WO1999036678A1 - Auf unterschiedliche hübe für wenigstens ein gaswechselventil schaltbarer nockenfolger eines ventiltriebs einer brennkraftmaschine - Google Patents

Auf unterschiedliche hübe für wenigstens ein gaswechselventil schaltbarer nockenfolger eines ventiltriebs einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO1999036678A1
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WO
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coupling means
cam follower
receptacle
coupling
cam
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Michael Haas
Henning Karbstein
Norbert Nitz
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INA Wälzlager Schaeffler oHG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
    • F01L1/143—Tappets; Push rods for use with overhead camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2307/00—Preventing the rotation of tappets

Definitions

  • the invention relates to a cam follower of a valve train of an internal combustion engine that can be switched to different strokes for at least one gas exchange valve and has the following features:
  • the cam follower consists of at least two adjacent sections which can be acted upon by cams of different strokes, one of which optionally does not interact with a cam;
  • the sections preferably have receptacles aligned with one another in a cam base circle phase, a coupling means running in at least one of the receptacles, which is arranged completely in its receptacle when the sections are uncoupled;
  • the coupling means is displaceable in its coupling direction by hydraulic means, which can be guided axially in front of its pressure-chamber-side end face via an inlet into a pressure chamber formed by its receptacle, it being displaceable for coupling the sections over a separating surface between them such that it engages with a partial section in the adjacent receptacle;
  • Such a cam follower with a locking means is previously known from DE-OS 1 96 22 1 74.
  • Its locking means is, for example, designed as a ball according to FIG. 8, which is designed to engage in a form-fitting manner in the coupling means produced as a piston.
  • the ball projects above a receptacle for the coupling means in the camshaft direction.
  • An attacking cam in turn has a partially recessed annular groove on its outer jacket, which interacts with the ball for the purpose of locking.
  • the object of the invention is therefore to provide a cam follower of the type described above, in which the disadvantages shown are eliminated.
  • the locking means is produced according to the invention as a mechanically lockable and unlockable, but hydraulically stable in its unlocked position by switching high pressure for the inlet into the pressure chamber and / or the locking means is completely installed in the cam follower and does not protrude beyond it.
  • This locking and unlocking according to the invention is implemented in an embodiment of the invention via a signal path on the outer jacket of one of the sections. This means that there is no need for complex signal paths on the opposite cam. The wear otherwise found in this area is eliminated. At this point, however, it is also conceivable to position the signal path in the area of a surrounding construction for the cam follower (for example cylinder head).
  • the locking means is held hydraulically in its unlocked position only at high switching pressure, it closes the inlet for the hydraulic medium into the pressure chamber in front of the coupling medium when the hydraulic medium pressure is insufficiently applied.
  • the inlet is queried to determine whether a sufficiently high hydraulic medium pressure is present. If this is sufficient, after unlocking via the signal path, the slide is held or relocated via the applied hydraulic medium pressure in such a way that it releases a sufficient cross section at the inlet for displacing the coupling medium.
  • the hydraulically preloaded coupling means is shifted with extremely high security and speed into its opposite receptacle for the coupling purpose of the sections (see also figure description).
  • cam follower As a cup tappet.
  • the scope of this invention relates to any other type of cam follower, particularly lever type cam followers such as rocker, rocker, or rocker arm pairs.
  • cam followers are also conceivable in which three or more levers lie side by side are arranged and can be connected by coupling means for the purpose of different strokes.
  • the coupling means of these levers can then also be provided with the locking means according to the invention.
  • An end face of the coupling means on the pressure chamber side communicates according to the invention only in sections with an end face of the locking means on the pressure chamber side, so that the hydraulic medium can be passed sufficiently quickly via the signal path into the pressure chamber formed between them when this package is displaced.
  • a compression spring is proposed, for example, as a spring means for acting on the locking means. At this point, however, any further spring means is conceivable, including magnetic or hydraulic loading of the locking means in the pressure chamber direction.
  • the bucket tappet has a hydraulic play compensation element in the region of its circular section. This is advantageously acted upon by hydraulic fluid pressure via a separate hydraulic fluid path.
  • the slide with a compression spring.
