DE4499784B4

DE4499784B4 - Abstützelement

Info

Publication number: DE4499784B4
Application number: DE4499784T
Authority: DE
Inventors: Gerhard Maas; Michael Haas
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2014-12-03
Also published as: KR960705129A; WO1995016851A1; DE4499784D2; US5655487A; KR100297972B1; DE9319435U1; JPH09506689A

Abstract

Anspruch 1:
1) Abschaltbares Abstützelement (1) für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine,
2) mit einem hohlzylindrischen Gehäuse (2),
3) in dessen Innerem ein axial bewegliches Innenelement (8) verläuft,
4) welches an seinem unteren Ende über eine Druckfeder (9) gegenüber einem Boden des Gehäuses (2) abgestützt ist,
5) wobei ein oberes Ende (6) des Innenelements (8) mit dem Schlepphebel kommunizierbar ausgelegt ist,
6) wobei im Gehäuse (2) und im Innenelement (8) je eine in einer Nockengrundkreisphase zueinander fluchtende, radiale Bohrung (13, 18) angeordnet sind,
7) wobei in der Bohrung (18) des Innenelements (8) ein oder zwei in Richtung zur jeweiligen Bohrung (13) des Gehäuses (2) verschiebliche(r) Kolben (14) als Koppelmittel angeordnet (ist) sind,
8) welcher Kolben (14) im Koppelfall einen zwischen dem Gehäuse (2) und dem Innenelement (8) gebildeten Ringspalt (20) so übergreift, dass eine formschlüssige Verbindung des Gehäuses (2) mit dem...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Abstützelement für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine zum vollständigen Zu- oder Abschalten eines von dem Schlepphebel direkt beaufschlagten Gaswechselventils.
Hintergrund der Erfindung
Als gattungsnächstes Element wird das aus der WO 91/12415 A1, 1 und 2, hervorgehende Zustellelement angesehen. Dieses wirkt mit einem Hilfsschwinghebel zusammen. Der Hilfsschwinghebel ist an seiner Ventilseite gelenkig mit einem Hauptschwinghebel verbunden. Des weiteren sind hydraulisch zu- und abschaltbare Klinken als Koppelmittel im Zustellelement vorgesehen, wobei bei Kopplung dieser der Hilfsschwinghebel so geschaltet ist, daß er einem Großhubnocken folgt und der große Nockenhub über den Hauptschwinghebel dann auf das Gaswechselventil übertragen wird. Zur Erzielung eines kleinen Nockenhubes wird das Zustellelement über Federkraft niedergehalten, so daß der Hauptschwinghebel lediglich einem Kleinhubnocken folgt.
Grundsätzlich von Nachteil ist es, daß sich wegen der ausschließlichen hydraulischen Beaufschlagung der Klinken als Koppelmittel und des hydraulisch bewirkten Ausfahrens des Zustellelements aufwändige Änderungen am Zylinder kopf als erforderlich erweisen. Das Zustellelement und die Klinken müssen somit beide mit Hydraulikmittel versorgt werden. Gleichzeitig werden die Klinken in deren Koppelstellung hydraulisch gehalten. Dies bedeutet in Summe, dass die Förderleistung der Ölpumpe drastisch erhöht werden muss, so dass nicht auf bisher verwendete Ölpumpen zurückgegriffen werden kann. Sollte der not wendige hohe Öldruck außerdem zum falschen Zeitpunkt zugeschaltet werden, kann der Hilfshebel über das Zustellelement an den Nocken „geschlagen" werden. Dies kann zu Verschleiß- und Geräuschproblemen führen.
