Druck an Hy draulikmittel derart verstärkt werden, daß der erste Kolben 34 radial nach innen verschoben und das Gehäuse 31 über die Kraft einer Druckfe der 47 in Nockenrichtung bewegt wird. Ist nun der obere Totpunkt der möglichen Axialbewegung des Gehäuses 31 gegenüber dem Innenelement 32 erreicht, rastet der jeweilige Kolben 34 in seine ihm im Gehäuse 31 gegenüberliegende erste Bohrung 33, falls der Druck an Hydraulikmittel zwischenzeitlich begrenzt wurde. Die Schalteinrichtung 1 funktioniert wie ein herkömmliches Abstützelement. Der Schlepphebel 53 folgt der Kontur des jeweiligen Steuernockens, so daß das betreffende Gaswech selventil öffnet und ein notwendiger Gaswechselquerschnitt in einen Brennraum freigegeben wird. Da dieses Grundprinzip der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Abstützelements 30 ähnlich dem in den Fig. 6 und 8 gezeigten ist, wird im Beschreibungsteil zu den Fig. 6 und 8 auf eine nähere Funktionsbeschreibung verzichtet.

In Fig. 5 ist eine vergrößert dargestellte Einzelheit b) bezüglich einer zusätzlichen Hubverstellung des Gehäuses 31 in nockenferne Richtung, ähnlich der in Fig. 2 beschriebenen, dargestellt. Im Falle einer gewünschten Entkopplung des Schlepphebels 53 vom Nocken weist hierfür die weitere Bohrung 37 des Gehäuses 31 eine Anfasung 48 auf. Bei einer nun radial nach außen gerichteten Bewegung des ersten Kol bens 34 in die weitere Bohrung 37, den Ringspalt 36 übergreifend, erfährt das Gehäuse 31 eine zusätzliche Hubverstellung in nockenferne Richtung und ist somit vollständig mit dem Schlepphebel 53 außer Eingriff vom Steuernocken.

Gemäß Fig. 6 kann auch zur Entkopplung des Schlepphebels 53 vom Steuernocken im Abstützelement 30 wenigstens ein weiterer Kolben 49 vorgesehen sein. Dieser weitere Kolben 49 ist in der weiteren Bohrung 37 des Gehäuses 31 positioniert. Er greift im Entkopplungsfall des Schlepphebels 53 vom Nocken, entgegen der Kraft wenigstens einer ihn im Rückstellsinne beaufschlagenden Druckfeder 50 in die weitere Boh rung 37 des Zylinderkopfes. Diese weiteren Bohrungen 37 fluchten in der Phase größten Nockenhubes bei entriegeltem Abstützelement 30 zueinander, so daß der weitere Kolben 49, entgegen der Kraft der Druckfeder 50, vom anliegenden Druck des Hydraulikmittels aus der Bohrung 42 in die weitere Bohrung 37 des Zylinderkopfes 10 geschoben wird und somit den zwischen Gehäuse 31 und Zylinderkopf 10 befindli chen Ringspalt 41 überstreicht.

Das Hydraulikmittel ist hierbei wiederum über die Zuleitung 39 im Zylinderkopf 10 zum Gehäuse 31 geleitet. Im Innenelement 32 verläuft die, in der Nockengrundkreisphase bei entriegeltem Abstützelement 30 zur Zuleitung 39 fluchtende, Bohrung 42 durch das Gehäuse 31 und das Innenelement 32. Ist nun ein Entkoppeln des Schlepphebels 53 vom Steuernocken gewünscht, wird der Druck an Hydraulikmittel in der Zuleitung 39 erhöht (siehe rechte Bildseite). Dadurch werden die ersten Kolben 34 außer Eingriff mit ihrer ersten Bohrung 33 im Innen element 32 gebracht. Das Gehäuse 31 vollzieht somit einen Leerhub in nockenferne Richtung. Ist der untere Totpunkt dieser Leerhubbewegung des Gehäuses 31 erreicht, liegt dem weiteren Kolben 49, welcher im Gehäuse 31 verläuft, die weitere Bohrung 37 des Zylinderkopfes 10 radial außen gegenüber. Über den Druck an Hydraulikmittel wird nun der weitere Kolben 49, entgegen der Kraft der Druckfeder 38, radial nach außen in die weitere Bohrung 37 derart verschoben, daß er den Rings palt 41 zwischen dem Zylinderkopf 10 und dem Gehäuse 31 übergreift. Somit ist wiederum die erfindungsgemäße Entkopplung hergestellt. Für eine Aufhebung dieser Entkopplung wird der Druck an Druckmittel derart reduziert, daß über die Druckfeder 50 der weitere Kolben 49 radial nach innen verschoben wird.