  • the compression spring acts on the slide in the decoupling direction and, in the event of the desired decoupling when the pressure on hydraulic fluid decreases, causes the coupling means to be completely displaced into its receptacle.
  • the force of this compression spring is designed stronger than the force of the compression spring acting on the locking means.
  • this compression spring on the slide also prevents, via its spring force, that a coupling can be implemented in the event of insufficient switching high pressure on hydraulic medium.
  • Another useful form of loading would be if an additional component, for example a further slide, runs in the receptacle diametrically opposite the receptacle for the blocking means. This can act on the slide in the decoupling direction via the above-mentioned loading means (hydraulic, mechanical) and optionally also form or include the stop.
  • an additional component for example a further slide
  • This can act on the slide in the decoupling direction via the above-mentioned loading means (hydraulic, mechanical) and optionally also form or include the stop.
  • the cited spring means for the locking means is designed in such a way that it allows this locking means to be displaced into its unlocking direction via hydraulic medium pressure when this pressure is less than the switching high pressure, but greater than a low pressure of hydraulic medium.
  • the receptacle for the coupling means and the diametrically opposite receptacle in the annular section each have a stop for the coupling means and the slide radially on the outside.
  • This stop defines the maximum displacement movement of the elements just mentioned.
  • the stops can be provided with openings, for example bores. Air displaced by blocking means or slide can escape through these bores during the movement of the coupling means. chen. No unwanted air cushion forms. A leakage amount of hydraulic fluid can also be removed from the cam follower.
  • the signal path in one piece to the circular section.
  • a separate element with a wedge surface such as a rivet-like body or the like, can also be connected to an outer jacket of the corresponding section.
  • the signal path advantageously has its highest elevation in the region of the maximum relative position of the sections to one another.
  • the coupling medium can be provided with hydraulic medium pressure in the event of its desired coupling. If this pressure is not sufficient (switching high pressure), the blocking means closes the inlet via the force of its pressure medium.
  • a coupling can only take place in one of the following basic circle cycles.
  • FIG. 2 shows a cross section through the cam follower rotated by 90 ° with respect to FIG. 1.
  • Figure 1 shows a cam follower 1 designed as a tappet.
  • This consists of an outer annular section 2, which in the area of its bore 3 includes a circular section 4 that is relatively movable relative to the latter.
  • the sections 2, 4 are in the area of their bottoms 5, 6 of cams different strokes applied.
  • the bottom 5 is contacted by at least one cam with a large stroke and the bottom 6 is contacted by a cam with a small stroke.
  • the section 4 is provided on its side remote from the ground with a hydraulic play compensation element 7. This acts on one or more gas exchange valves, not shown.
  • receptacles 8, 9 run in a cam base circle phase.
  • a pressure medium 10 shown as a compression spring, is positioned radially on the outside.
  • the pressure medium 10 is supported radially outwards on a stop 11.
  • This stop 11 is formed here as the bottom of a sleeve 12.
  • This sleeve 12 is used with its bore to form the receptacle 8 and thus as an immediate career.
  • the stop 11 has an opening 13.
  • the pressure medium 10 acts radially on the inside on a locking means / a locking slide 14. This is made like a piston.
  • a coupling means 15 designed as a piston is arranged upstream of the blocking means 14 radially inwards. In the view shown here, a radially inner end face 16 of the blocking means 14 bears in sections against a radially outer end face 17 of the coupling means 15.
  • the coupling means 15 is positioned with its radially inner end face 18 in the decoupled state of the sections 2, 4 immediately in front of a separating surface 19 between them.
  • a pressure chamber 20 is formed between the locking means 14 and the coupling means 1 5 in the low-pressure state shown here and explained later.
  • the blocking means 14 with its lateral surface 21 blocks an inlet 22 here.
  • This inlet 22 serves to supply hydraulic Likstoff in the pressure chamber 20. It is fed here from a storage room 23 shown in Figure 2.
  • a slide 25 extends within the receptacle 9 and extends over an entire length of the receptacle 9.
  • the slide 25 is enclosed on its outer jacket 26 by a compression spring 27 approximately in the region of its transverse median plane. This extends between the sleeves 24.
