DE9315436U1 - Cam follower - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
ANR 17 17 332ANR 17 17 332
2514-11-DE2514-11-EN
NockenfolgerCam follower
Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 einen Nockenfolger für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher trieblich zwischen einer Nockenwelle und einem Gaswechselventil angeordnet ist, bestehend aus zumindest zwei relativ zueinander verschieblichen Einheiten, die mit Nocken unterschiedlichen Hubverlaufes kommunizieren, wobei über einen ersten Nocken ein geringer und zumindest über einen neben diesem angeordneten Nocken ein größerer Hub des Gaswechselventils hergestellt ist und wobei beide Einheiten über radial und/oder axial bzw. tangential verlagerbare Koppelmittel auf eine von den Nocken auf das Gaswechselventil übertragbare Hubbewegung wahlweise koppelbar sind.According to the preamble of claim 1, the invention relates to a cam follower for a valve train of an internal combustion engine, which is arranged between a camshaft and a gas exchange valve, consisting of at least two units that can be moved relative to one another and that communicate with cams with different stroke profiles, whereby a small stroke of the gas exchange valve is produced via a first cam and a larger stroke of the gas exchange valve is produced at least via a cam arranged next to it, and whereby both units can be optionally coupled to a stroke movement that can be transmitted from the cams to the gas exchange valve via radially and/or axially or tangentially displaceable coupling means.
Eine derartige Vorrichtung geht beispielsweise aus der DE-A-42 06 166 hervor. Diese besteht aus einem zweigeteilten Gehäuse, dessen Boden durch zumindest zwei Nocken unterschiedlichen Hubverlaufes beaufschlagbar ist. Die Kopplung beider Gehäuseteile erfolgt radial nach innen über mit Hydraulikmittel beaufschlagbare Kolben. Im entkoppelten Zustand vollzieht das äußere Gehäuseteil einen Leerhub. Das innere Gehäuseteil folgt der Kontur des inneren Nockens. Das Ventil vollzieht somit einen kleineren Hub. Grundsätzlich nachteilig bei der gattungsgemäßen und bei sämtlichen weiteren zum Anmeldezeitpunkt vorveröffentlichten Vorrichtungen zum Schalten des Hubverlaufes eines Gaswechselventils auf unterschiedliche Nockenkonturen ist es, daß zum Koppeln der relativ zueinander beweglichen Elemente eines Nockenfolgers eine Servounterstützung/Hydraulikdruck und zum Entkoppeln die Kraft einer Druckfeder genutzt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 9 einen Nockenfolger für einenSuch a device is disclosed, for example, in DE-A-42 06 166. This consists of a two-part housing, the bottom of which can be acted upon by at least two cams with different stroke profiles. The coupling of both housing parts takes place radially inwards via pistons that can be acted upon by hydraulic fluid. In the decoupled state, the outer housing part performs an idle stroke. The inner housing part follows the contour of the inner cam. The valve thus performs a smaller stroke. A fundamental disadvantage of the generic device and of all other devices published at the time of application for switching the stroke profile of a gas exchange valve to different cam contours is that servo support/hydraulic pressure is used to couple the elements of a cam follower that are movable relative to one another and the force of a compression spring is used to decouple them. Furthermore, the invention according to the preamble of independent claim 9 relates to a cam follower for a
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Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher trieblich zwischen einer Nockenwelle und einem Gaswechselventil angeordnet und von einem Nocken beaufschlagt ist, wobei in seinem Inneren radial und/oder axial verlagerbare Schaltmittel zum wahlweisen Zu- und Abschalten des Gaswechseiventils von einer von einem Nocken der Nockenwelle übertragenen Hubbewegung vorgesehen sind. Im Fall einer vollständigen Zylinderabschaltung, beispielsweise einer gesamten Zylinderreihe bei einem V-Motor, was bei Teillast oder Leerlauf sinnvoll wäre, liegt bei dieser Einstellung kein (ausreichender) Öldruck am Koppelelement zum Koppeln an, da dies auch nicht gewünscht ist. Dies führt dazu, daß beim Start der Brennkraftmaschine, die betreffenden Zylinder nicht befeuert werden können, das heißt Startprobleme auftreten, da die entsprechenden Gaswechselventile geschlossen sind. Aufwendige Hilfsaggregate, beispielsweise elektromotorisch betriebene, wären notwendig, eine Kopplung vorab zu erwirken. Des weiteren ist es wünschenswert, daß bei fehlendem oder nicht ausreichendem Öldruck ein