Aus Fig. 7 ist in einer Einzelheit c) nach Fig. 6 eine Maßnahme einer zusätzlichen Hubverstellung des Gehäuses 31 in nockenferne Richtung entnehmbar, ähnlich der in den Fig. 2 und 5 beschriebenen.

Schließlich zeigt die Fig. 8 ein Abstützelement 30, ähnlich dem in den Fig. 4 und 6 offenbarten. So ist der weitere Kolben 49 in der weiteren radialen Bohrung 37 des Zylinderkopfes 10 angeordnet. Im mehrfach beschriebenen Entkopplungsfall wird er über die Kraft der Druckfeder 50 radial nach innen in die weitere Bohrung 37 des Gehäuses 31 verschoben. Eine Rückstellung des weiteren Kolbens 49 erfolgt hier über eine im Gehäuse 31 mit geringem Winkel zu einer Längsmittelebene der Schalteinrichtung 1 verlaufende Zuleitung 51. Diese Zuleitung 51 mündet zumindest in der Phase größten Nockenhubes im entkoppelten Zustand des Abstützelementes 30 in die Zuleitung 39 des Zylinderkopfes 10. Bei gewünschter Entkopplung des Gehäuses 31 vom Zylinderkopf 10 wird somit der Druck an Hydraulikmittel in der Zuleitung 39 erhöht und der weitere Kolben 49 wird entgegen der Kraft seiner Druckfeder 50 radial nach außen in seine Aussparung 37 verschoben. Das Gehäuse 31 vollzieht eine Hubbewegung in Richtung seines oberen Totpunktes, welche unterstützt wird durch die Druckfeder 47. In dieser Position fluchten die ersten Bohrungen 33 im Gehäuse 31 und Innenelement 32 zueinander, so daß der erste Kolben 34 aus seiner ersten Bohrung 33 im Gehäuse 31 teilweise in die erste Bohrung 33 des Innenelements 32 geschoben wird und somit den Ringspalt 36 zwischen beiden Elementen 31, 32 übergreift. Die Schalteinrichtung 1 arbeitet sodann als her kömmliches Abstützelement 30.

Aus Fig. 9 geht es hervor, daß das Abstützelement 30 über eine klam merartige Verbindung 52 mit seinem ihm zugeordneten Schlepphebel 53 verbunden ist. Diese Verbindung 52 ermöglicht nach erfolgter Entkopp lung das triebliche Trennen des Schlepphebels 53 von seinem ihm zu geordneten Steuernocken.

Bezugszeichenliste

1 Schalteinrichtung
2 Stößel, Nockenfolger
3 Gehäuse
4 Innenelement
5 erster Kolben, erstes Koppelmittel
6 Steuernocken
7 erste Bohrung
8 Bohrung
9 Ringspalt
10 Zylinderkopf, Umgebungskonstruktion
11 weitere Bohrung
12 weiteres Koppelelement
13 Stirnfläche
14 Mantelfläche
15 Ringspalt
16 Druckfeder
17 Spielausgleichsmittel
18 Druckkolben
19 Ende
20 Ventilschaft
21 Steuerkante
22 Druckfeder
23 Ring
24 Stirnseite
25 Steuerelement
26 Aussparung
27 Aussparung
28 Mantelfläche
29 Druckfeder
30 Abstützelement
31 Gehäuse
32 Innenelement
33 erste Bohrung
34 erster Kolben, erstes Koppelelement
35 Ende
36 Ringspalt
37 weitere Bohrung
38 Druckfeder
39 Zuleitung
40 Außenmantelfläche
41 Ringspalt
42 Bohrung
43 Spielausgleichsmittel
44 Bohrung
45 Zuleitung
46 Stirnseite
47 Druckfeder
48 Anfasung
49 weiterer Kolben, weiteres Koppelelement
50 Druckfeder
51 Zuleitung
52 Verbindung
53 Schlepphebel
54 Grund