  • the compression spring 27 is supported on its side facing away from the coupling means 15 on a shoulder 28 (end face) of the sleeve 24. On the pressure chamber side, the compression spring 27 experiences a stop on a collar 29, which is located on the outer jacket 26 of the slide 25.
  • the compression spring 27 holds the slide 25 in the central position.
  • a circlip would also be conceivable.
  • the part of the receptacle 8, which is diametrically opposite the receptacle 8 for the coupling means 15, has a sleeve-like stop 31. This also has an opening 32. It may also be conceivable to position a third slide within the receptacle 8 just described. This could then be acted upon radially from the outside by a pressure medium. Through the openings 13 and 32, displaced air can escape unhindered during a movement of the coupling means 15 / locking slide 14 and slide 25.
  • a signal path 34 is formed on the outer jacket 33 of section 4 enclosed by the bore 3.
  • This signal path 34 is produced as a diameter widening 35 which extends in the direction remote from the cam. It consists of a separate body 36, e.g. B. rivet-like training. It is located axially from a center of the end face 18 of the coupling means 15 approximately to the extent of a maximum differential stroke from the stroke of the large cam for the annular section 2 to the stroke of the small cam for the circular section 4. How it works:
  • the figures show the cam follower 1 in its base circle phase and in the decoupled state.
  • the associated gas exchange valve would thus only open in the sense of the cam acting on the circular section 4.
  • the circular section 2 executes a relative movement to the circular section 4 in the sense of its cam or the large stroke cam.
  • the end face 18 of the coupling means 15 remote from the pressure chamber slides on the outer jacket 33 and over the signal path 34.
  • the lateral surface 21 of the locking means 14 temporarily releases the inlet 22. If the decoupling state is now to be maintained, for example at low engine speed and engine load, the low pressure of hydraulic fluid at the inlet 22 remains switched.
  • the pressure medium 10 shifts the locking slide 14 radially inward.
  • the coupling means 15 is in front of the separating surface 19.
  • the inlet 22 is thus closed again. If there are undesirable pressure peaks in the hydraulic fluid at the inlet 22 in the cam base circle, these are disregarded by the locking action of the locking means 14.
  • the coupling means 1 5 cannot undesirably extend in the coupling direction in the cam base circle phase and thus remains in its receptacle 8.
  • a high pressure of hydraulic fluid can be applied to the inlet 22 very early on. If the package, consisting of coupling means 15 and blocking means 14, is now moved radially outward via signal path 34 with a relative stroke, the cross section of inlet 22 is again mechanically released. If the applied pressure (high pressure) of hydraulic medium exceeds a force predetermined by the pressure medium 10, the pressure chamber 20 remains open via this hydraulic medium pressure on the subsequent trailing edge of the cam. The coupling means 1 5 is therefore under sufficient pressure and can reach the base circle be immediately moved into the aligned receptacle 9. The coupling of the

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Abstract

Ein Nockenfolger (1) ist auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil schaltbar ausgelegt und besteht aus zwei angrenzenden Abschnitten (2, 4), die über ein Koppelmittel (15) miteinander koppelbar sind. Das Koppelmittel (15) wirkt mit einem Sperrschieber (14) zusammen. Besonderes Merkmal des Sperrschiebers (14) ist es, daß dieser als mechanisch sperr- und entspertbarer, jedoch hydraulisch in seiner Entsperrstellung über Schalthochdruck haltbarer Kolben für einen Zulauf (22) in eine Druckkammer (20) vor dem Koppelmittel (15) gefertigt ist. Gleichzeitig ist der Sperrschieber (14) vollständig in den Nockenfolger (1) eingebaut und überragt diesen nicht. Somit können sich unerwünschte Schwankungen des Hydraulikmitteldruckes im Grundkreis von den Nockenfolger (1) beaufschlagenden Nocken und dessen gewünschtem abgeschalteten Zustand nicht mehr auf das Koppelmittel (15) auswirken. Gleichzeitig wird eine Verlagerung dieses Koppelmittels (15) in dessen Koppelrichtung nur dann ermöglicht, wenn ein ausreichend großer Druck an Hydraulikmittel für seine Verlagerung zur Verfügung steht. Anderenfalls würde das Sperrmittel (14) über die Kraft eines Druckmittels (10) einen Zulauf (22) für das Hydraulikmittel verschließen.