Gaswechsel in Form eines Notprogrammes weiterhin ermöglicht ist, was bei den bisher aus dem Stand der Technik vorbekannten Koppeleinrichtungen nicht gelöst ist. Auch erweist sich die eingangs genannte Vorrichtung für partielle Abschaltungen von Einlaßventilen (beispielsweise bei Vier- oder Mehrventiltechnik) nachteilig, da ein Notlauf zum einen für den zumeist gefahrenen Drehzahlbereich (mittlerer) ausgelegt werden soll, wobei jedoch dann eine Öffnung beider Einlaßventile wünschenswert wäre (siehe auch DE-GM 93 06 685.6), die bei fehlendem Hydraulikdruck hier nicht realisiert ist. Zum anderen müßte die Kraft der Druckfeder, welche den "äußeren" Stößel in Nockenkontakt hält, relativ stark ausgelegt werden.Valve train of an internal combustion engine, which is arranged between a camshaft and a gas exchange valve and is acted upon by a cam, with radially and/or axially displaceable switching means being provided inside it for selectively switching the gas exchange valve on and off by a stroke movement transmitted by a cam of the camshaft. In the case of complete cylinder deactivation, for example an entire row of cylinders in a V-engine, which would be useful at partial load or idling, there is no (sufficient) oil pressure at the coupling element for coupling with this setting, as this is not desired. This means that when the internal combustion engine starts, the cylinders in question cannot be fired, i.e. starting problems occur because the corresponding gas exchange valves are closed. Complex auxiliary units, for example those operated by an electric motor, would be necessary to achieve a coupling in advance. Furthermore, it is desirable that gas exchange in the form of an emergency program is still possible if there is no or insufficient oil pressure, which is not solved with the coupling devices known from the state of the art. The device mentioned at the beginning for partial shutdown of intake valves (for example with four or more valve technology) also proves to be disadvantageous, since emergency operation should be designed for the speed range that is usually driven (medium), whereby opening of both intake valves would then be desirable (see also DE-GM 93 06 685.6), which is not possible here if there is no hydraulic pressure. On the other hand, the force of the compression spring that holds the "outer" tappet in cam contact would have to be designed to be relatively strong.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Nockenfolger der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und bei dem insbesondere eine Kopplung seiner beiden Einheiten ohne öldruckabhängige Servounterstützung realisiert ist.The invention is therefore based on the object of creating a cam follower of the type described above, in which the disadvantages indicated are eliminated and in which, in particular, a coupling of its two units is realized without oil pressure-dependent servo support.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine Kopplung der beiden Einheiten auf den Nocken größeren Hubverlaufes über wenigstens ein mechanischesAccording to the invention, this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in that a coupling of the two units on the cam with a larger stroke is achieved via at least one mechanical
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Element, vorzugsweise eine Druckfeder, herstellbar ist, welches auf das beide Einheiten übergreifende Koppelmittel einwirkt und daß eine Entkopplung der beiden Einheiten auf den Nocken geringen Hubverlaufes über eine Servoverstellung realisiert ist. Durch diese Maßnahme ist mit einfachen Mitteln ein Nockenfolger geschaffen, der zum einen ein sicheres Starten der Brennkraftmaschine gestattet und zum anderen während einer einzuplanenden Notlaufphase die erforderliche Ventilerhebung garantiert. Der Fachwelt war dieses Problem, durch welches ein eigentlicher weitgestreuter Praxiseinsatz verhindert war, zwar bekannt, jedoch gingen sämtliche Überlegungen zur Verbesserung derartiger Vorrichtungen nach wie vor von dem eingangs kritisch betrachteten Grundkonzept aus. Da nun im Stillstand der Brennkraftmaschine beide Einheiten des Nockenfolgers auf einen großen Nockenhub gekoppelt sind, ist ein sicherer Start der Brennkraftmaschine, auch bei mangelhaftem Druck an Hydraulikmittel, sichergestellt, da die beschriebene Druckfeder das Koppelmittel beide Einheiten, so wie in einem ersten und weiteren Ausführungsbeispiel beschrieben, übergreifen läßt. Die weitere Ausführungsform betrifft einen Stößel als Nockenfolger, jedoch bezieht sich diese Erfindung gleichermaßen auf Kipp- oder Schlepphebel oder wie in dem unabhängigen Anspruch 