Claims

1. Schalteinrichtung (1) in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zur Umschaltung auf unterschiedliche Ventilhubkurven eines Gaswechsel ventils, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1) inte graler Bestandteil eines zwischen einer Nockenwelle und dem Gaswech selventil trieblich angeordneten Nockenfolgers (2, 53) ist oder diesen abstützt, mit einem hohlzylindrischen Gehäuse (3, 31), in dessen Innerem ein axial bewegliches und gegenüber dem Gehäuse (3, 31) kop pelbares Innenelement (4, 32) verläuft, wobei im Gehäuse (4) und im Innenelement (32) zumindest eine, in einer Grundkreisphase von Nocken (6) der Nockenwelle fluchtende, radial bzw. tangential verlaufende erste Bohrung/Ausnehmung (7, 33) angeordnet ist, in der zumindest ein in Bohrungsrichtung verschieblicher erster Kolben/Stift (5, 34) als Koppelmittel verläuft, der im Koppelfall einen zwischen Gehäuse (3, 31) und Innenelement (4, 32) gebildeten Ringspalt (9, 36) übergreift, wobei im Gehäuse (3, 31) und einer das Gehäuse (3, 31) umschließenden Umgebungskonstruktion (10) zumindest eine weitere, in einer Phase größten Nockenhubes fluchtende, radial bzw. tangential verlaufende Bohrung/Ausnehmung (11, 37) angeordnet ist, in der wenigstens ein weiteres in Bohrungsrichtung verschiebliches Koppelelement (12, 49) angeordnet ist, welches im Entkopplungsfall des Nockenfolgers (2, 53) vom Nocken (6) derart verschieblich ausgebildet ist, daß es einen zwischen Gehäuse (3, 31) und Umgebungskonstruktion (10) gebildeten Ringspalt (15, 41) übergreifend, zugleich in beiden Bohrungen/Aus nehmungen (7, 33 und 11, 37) verläuft (Fig. 1, 6, 8).

2. Schalteinrichtung (1) in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zur Umschaltung auf unterschiedliche Ventilhubkurven eines Gaswechsel ventils, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1) inte graler Bestandteil eines zwischen einer Nockenwelle und dem Gaswech selventil trieblich angeordneten Nockenfolgers (2, 53) ist oder diesen abstützt, mit einem hohlzylindrischen Gehäuse (3, 31), in dessen Innerem ein axial bewegliches und gegenüber dem Gehäuse (3, 31) kop pelbares Innenelement (4, 32) verläuft, wobei im Gehäuse (4) und im Innenelement (32) zumindest eine, in einer Grundkreisphase von Nocken (6) der Nockenwelle fluchtende, radial bzw. tangential verlaufende erste Bohrung/Ausnehmung (7, 33) angeordnet ist, in der zumindest ein in Bohrungsrichtung verschieblicher erster Kolben/Stift (5, 34) als Koppelmittel verläuft, der im Koppelfall einen zwischen Gehäuse (3, 31) und Innenelement (4, 32) gebildeten Ringspalt (9, 36) übergreift, wobei im Gehäuse (31) oder Innenelement (32) zumindest eine weitere, gegenüber der ersten Bohrung/Ausnehmung (33) axial beabstandete Boh rung/Ausnehmung (37) vorgesehen ist, in welche der im gegenüberliegen den Bauteil (Innenelement 32 oder Gehäuse 31) befindliche erste Kol ben/Stift (34) im Entkopplungsfall des Schlepphebels (53) vom Nocken in der Phase größter Nockenerhebung derart verschieblich ist, daß er den zwischen Gehäuse (31) und Innenelement (32) gebildeten Ringspalt (36) übergreift (Fig. 4).

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Koppelelement (12, 49) als Kolben/Stift hergestellt ist.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Koppelelement (12, (49)) als Wälzkörper hergestellt ist (Fig. 3).

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß in der Umgebungskonstruktion (10), nahe dem Ringspalt (15) zum Gehäuse (3), ein überwiegend axial verschiebliches, an einer Stirnseite (24) hydraulisch beaufschlagbares Steuerelement (25) an geordnet ist, welches in Richtung zur Axiallinie der Schalteinrichtung (1) wenigstens eine Steuerkante/nutförmige Aussparung (26) aufweist, durch welche das Koppelelement (12) radial nach innen verschiebbar, den Ringspalt (15) zwischen Gehäuse (3) und Umgebungskonstruktion (10) übergreifend, ausgebildet ist (Fig. 3).

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (25) als Hydraulikkolben hergestellt ist, der in einer Bohrung (8) der Umgebungskonstruktion (10) verläuft, wobei dessen weitere Stirnseite (46) von einer Druckfeder (29) beaufschlagt ist, die anderenends sich am Grund (54) der Bohrung (8) abstützt.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenfolger (2) als tassenförmiger Stößel hergestellt ist, wobei sein weiteres Koppelelement (12) in der radialen Bohrung (11) der als Zylinderkopf ausgebildeten Umgebungskonstruktion (10) angeordnet ist und im Entkopplungsfall des Stößels (2) vom Nocken (6) über Hydraulik mittel derart radial nach innen verschieblich ausgebildet ist, daß er zumindest abschnittsweise eine Mantelfläche (14) des Gehäuses (3) übergreift (Fig. 1).

8. Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine radial innenliegende Stirnfläche (13) des weiteren Koppelelements (12) eine in Ventilrichtung schiefe Ebene aufweist, welche mit einer ent sprechenden Steuerkante (21) der Mantelfläche (14) des Gehäuses (3) kommuniziert (Fig. 2).

9. Schalteinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellung des weiteren Koppelelements (12) über die Kraft wenigstens einer Druckfeder (22) erfolgt (Fig. 2).

10. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenfolger als über ein die Schalteinrichtung (1) aufweisendes Abstützelement (30) angelenkter Schlepphebel (53) ausgebildet ist, wobei der Kolben/Stift (34) in der ersten radialen Bohrung (33) des Innenelements (32) der Schalteinrichtung (1) verläuft und im Entkopp lungsfall des Schlepphebels (53) vom Nocken, über die Kraft wenigstens einer Druckfeder (38), radial nach außen in die weitere Bohrung (37) verschoben und über Hydraulikmittel eine Rückstellung des Kolbens/- Stifts (34) hergestellt wird.

11. Schalteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmittel über eine Zuleitung (39) der als Zylinderkopf ausgebildeten Umgebungskonstruktion (10) zu einem sich längs erstrecken den, zumindest Teilbereiche einer Außenmantelfläche (40) des Gehäu ses (31) umschließenden, Ringspalt (41) geleitet ist, durch welchen der Kolben/Stift (34) über je eine das Gehäuse (31) schneidende Boh rung (44 oder 45) radial nach innen verschiebbar ist.

12. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenfolger als über ein die Schalteinrichtung (1) aufweisendes Abstützelement (30) angelenkter Schlepphebel (53) ausgebildet ist, wobei das weitere Koppelelement (49) der Schalteinrichtung (1) in der weiteren radialen Bohrung (37) des Gehäuses (31) angeordnet ist und im Entkopplungsfall des Schlepphebels (53) vom Nocken, entgegen der Kraft wenigstens einer eine Rückstellung bewirkenden Druckfeder (50), über Hydraulikmittel radial nach außen in die weitere Bohrung (37) der Umgebungskonstruktion (10) verschoben wird (Fig. 6).

13. Schalteinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmittel über eine Zuleitung (39) der als Zylinderkopf ausgebildeten Umgebungskonstruktion (10) zu einer das Gehäuse (31) und das Innenelement (32) zumindest in der Nockengrundkreisphase gleich zeitig schneidenden Bohrung (42) geleitet ist, von der aus zugleich das erste und weitere Koppelelement (34, 49) radial nach außen beauf schlagbar sind.

14. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenfolger als über ein die Schalteinrichtung (1) aufweisendes Abstützelement (30) angelenkter Schlepphebel (53) ausgebildet ist, wobei das weitere Koppelelement (49) der Schalteinrichtung (1) in der weiteren radialen Bohrung (37) der Umgebungskonstruktion (10) angeord net ist und im Entkopplungsfall des Schlepphebels (53) vom Nocken, über die Kraft wenigstens einer Druckfeder (50), radial nach innen in die weitere Bohrung (37) des Gehäuses (31) verschoben wird, wobei eine Rückstellung des weiteren Koppelelements (49) über Hydraulikmittel erzielt ist (Fig. 8).

15. Schalteinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmittel über eine Zuleitung (39) der als Zylinderkopf ausgebildeten Umgebungskonstruktion (10) zu einer das Gehäuse (31) und das Innenelement (32) zumindest in der Nockengrundkreisphase gleich zeitig schneidenden Bohrung (42) geleitet ist, von der aus das erste Koppelelement (34) radial nach außen beaufschlagbar ist und daß im Gehäuse (31) zur weiteren radialen Bohrung (37) sich eine mit geringem Winkel zu einer Längsmittelebene der Schalteinrichtung (1) verlaufende Zuleitung (51) zur Beaufschlagung des weiteren Koppelelements (49) erstreckt, die zumindest in der Phase größten Nockenhubes in die Zuleitung (39) des Zylinderkopfes (10) mündet.

16. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 10, 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (31) im Entkopplungsfall des Schlepp hebels (53) vom Nocken eine zusätzliche Hubverstellung in nockenferne Richtung durch eine Anfasung (48) der Bohrung (37) erfährt, in welche das weitere Koppelelement (49) im Entkopplungsfall geschoben wird (Fig. 5, 7, 8).

17. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (31) über eine klammerartige Verbindung (52) mit seinem ihm zugeordneten Schlepphebel (53) trieblich verbunden ist (Fig. 9).

18. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenfolger (2 oder 53) oder dessen Abstüt zelement (30) hydraulisch wirkende Spielausgleichsmittel (17 oder 43) enthalten.

19. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Elemente (3, 4, 31, 32) aus einem Leichtbau- und/oder polymeren Werkstoff hergestellt ist.