Description

Auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein
Gaswechselventil schaltbarer Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil schaltbaren Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brenn- kraftmaschine mit folgenden Merkmalen:
a) der Nockenfolger besteht aus zumindest zwei angrenzenden Abschnitten, die durch Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar sind, wobei wahlweise einer von diesen nicht mit einem Nocken zusammenwirkt;
b) die Abschnitte besitzen bevorzugt in einer Nockengrundkreisphase zueinander fluchtende Aufnahmen, wobei in wenigstens einer der Aufnahmen ein Koppelmittel verläuft, das im entkoppelten Zustand der Abschnitte vollständig in seiner Aufnahme angeordnet ist;
c) das Koppelmittel ist in seine Koppelrichtung über Hydraulikmittel verlagerbar, das über einen Zulauf in eine durch dessen Aufnahme gebildete Druckkammer axial vor seine druckkammerseitige Stirnseite leitbar ist, wobei es für eine Kopplung der Abschnitte derartig über eine Trennfläche zwischen diesen hinweg verschiebbar ist, daß es mit einem Teilabschnitt in die angrenzende Aufnahme eingreift;
d) das Koppelmittel kommuniziert mit einem Sperrmittel. Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Nockenfolger mit einem Sperrmittel ist aus der DE-OS 1 96 22 1 74 vorbekannt. Dessen Sperrmittel ist beispielsweise nach Figur 8 als Kugel ausgebildet, die formschlüssig in das als Kolben gefertigte Koppelmittel eingreifbar gestaltet ist. Dabei überragt die Kugel eine Aufnahme für das Koppelmittel in Nockenwellenrichtung. Ein angreifender Nocken wiederum besitzt an seinem Außenmantel eine teilausgesparte Ringnut, die mit der Kugel zum Sperrzweck zusammenwirkt.
Nachteilig ist es bei dem gattungsbildenden Nockenfolger, daß die Sperrmittel aufwendige Änderungen an bereits vorhandenen Nocken von Nockenwellen erfordern. Gleichzeitig tritt durch den Nockenkontakt zum Sperrmittel ein unnötig erhöhter Verschleiß in diesem Bereich auf. Wird Hydraulikmittel vor das Koppelmittel geleitet, welches das Sperrmittel besitzt, ist auch mit einem zusätzlichen Hydraulikmittelverlust über die Aussparung im Nockenfolger für das Sperrmittel zu rechnen. Ebenfalls ist festzustellen, daß die am genannten Nockenfolger aufgezeigten Maßnahmen zur Sperrung seiner Koppelmittel außerhalb gewünschter Nockenkontaktphasen relativ aufwendige Änderungen am Nockenfolger selbst bedingen. Zugleich kann es durch die Steifheit der Sperrmittel in seltenen Fällen zu einer unerwünschten Bauteilbelastung oder -Zerstörung kommen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nockenfolger der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei welchem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen dieser Erfindung Gegenstand der Unteransprüche sind. Diesen Unteransprüchen können auch allein bzw. in Kombination mit anderen Unteransprüchen selbständig schutzfähige Maßnahmen immanent sein. Das Sperrmittel ist erfindungsgemäß als mechanisch sperr- und entsperrbarer, jedoch hydraulisch in seiner Entsperrstellung über Schalthochdruck haltbarer Sperrschieber für den Zulauf in die Druckkammer hergestellt und/oder ist das Sperrmittel vollständig in den Nockenfolger eingebaut und überragt diesen nicht.
Diese erfindungsgemäße Sperrung und Entsperrung wird in Ausgestaltung der Erfindung über eine Signalbahn am Außenmantel eines der Abschnitte realisiert. Hierdurch kann auf aufwendig zu fertigende Signalbahnen am gegenüberliegen- den Nocken verzichtet werden. Der an diesem Bereich ansonsten festzustellende Verschleiß ist eliminiert. Denkbar ist es an dieser Stelle jedoch auch, die Signalbahn im Bereich einer Umgebungskonstruktion für den Nockenfolger (beispielsweise Zylinderkopf) zu positionieren.