9 beschrieben, auf Ventilabschaltungen, bei welchen der Nockenfolger lediglich von einem Nocken beaufschlagt sein kann. Gleichermaßen bezieht sich diese Erfindung auch auf Einsteckelemente für Schlepphebel, bzw. auf Stößelbrücken, das heißt, Vorrichtungen, bei denen über einen Nocken und eine Brücke zwei oder mehr Ventile zugleich betätigt sind.Element, preferably a compression spring, can be produced which acts on the coupling means that spans both units and that decoupling of the two units on the cam with a small stroke is achieved via a servo adjustment. This measure creates a cam follower with simple means that on the one hand allows the internal combustion engine to be started safely and on the other hand guarantees the required valve lift during an emergency running phase that has to be planned. This problem, which actually prevented widespread practical use, was known to the experts, but all considerations for improving such devices were still based on the basic concept that was viewed critically at the beginning. Since both units of the cam follower are now coupled to a large cam stroke when the internal combustion engine is at a standstill, a safe start of the internal combustion engine is ensured, even when the hydraulic fluid pressure is insufficient, since the compression spring described allows the coupling means to span both units, as described in a first and further embodiment. The further embodiment relates to a tappet as a cam follower, but this invention equally relates to rocker arms or drag levers or, as described in the independent claim 9, to valve shut-offs in which the cam follower can only be actuated by one cam. Likewise, this invention also relates to plug-in elements for drag levers or to tappet bridges, that is, devices in which two or more valves are actuated simultaneously via a cam and a bridge.
In Konkretisierung der Erfindung betreffen die Ansprüche 4 bis 8 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines an sich bekannten, tassenförmigen Stößels als Nockenfolger, wobei eine einfache Variante der Anordnung und Befestigung der jeweiligen Koppel- und Entkoppelelemente beschrieben ist. Denkbar ist es auch, auf die Schieber, die auch sternförmig in dem kreisförmigen Bodenabschnitt verlaufen können, zu verzichten und statt dessen den Druck an Hydraulikmittel direkt auf die Kolben in Entkopplungsrichtung zu leiten. Gleichermaßen ist es Gegenstand der Erfindung, eine Kopplung radial von innen nach außen über Federkraft und eine Entkopplung von außen (das heißt vom kreisringförmigen Bodenteil aus) nach innen über Hydraulikmittel zu erzielen, wobei dieIn concretization of the invention, claims 4 to 8 relate to an inventive design of a known, cup-shaped tappet as a cam follower, whereby a simple variant of the arrangement and fastening of the respective coupling and decoupling elements is described. It is also conceivable to dispense with the slides, which can also run in a star shape in the circular base section, and instead to direct the pressure of hydraulic medium directly to the pistons in the decoupling direction. Likewise, the subject of the invention is to achieve a coupling radially from the inside to the outside via spring force and a decoupling from the outside (i.e. from the circular base part) to the inside via hydraulic medium, whereby the
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Koppelmittel auch über die gesamte Länge des Nockenfolgers verteilt angeordnet sein können.Coupling agents can also be distributed over the entire length of the cam follower.
In weiterer Gestaltung der Erfindung gehen aus den Anprüchen 5 und 6
Maßnahmen zur Versorgung des Nockenfolgers mit Hydraulikmittel hervor,
wobei dieser als hydraulisch wirkender (siehe Anspruch 6) oder aber auch als mechanisch wirkendes Bauteil hergestellt sein kann. Denkbar
ist auch, eine getrennte Versorgung der Entkoppeleinheiten von der des Spielausgleichselementes vorzusehen.
10In a further embodiment of the invention, claims 5 and 6 provide measures for supplying the cam follower with hydraulic fluid, whereby the latter can be manufactured as a hydraulically acting component (see claim 6) or as a mechanically acting component. It is also conceivable to provide a separate supply of the decoupling units from that of the play compensation element.
10
Durch das in Anspruch 7 beschriebene Begrenzungselement mit Loch ist eine gewisse Leckage an Hydraulikmittel hergestellt, wobei über dieses Loch auch Luft/Ölschaum entweichen kann.The limiting element with hole described in claim 7 creates a certain leakage of hydraulic fluid, whereby air/oil foam can also escape through this hole.