Außerdem sind dem vorgenannten Dokument keine Maßnahmen entnehmbar, wie eine Aus- und Einfahrbewegung des Zustellelements beim Betrieb oder für dessen Transport begrenzt werden kann. Diese Begrenzung ist auch notwendig, damit das Element im Koppelzustand nicht verspannt vorliegt (Stichwort: innerer Kraftfluss) und damit dessen Klinken nicht nur über besonders hohen Öldruck wieder radial nach innen gefahren werden können. Auch erweist sich die extern liegende Feder zur Rückstellung des Zustellelements als recht aufwändig und bauraumerhöhend. Bei beengten Zylinderkopfverhältnissen kann ein Einbau der vorgenannten Vorrichtung besonders problematisch sein. Zudem wird festgestellt, daß die Klinken wegen ihrer gestuften Eingriffsstruktur recht teuer sind.
Aus der DE 93 06 685 U1 geht ein schaltbarer Tassenstößel hervor. Dieser dient einer direkten Übertragung eines Nockenhubes auf ein Gaswechselventil und besteht aus einem Außen- und einem relativ zu diesem axial beweglichen Innenelement. Beide Elemente können über radial verlagerbare Koppelmittel miteinander gekoppelt werden und sind von Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar. Der Tassenstößel hat wegen seines relativ komplexen Aufbaus eine unnötig hohe, beim Betrieb zu bewegende Masse und benötigt zwei Nocken zum Betrieb.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abstützelement zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind. Insbesondere soll es keine aufwändige Änderungen an bisherig ausgeführten Zylinderköpfen sowie keine Änderungen an bisherigen Ölpumpen erforderlich machen, wenig Bauraum beanspruchen und einfach sowie sicher beaufschlagbar sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch das in Anspruch 1 beschriebene Abstützelement wird diese Aufgabe erfüllt.
Das Abstützelement ist vollständig vom Nockenhub abschaltbar, es benötigt keinen größeren Bauraum, keine wesentlichen Änderungen im Zylinderkopfbereich, keine vergrößerte Ölpumpe und besitzt bei einfachem Aufbau nur geringfügig mehr Bauteile als bisher ausgeführte, nichtschaltbare Elemente. Außerdem wird festgestellt, dass es vorteilhaft ist, einen beidseitig wirkenden Anschlag zu besitzen.
Dieser Anschlag dient zur Begrenzung einer durch Federkraft bewirkten Entkoppelbewegung des Gehäuses relativ zum Innenelement vorzusehen. Da die Kraft der diese Elemente beaufschlagenden Druckfeder ohnehin größer als die Kraft der im Spielausgleichselement angeordneten Druckfeder ist, würde das Spielausgleichselement während einer Hubbewegung des Abstützelementes um einen gewissen Betrag einsinken, wodurch die Gesamtlänge des Abstützelementes ungewollt minimiert wäre. Dieser Anschlag bewirkt nun einen geschlossenen inneren Kraftfluß der stärkeren Druckfeder während der Grundkreisphase des Steuernockens und ermöglicht in der Grundkreisphase den notwendigen Spielausgleich. Des weiteren ist dieser Anschlag auch als Transport- oder Verliersicherung des fertig montierten Abstützelementes denkbar.
Dadurch, dass eine der zwei Verlagerungsrichtungen dessen Kolben als Koppelmittel über Federkraft realisiert ist, kann eine aufwändige zweiflutige Versorgung vermieden werden. Außerdem ist bei der Variante einer Verlagerung der Kolben in Koppelrichtung über Druckfederkraft schon bei Start der Brennkraftmaschine ein voller Hub des Gaswechselventils möglich.
Durch die beschriebenen Kolben mit ihrer generell zylindrischen Form ist eine sichere und einfache formschlüssige Ver- und Entriegelung des Gehäuses des Abstützelements zu seinem innenelement hergestellt, Vorzugsweise werden zwei Verriegelungskolben appliziert, wobei auch eine Variante denkbar ist, bei welcher über längenverteilt angeordnete Arretierungselemente ein stufenweises Schalten für geringere Ventilhübe ermöglicht ist.