Dadurch, daß das Sperrmittel hydraulisch in seiner Entsperrstellung nur bei Schalthochdruck gehalten wird, verschließt es bei nicht ausreichend anliegendem Hydraulikmitteldruck den Zulauf für das Hydraulikmittel in die Druckkammer vor dem Koppelmittel. Somit wird anhand der Signalbahn im abgeschalteten Zustand der Abschnitte und in vorteilhafter Weise bei deren maximalstem Relativhub der Zulauf dahingehend abgefragt, ob ein ausreichend großer Hydraulikmitteldruck ansteht. Reicht dieser aus, so wird nach Entsperrung über die Signalbahn der Schieber über den anliegenden Hydraulikmitteldruck derartig gehalten bzw. verlagert, daß er einen ausreichenden Querschnitt am Zulauf zur Verlagerung des Koppelmittels freigibt. Im nachfolgenden Grundkreis wird das somit hydraulisch vorgespannte Koppelmittel mit extrem hoher Sicherheit und Geschwindigkeit in seine gegenüberliegende Aufnahme zum Koppelzweck der Abschnitte verlagert (s. auch Figurenbeschreibung).
In zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, den Nocken- folger als Tassenstößel auszubilden. Der Schutzumfang dieser Erfindung bezieht sich jedoch auf jegliche andere Arten von Nockenfolgern, insbesondere hebelartige Nockenfolger wie Kipp-, Schwing- oder Schlepphebelpaare. Auch sind Nockenfolger denkbar, bei denen drei oder mehr Hebel nebeneinanderliegend angeordnet sind und durch Koppelmittel zum Zwecke unterschiedlichen Hubes verbunden werden können. Selbstverständlich können dann die Koppelmittel dieser Hebel ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Sperrmittel versehen sein.
Eine druckkammerseitige Stirnseite des Koppelmittels kommuniziert nach der Erfindung nur abschnittsweise mit einer druckkammerseitigen Stirnfläche des Sperrmittels, damit das Hydraulikmittel bei Verlagerung dieses Pakets über die Signalbahn in die zwischen diesen gebildete Druckkammer ausreichend schnell geleitet werden kann.
Als Federmittel zur Beaufschlagung des Sperrmittels ist beispielsweise eine Druckfeder vorgeschlagen. Denkbar ist an dieser Stelle jedoch jedes weitere Federmittel, so auch ein magnetisches bzw. eine ebenfalls hydraulische Beaufschlagung des Sperrmittels in Druckkammerrichtung.
Der Tassenstößel weist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung im Bereich seines kreisförmigen Abschnitts ein hydraulisches Spielausgleichselement auf. Dieses wird vorteilhaft über einen separaten Hydraulikmittelpfad mit Hydraulikmitteldruck beaufschlagt.
Zur Minimierung der Flächenpressung im Falle der Kopplung der Abschnitte über das Koppelmittel und um ein Ausschiebemittel für das Koppelmittel in seine Entkoppelrichtung zu schaffen, ist es erfindungsgemäß vorgeschlagen, im kreisförmigen Abschnitt einen sich über eine gesamte Länge dessen Aufnahme erstreckenden Schieber zu applizieren. Dieser Schieber greift im Falle der Kopplung der Abschnitte in eine der Aufnahme für das Koppelmittel diametral gegenüberliegende Aufnahme im kreisringförmigen Abschnitt ein. Durch diese "symmetrische" Kopplung wird gleichzeitig auch ein minimales Verkippen der Abschnitte zueinander bei Kopplung vermieden. Vorteilhafterweise wird der kreisringförmige Abschnitt im Bereich seines Bodens von zwei Nocken gleichen und großen Hubes beaufschlagt. Diese Nocken schließen einen Nocken kleinen Hubes für den kreisförmigen Abschnitt ein. Soll das beaufschlagte Gaswechselventil im nichtgekoppelten Zustand der Abschnitte vollkommen geschlossen bleiben, so kann auf den Nocken kleinen Hubes verzichtet werden bzw. erzeugt dieser kleine Nocken lediglich einen Minimalhub.