Die in einem weiteren Anspruch beschriebene ballige Ausbildung der Stirnfläche des Ausrückers gewährleistet eine ungehinderte Relativbewegung beider Einheiten im entkoppelten Zustand zueinander, wobei auch nicht näher beschriebene Wegbegrenzer zwischen diesen vorgesehen sind.The spherical design of the front surface of the releaser, as described in a further claim, ensures unhindered relative movement of both units in the uncoupled state to one another, with travel limiters (not described in more detail) also being provided between them.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.The invention is not only limited to the features of its claims. Also conceivable and envisaged are possible combinations of individual claim features and possible combinations of individual claim features with what is disclosed in the advantages and the embodiment example.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:Two preferred embodiments are shown in the drawing. They show:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nockenfolger undFigure 1 shows a longitudinal section through a cam follower according to the invention and
Figur 2 eine Teilansicht eines abschaltbaren Nockenfolgers.Figure 2 is a partial view of a switchable cam follower.
Aus Figur 1 geht ein als Stößel ausgebildeter Nockenfolger 1 hervor. Dieser ist trieblich zwischen einer Nockenwelle 2 und einem Gaswechselventil 3 angeordnet und besteht aus zwei relativ zueinander verschieb! ichen Einheiten 4, 5 mit einem ringförmigen und einem kreisför-Figure 1 shows a cam follower 1 designed as a tappet. This is arranged between a camshaft 2 and a gas exchange valve 3 and consists of two units 4, 5 that can be moved relative to one another, with an annular and a circular
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migen Bodenabschnitt 6, 7. Der kreisförmige Bodenabschnitt 7 ist über
einen Nocken 8 der Nockenwelle 2 geringen Hubverlaufes und der ringförmige Bodenabschnitt 6 über zwei Nocken 9 größeren Hubverlaufes
beaufschlagt.
5circular base section 6, 7. The circular base section 7 is acted upon by a cam 8 of the camshaft 2 with a small stroke and the annular base section 6 is acted upon by two cams 9 with a larger stroke.
5
Von einem Außenrand 10 des ringförmigen Bodenabschnittes 6 erstreckt sich in nockenferne Richtung ein hohlzylindrisches Hemd 11. Mit diesem Hemd 11 ist der Nockenfolger 1 in einer Aufnahmebohrung 12 eines Zylinderkopfes 13 längsbeweglich gelagert. Von einem Innenrand 14 des ringförmigen Bodenabschnittes 6 weist eine hohlzylindrische Führungshülse 15. In dieser Führungshülse 15 ist ein hydraulisches Spielausgleichselement 16 bekannter Bauart aufgenommen.A hollow cylindrical skirt 11 extends from an outer edge 10 of the annular base section 6 in the direction away from the cam. The cam follower 1 is mounted with this skirt 11 so that it can move longitudinally in a receiving bore 12 of a cylinder head 13. A hollow cylindrical guide sleeve 15 extends from an inner edge 14 of the annular base section 6. A hydraulic play compensation element 16 of a known type is accommodated in this guide sleeve 15.
Die kreisförmigen und ringförmigen Bodenabschnitte 7, 6 weisen in einer Grundkreisphase der Nocken 8, 9 zueinander fluchtende Bohrungen 17, 18 auf. In der Bohrung 18 des ringförmigen Bodenabschnittes 6 ist wenigstens ein Kolben 19 als Koppelmittel angeordnet. Dieser Kolben 19 ist an seinem Boden 20 von einer Druckfeder 21 beaufschlagt, welche sich anderenends auf ein einen Bohrungsrand 22 der Bohrung 18 des ringförmigen Bodenabschnittes 6 verschließendes Begrenzungselement 23 abstützt und über ein Loch 24 verfügt, durch welches eine Leckage von Hydraulikmittel/Luft hergestellt ist. Im kreisförmigen Bodenabschnitt 7 ist wenigstens ein hydraulisch beaufschlagbarer Ausrücker 25 positioniert, dessen außenliegende Stirnfläche 26 im Grundkreis der Nocken 8, 9 den Boden 20 des Kolbens 19 in Entkoppelrichtung beaufschlagt.The circular and ring-shaped base sections 7, 6 have holes 17, 18 aligned with one another in a base circle phase of the cams 8, 9. At least one piston 19 is arranged in the hole 18 of the ring-shaped base section 6 as a coupling means. This piston 19 is acted upon at its bottom 20 by a compression spring 21, which is supported at the other end on a limiting element 23 closing a hole edge 22 of the hole 18 of the ring-shaped base section 6 and has a hole 24 through which a leakage of hydraulic medium/air is created. In the circular base section 7, at least one hydraulically actuated release device 25 is positioned, the outer end face 26 of which in the base circle of the cams 8, 9 acts on the bottom 20 of the piston 19 in the decoupling direction.