Vorgesehen kann es auch sein, daß die Kolben nur mittelbar als Koppelmittel ausgebildet sind, wobei sie auf weitere, eine unmittelbare Kopplung bewirkende Schiebermittel einwirken und wobei in sämtlichen Fällen auch eine zumindest teilweise axiale Bewegungsrichtung dieser vorgesehen sein kann. Als Koppelmittel sind auch weitere Elemente wie Nadeln, Keile u.ä. denkbar, wobei die Bohrungen ebenfalls eine andere Geometrie aufweisen können und allgemein als Ausnehmungen für die Koppelmittel betrachtet werden.
Eine Kopplung des Gehäuses zum Innenelement über Federkraft bewirkt, wie oben genannt, aus dem abgeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine heraus ein geschaltetes Abstützelement, was. beispielsweise bei einer vollständigen Zylinderbankabschaltung sinnvoll wäre, da beim Starten der Brennkraftmaschine ansonsten nicht genügend Öldruck zum Verstellen der Kolben im Abstützelement zur Verfügung stehen würde. Ein Koppeln über Öldruck ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn nur ein Einlaßventil je Zylinder bei Mehrventiltechnik, beispielsweise bei geringer Drehzahl/Last, deaktiviert werden soll, weil bei diesen Drehzahlen ohnehin nur ein geringer Öldruck anliegt.
Für sämtliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Koppeln/Entkoppeln nur ein geringer Öldruck und ein geringer Ölvolumenbedarf erforderlich, so daß auf die bisher an der Brennkraftmaschine angeordnete Ölpumpe zurückgegriffen werden kann.
Das Spielausgleichselement ist oberhalb der Verriegelungseinheiten anordenbar und kann mit einer zu den Leitungen zum Versorgen der Kolben gemeinsamen oder getrennten Ansteuerung versehen sein.
Wird nun eine Verdrehsicherung der Elemente nach einem weiteren Anspruch zueinander realisiert, kann ggf. auf notwendige und aufwändig zu fertigende Ringnuten zur Versorgung der Kolben und des Spielausgleichselements mit Hydraulikmittel verzichtet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein schaltbares Abstützelement,
2 eine Verriegelungsvariante mit Schraubendruckfedern und die
3 eine Ansicht einer Variante mit Zugfedern.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt einen Längsschnitt durch ein schaltbares Abstützelement 1 für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Das Abstützelement 1 besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 2, welches mit seinem Außenmantel 3 fest in einer Aufnahmebohrung 4 eines Zylinderkopfes 5 angeordnet ist.
Im Inneren 7 des Gehäuses 2 ist ein axial bewegliches Innenelement 8 positioniert. Das Innenelement 8 ist über eine Druckfeder 9 gegenüber dem Gehäuse 2 abgestützt. Das Gehäuse 2 hat zwei sich diametral gegenüberliegende Bohrungen 13 für je einen Kolben 14 zur Kopplung des Innenelements 8 mit dem Gehäuse 2. Die Kolben 14 sind in einer Bohrung 18 des Innenelements 8 angeordnet und über je eine Zugfeder 27 radial nach innen gehalten (s.a. 3).
Die Zugfedern 27 sind im Bereich einer Mitte 25 der Bohrung 18 eingehangen. Eine Kopplung der beiden Elemente 2, 8 (s. linke Bildhälfte 1 und rechte Bildhälfte 3) erfolgt entgegen der Kraft der Zugfedern 27 über den Druck von Hydraulikmittel. Hierzu werden die Kolben 14 in einer Nockengrundkreisphase über die Zuleitung 21 im Zylinderkopf 5, die Ringnut 26, die Radialbohrungen 22, 23 und die Axialbohrung 24 mit Hydraulikmittel beaufschlagt, wobei zugleich eine Versorgung eines darunter liegenden Spielausgleichselements 11 mit Hydraulikmittel hergestellt ist.