In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, den Schieber mit einer Druckfeder zu versehen. Diese kann ihn beispielsweise umschließen. Die Druckfeder beaufschlagt den Schieber in Entkoppelrichtung und bewirkt für den Fall der gewünschten Entkopplung bei nachlassendem Druck an Hydraulikmittel eine Verlagerung des Koppelmittels vollständig in seine Aufnahme. Dabei ist die Kraft dieser Druckfeder stärker ausgelegt, als die Kraft der das Sperrmittel beaufschlagenden Druckfeder. Gleichzeitig verhindert diese Druckfeder am Schieber über ihre Federkraft auch mit, daß bei nicht ausreichend vorhandenem Schalthochdruck an Hydraulikmittel eine Kopplung realisiert werden kann. Denkbar ist es jedoch auch, den Schieber in Entkoppelrichtung durch Hydraulikmittel zu beaufschlagen. Eine weitere sinnvolle Beaufschlagungsform wäre, wenn in der der Aufnahme für das Sperrmittel diametral gegenüberliegenden Aufnahme im kreisringförmigen Abschnitt ein zusätzliches Bauteil, beispielsweise ein weiterer Schieber verläuft. Dieser kann über die genannten Beaufschlagungsmittel (hydraulisch, mechanisch) auf den Schieber in Entkoppelrichtung wirken und wahlweise auch den Anschlag bilden oder beinhalten.
Das zitierte Federmittel für das Sperrmittel ist derartig ausgelegt, daß es eine Verlagerung dieses Sperrmittels in seine Entsperrichtung über Hydraulikmitteldruck dann zuläßt, wenn dieser Druck kleiner ist als der Schalthochdruck, jedoch größer als ein Niederdruck an Hydraulikmittel.
Vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahme für das Koppelmittel und die diametral gegenüberliegende Aufnahme im kreisringförmigen Abschnitt radial außen je einen Anschlag für das Koppelmittel bzw. den Schieber besitzen. Durch diesen Anschlag wird die maximale Verlagerungsbewegung der eben genannten Elemente definiert. Die Anschläge können mit Öffnungen, beispielsweise Bohrungen, versehen sein. Über diese Bohrungen kann bei der Verlagerungsbewegung des Koppelmittels mit Sperrmittel bzw. Schieber verdrängte Luft entwei- chen. Es bildet sich kein unerwünschtes Luftpolster aus. Ebenfalls kann eine Leckmenge an Hydraulikmittel aus dem Nockenfolger entfernt werden.
Denkbar ist es beispielsweise, die Signalbahn einteilig mit dem kreisförmigen Abschnitt zu verbinden. Jedoch kann auch ein separates Element mit Keilfläche, wie beispielsweise ein nietartiger Körper oder ähnliches, mit einem Außenmantel des entsprechenden Abschnitts verbunden werden. Vorteilhafterweise besitzt die Signalbahn, wie genannt, ihre höchste Erhebung im Bereich maximaler Relativstellung der Abschnitte zueinander. Somit kann mit ablaufender Nockenflanke das Koppelmittel für den Fall seiner gewünschten Kopplung mit Hydraulikmitteldruck versehen werden. Reicht dieser Druck nicht aus (Schalthochdruck), so verschließt das Sperrmittel über die Kraft seines Druckmittels den Zulauf. Eine Kopplung kann erst dann in einem der darauffolgenden Grundkreiszyklen erfolgen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Zweckmäßigerweise ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen als Tassenstößel ausgebildeten Nockenfolger im Bereich seiner Koppelmittel und
Figur 2 einen um 90° gegenüber Figur 1 gedrehten Querschnitt durch den Nockenfolger.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Zum Aufbau: Figur 1 zeigt einen als Tassenstößel ausgebildeten Nockenfolger 1 . Dieser besteht aus einem äußeren kreisringförmigen Abschnitt 2, der im Bereich seiner Bohrung 3 einen kreisförmigen Abschnitt 4 relativ beweglich zu diesem einschließt. Die Abschnitte 2, 4 sind im Bereich ihrer Böden 5, 6 von Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagt. Dabei wird der Boden 5 von wenigstens einem Nocken großen Hubes und der Boden 6 von einem Nocken kleinen Hubes kontaktiert. Gleichzeitig ist der Abschnitt 4 an seiner bodenfernen Seite mit einem hydraulischen Spielausgleichselement 7 versehen. Dieses wirkt auf ein oder mehrere nicht dargestellte Gaswechselventile ein.