Zwischen einander zugewandten Stirnseiten 27 der Ausrücker 25 ist ein Druckraum 28 für Hydraulikmittel angeordnet, welcher über eine parallel zur Stößelachse verlaufende Bohrung 29 mit Hydraulikmittel versorgt ist.A pressure chamber 28 for hydraulic fluid is arranged between mutually facing end faces 27 of the release mechanism 25, which is supplied with hydraulic fluid via a bore 29 running parallel to the tappet axis.
Bei nichtanliegendem Druck an Hydraulikmittel, das heißt dieser Druck ist geringer als der Druck der Druckfeder 21, schiebt die Druckfeder 21 den Kolben 19 derart radial nach innen, daß dieser mit seiner Außenmantelfläche 30 eine sich in Axialrichtung erstreckende, ringförmige Trennfläche 31 zwischen beiden Einheiten 4, 5 übergreift. Beide Einheiten 4, 5 sind physisch gekoppelt. Der Nockenfolger 1 folgt derWhen there is no pressure on the hydraulic medium, i.e. this pressure is less than the pressure of the compression spring 21, the compression spring 21 pushes the piston 19 radially inwards in such a way that its outer surface 30 overlaps an annular separating surface 31 extending in the axial direction between the two units 4, 5. Both units 4, 5 are physically coupled. The cam follower 1 follows the
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Kontur des großen Nockens 9. Ist nun ein Entkoppeln beider Einheiten 4, 5 gewünscht, beispielsweise bei geringer Drehzahl/Last, wird über ein nicht dargestelltes Drosselventil außerhalb des Nockenfolgers 1 ein Druck an Hydraulikmittel freigegeben, welcher ausreicht, die Ausrücker 25 entgegen der Kraft der Druckfeder 21 derart zu beaufschlagen, daß die Kolben 19 in den ihnen zugeordneten Bohrungen 18 verharren. Der Nockenfolger 1 folgt der Kontur des kleinen Nockens 8. Das Gaswechselventil 3 öffnet geringfügig.Contour of the large cam 9. If decoupling of both units 4, 5 is now desired, for example at low speed/load, a pressure of hydraulic fluid is released via a throttle valve (not shown) outside the cam follower 1, which is sufficient to act on the releasers 25 against the force of the compression spring 21 in such a way that the pistons 19 remain in the holes 18 assigned to them. The cam follower 1 follows the contour of the small cam 8. The gas exchange valve 3 opens slightly.
Der weitere, prinzipielle Aufbau eines derartigen Stößels geht beispielsweise aus dem eingangs erwähnten DE-GM 93 06 685.6 hervor, so daß an dieser Stelle der Einfachheit halber auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird.The further, basic structure of such a tappet is evident, for example, from the DE-GM 93 06 685.6 mentioned at the beginning, so that for the sake of simplicity a further description is omitted here.
Figur 2 zeigt einen abschaltbaren Nockenfolger I1 in diesem Beispiel als tassenförmiger Stößel ausgebildet. Der prinzipielle Aufbau stimmt im wesentlichen mit dem in Figur 1 Gezeigten überein. Ist nun ein Abschalten des Nockenfolgers 1 aufgrund der einleitend aufgeführten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gewünscht, wird der Ausrücker 25 über Hydraulikmittel den Kolben 19 entgegen der Kraft seiner Druckfeder 21 in Entkoppelrichtung beaufschlagen. Beide Einheiten 4, 5 sind physisch entkoppelt. Der ringförmige Bodenabschnitt 6 folgt der Kontur des Nockens 9, wobei die zentrale Einheit 5 auf dem Gaswechselventil 3 ruht und dieses somit nicht im Öffnungssinne betätigt.Figure 2 shows a cam follower I 1 that can be switched off, in this example designed as a cup-shaped tappet. The basic structure is essentially the same as that shown in Figure 1. If it is now desired to switch off the cam follower 1 due to the operating conditions of the internal combustion engine listed at the beginning, the releaser 25 will act on the piston 19 in the decoupling direction against the force of its compression spring 21 via hydraulic medium. Both units 4, 5 are physically decoupled. The ring-shaped base section 6 follows the contour of the cam 9, with the central unit 5 resting on the gas exchange valve 3 and thus not actuating it in the opening direction.
2514-11-DE2514-11-EN
Claims (1)
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Family Applications (1)
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