Linksseitig der 1 ist das Abstützelement 1, wie genannt, im gekoppelten Zustand dargestellt. In dieser Phase wirkt es somit wie ein bisher bekanntes Abstützelement, so daß ein Nockenhub über den Schlepphebel (nicht dargestellt) auf ein Gaswechselventil übertragen werden kann. – Der Kolben 14 der rechten Bildhälfte in 1 ist übrigens in die Schnittebene gedreht dargestellt, welche rechte Bildhälfte den Abschaltzustand des Abstützelements 1 offenbart. –
Ist nun ein Entkoppeln dir Einheiten 2, 8, beispielsweise bei geringerer Drehzahl/Last der Brennkraftmaschine gewünscht, wird der o.g. Hydraulikmitteldruck abgeschaltet, so daß die Zugfedern 27 die Kolben 14 radial nach innen ziehen.
Aus 2 geht eine alternative Variante zu der in 1 gezeigten hervor. Die Kolben 14 sind dabei in der Bohrung 18 des Innenelements 8 angeordnet, welche hier nicht als Durchgangsbohrung hergestellt ist. Die jeweilige Schraubendruckfeder 16 stützt sich am radial innen liegenden Bohrungsgrund 25 der Bohrung 18 ab und wirkt radial nach außen auf die Stirnseite 15 des betreffenden Kolbens 14. In der rechten Bildhälfte ist ein Kolben 14 im gekoppelten Zustand dargestellt. Hierzu ist er mit Teilbereichen seiner Mantelfläche 19 in der betreffenden Bohrung 18 des Gehäuses 2 angeordnet. Unterhalb der Bohrungen 18 sind hier die Radialbohrungen 22, 23 für eine Versorgung des Spielausgleichselements 11 angeordnet. Über die Ringnut 26, welche mit der Zuleitung 21 kommuniziert, können die Bohrungen 13 für die Kolben 14 sowie die Boh rungen 22, 23 zur Beaufschlagung des Spielausgleichselements 11 mit Hydraulikmittel versorgt werden.
Für einen entkoppelten Zustand der Elemente 2, 8 (siehe linke Bildhälfte 2) wird der bis dahin reduzierte Druck an Hydraulikmittel freigegeben, wodurch die Kolben 14 entgegen der Kraft ihrer Schraubendruckfedern 16 radial nach innen gedrückt werden (Grundkreisphase). Somit sind die Elemente 2, 8 physisch entkoppelt.
Eine Verdrehsicherung der Elemente 2, 8 zueinander und zum Zylinderkopf 5 kann durch einen aus 1 ersichtlichen Stift 28 hergestellt sein, welcher in einer Radialbohrung 29, 30 des Zylinderkopfes 5 und des Gehäuses 2 verläuft und gleichzeitig in eine Längsnut 31 des Außenmantels 32 des Innenelements 8 ragt.