Im Bereich der Böden 5, 6 verlaufen in einer Nockengrundkreisphase zueinander fluchtende Aufnahmen 8, 9. In der hier links der Symmetrielinie dargestellten Aufnahme 8 ist radial außen ein als Druckfeder dargestelltes Druckmittel 10 positioniert. Das Druckmittel 10 ist radial nach außen an einem Anschlag 1 1 abgestützt. Dieser Anschlag 1 1 ist hier als Boden einer Hülse 12 ausgebildet. Diese Hülse 12 dient mit ihrer Bohrung zur Ausbildung der Aufnahme 8 und somit als unmittelbare Laufbahn. Gleichzeitig besitzt der Anschlag 1 1 eine Öffnung 13.
Radial innen wirkt das Druckmittel 10 auf ein Sperrmittel/einen Sperrschieber 14 ein. Dieser ist hier kolbenartig gefertigt. Dem Sperrmittel 14 radial nach innen vorgeordnet ist ein als Kolben ausgebildetes Koppelmittel 15. In der hier dargestellten Ansicht liegt eine radial innere Stirnfläche 16 des Sperrmittels 14 an einer radial äußeren Stirnseite 1 7 des Koppelmittels 1 5 abschnittsweise an.
Das Koppelmittel 15 ist mit seiner radial inneren Stirnseite 18 im entkoppelten Zustand der Abschnitte 2, 4 unmittelbar vor einer Trennfläche 19 zwischen diesen positioniert.
Dadurch, daß die Stirnfläche 16 und Stirnseite 1 7 nur abschnittsweise anliegen, ist in dem hier gezeigten und später erläuterten Niederdruckzustand an Hydraulikmittel eine Druckkammer 20 zwischen dem Sperrmittel 14 und dem Koppelmittel 1 5 gebildet.
Zu erkennen ist auch, daß das Sperrmittel 14 mit seiner Mantelfläche 21 hier einen Zulauf 22 versperrt. Dieser Zulauf 22 dient einer Zuleitung von Hydrau- likmittel in die Druckkammer 20. Er wird hier gespeist aus einem aus Figur 2 ersichtlichen Vorratsraum 23.
In der Aufnahme 9 des kreisförmigen Abschnitts 4 sind radial außen zwei beabstandete Hülsen 24 eingebaut. Somit ist die Aufnahme 9 durch Bohrungen dieser Hülsen 24 determiniert. Innerhalb der Aufnahme 9 verläuft ein Schieber 25, welcher sich über eine gesamte Länge der Aufnahme 9 erstreckt. Etwa im Bereich seiner Quermittelebene ist der Schieber 25 an seinem Außenmantel 26 von einer Druckfeder 27 umschlossen. Diese verläuft zwischen den Hülsen 24. Dabei stützt sich die Druckfeder 27 an ihrer dem Koppelmittel 1 5 abgewandten Seite an einem Absatz 28 (Stirnseite) der Hülse 24 ab. Druckraumseitig erfährt die Druckfeder 27 einen Anschlag an einem Bund 29, welcher sich am Außenmantel 26 des Schiebers 25 befindet. Die Druckfeder 27 hält den Schieber 25 in Mittenlage. Anstatt des Bundes wäre auch ein Sicherungsring o.a. denkbar.
Der Teil der Aufnahme 8, welcher der Aufnahme 8 für das Koppelmittel 15 diametral gegenüberliegt, besitzt einen hülsenartigen Anschlag 31 . Dieser weist ebenfalls eine Öffnung 32 auf. Denkbar kann es auch sein, innerhalb der eben beschriebenen Aufnahme 8 einen dritten Schieber zu positionieren. Dieser könnte dann radial von außen durch ein Druckmittel beaufschlagt werden. Durch die Öffnungen 13 und 32 kann bei einer Verlagerungsbewegung von Koppelmittel 1 5/Sperrschieber 14 und Schieber 25 verdrängte Luft ungehindert entweichen.