1: Abstützelement
2: Gehäuse
3: Außenmantel
4: Aufnahmebohrung
5: Zylinderkopf
6: Ende
7: Inneres
8: Innenelement
9: Druckfeder
11: Spielausgleichselement
13: Bohrung
14: Kolben
15: Boden/Stirnseite
16: Schraubendruckfeder
18: Bohrung
19: Mantelfläche
20: Ringspalt
21: Zuleitung
22: Radialbohrung
23: Radialbohrung
24: Axialbohrung
25: Bohrungsgrund/Mitte
26: Ringnut
27: Zugfeder
28: Stift
29: Radialbohrung
30: Radialbohrung
31: Längsnut
32: Außenmantel

Claims

Anspruch 1: 1) Abschaltbares Abstützelement (1) für einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, 2) mit einem hohlzylindrischen Gehäuse (2), 3) in dessen Innerem ein axial bewegliches Innenelement (8) verläuft, 4) welches an seinem unteren Ende über eine Druckfeder (9) gegenüber einem Boden des Gehäuses (2) abgestützt ist, 5) wobei ein oberes Ende (6) des Innenelements (8) mit dem Schlepphebel kommunizierbar ausgelegt ist, 6) wobei im Gehäuse (2) und im Innenelement (8) je eine in einer Nockengrundkreisphase zueinander fluchtende, radiale Bohrung (13, 18) angeordnet sind, 7) wobei in der Bohrung (18) des Innenelements (8) ein oder zwei in Richtung zur jeweiligen Bohrung (13) des Gehäuses (2) verschiebliche(r) Kolben (14) als Koppelmittel angeordnet (ist) sind, 8) welcher Kolben (14) im Koppelfall einen zwischen dem Gehäuse (2) und dem Innenelement (8) gebildeten Ringspalt (20) so übergreift, dass eine formschlüssige Verbindung des Gehäuses (2) mit dem Innenelement (8) besteht, 9) wobei der Kolben (14) in eine Richtung über Hydraulikmitteldruck und in die entgegengesetzte Richtung über eine in der Bohrung (18) des Innenelements (8) angeordnete Schraubenfeder (16, 27) verlagerbar ist 10) und wobei ein den Ringspalt (20) übergreifender Anschlag zur Begrenzung einer Bewegung des Innenelements (8) in dessen beide Verschieberichtungen vorgesehen ist, bestehend aus einem am Gehäuse (2) oder Innenelement (8) angeordneten und radial in eine Aussparung des anderen Bauteils (8, 2) überstehenden Element, welcher Anschlag einerseits in der Nockengrundkreisphase einen geschlossenen inneren Kraftfluss der Schraubenfeder (16, 27) und adererseits eine axial einwärts gerichtete Bewegung des Innenelements (8) begrenzt.
Anspruch 2: Abstützelement nach Anspruch 1, bei dem die Schraubenfeder eine Schraubendruckfeder (16) ist, die auf den Kolben (14) radial nach außen einwirkt, wobei der Kolben (14) radial nach innen über Hydraulikmitteldruck beaufschlagbar ist, welches Hydraulikmittel über die das Gehäuse (2) schneidende Bohrung heranleitbar ist.
Anspruch 3: Abstützelement nach Anspruch 2, bei dem sich die Schraubendruckfeder (16) radial innen an einem durch das Innenelement (8) gebildeten zentrischen Bohrungsgrund (25) abstützt.
Anspruch 4: Abstützelement nach Anspruch 1, bei dem die Schraubenfeder eine Schraubenzugfeder (27) ist, die auf den Kolben (14) radial nach innen einwirkt, wobei der Kolben (14) radial nach außen über Hydraulikmitteldruck beaufschlagbar ist, welches Hydraulikmittel über die Bohrung (22) im Gehäuse (2) heranleitbar ist, welche Bohrung (22) mit einer quer im Innenelement (8) verlaufenden Bohrung (23) kommuniziert, weiche Bohrung (23) von einer Axialbohrung (24) im Innenelement (8) geschnitten ist, welche Axialbohrung (24) mittig die Bohrung (1.8) an den Kolben (14) schneidet.
Anspruch 5: Abstützelement nach Anspruch 4, bei dem die Schraubenzugfeder (27) einenends im Bereich einer Mitte (25) der Bohrung (18) des Innenelements (8) befestigt ist und anderenends auf den Kolben (14) einwirkt.
Anspruch 6: Abstützelement nach Anspruch 1, das mit einem hydraulischen Spielausgleichselement (11) versehen ist.
Anspruch 7: Abstützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Verdrehsicherung von Innenelement (8) zu Gehäuse (2) vorgesehen ist.
Anspruch 8: Abstützelement nach Anspruch 7, bei dem die Verdrehsicherung aus einem Stift (28) besteht, welcher in einer Radialbohrung (30) des Gehäuses (2) verläuft und radial innen in eine Längsnut (31) eines Außenmantels (32) des Innenelements (8) ragt und das Gehäuse (2) radial nach außen ebenfalls überragt.