Gleichzeitig geht aus Figur 1 hervor, daß am von der Bohrung 3 umschlossenen Außenmantel 33 des Abschnitts 4 eine Signalbahn 34 ausgebildet ist. Diese Signalbahn 34 ist als in nockenferne Richtung sich erstreckende Durchmessererweiterung 35 gefertigt. Sie besteht hier aus einem separaten Körper 36, z. B. nietähnlicher Ausbildung. Sie befindet sich axial von einer Mitte der Stirnseite 18 des Koppelmittels 15 in etwa im Maß eines maximalen Differenzhubes vom Hub des großen Nockens für den kreisringförmigen Abschnitt 2 zum Hub des kleinen Nockens für den kreisförmigen Abschnitt 4 entfernt. Zur Wirkungsweise:
Die Figuren zeigen den Nockenfolger 1 in seiner Grundkreisphase und im entkoppelten Zustand. Somit würde sich das zugeordnete Gaswechselventil lediglich im Sinne des den kreisförmigen Abschnitt 4 beaufschlagenden Nok- kens öffnen. Der kreisringförmige Abschnitt 2 vollzieht im Sinne seines ihn beaufschlagenden Nockens oder der Nocken großen Hubes eine Relativbewegung zum kreisförmigen Abschnitt 4. Bei dieser Relativbewegung gleitet die druckkammerferne Stirnseite 18 des Koppelmittels 15 am Außenmantel 33 und über die Signalbahn 34. Diese verschiebt in etwa bei maximalem Relativhub das Koppelmittel 15 mit Sperrmittel 14 radial nach außen entgegen der Kraft des Druckmittels 10. Dabei gibt die Mantelfläche 21 des Sperrmittels 14 den Zulauf 22 zeitweilig frei. Soll nun der Entkoppelzustand beibehalten werden, beispielsweise bei niedriger Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine, so bleibt der Niederdruck an Hydraulikmittel am Zulauf 22 geschaltet. Bei der anschließend erfolgenden Aufwärtsbewegung des kreisringförmigen Abschnitts 2 verschiebt das Druckmittel 10 den Sperrschieber 14 radial nach innen. Das Koppelmittel 1 5 steht vor der Trennfläche 19. Somit wird der Zulauf 22 wieder geschlossen. Kommt es nun im Nockengrundkreis zu unerwünschten Druckspitzen an Hydraulikmittel am Zulauf 22, bleiben diese durch die Sperrwirkung des Sperr- mittels 14 unberücksichtigt. Das Koppelmittel 1 5 kann in der Nockengrundkreisphase nicht unerwünscht in Koppelrichtung ausfahren und verharrt somit in seiner Aufnahme 8.
Ist eine Kopplung der Abschnitte 2, 4, beispielsweise bei mittlerer bis hoher Drehzahl/Last gewünscht, so kann schon sehr frühzeitig ein Hochdruck an Hydraulikmittel an den Zulauf 22 angelegt werden. Wird nun das Paket, bestehend aus Koppelmittel 15 und Sperrmittel 14, über die Signalbahn 34 bei Relativhub radial nach außen verlagert, wird wiederum der Querschnitt des Zulaufs 22 mechanisch freigegeben. Übersteigt der anliegende Druck (Hoch- druck) an Hydraulikmittel eine durch das Druckmittel 10 vorgegebene Kraft, so bleibt über diesen anstehenden Hydraulikmitteldruck bei nachfolgender Ablaufflanke des Nockens die Druckkammer 20 geöffnet. Das Koppelmittel 1 5 steht somit unter ausreichendem Vordruck und kann mit Erreichen des Grundkreises sofort in die fluchtende Aufnahme 9 verlagert werden. Die Kopplung der
Abschnitte 2, 4 ist sicher vollzogen.
Reicht jedoch der anstehende Hochdruck an Hydraulikmittel am Zulauf 22 nicht aus, so würde mit ablaufender Nockenablaufflanke die mechanische Entriegelung des Zulaufs 22 über die Signalbahn 34 aufgehoben und das Sperrmittel 14 über die Kraft seines Druckmittels 10, entgegen nicht ausreichendem Hydraulikmitteldruck, den Zulauf 22 versperren. Somit wäre das Koppelmittel 1 5 in der darauffolgenden Grundkreisphase an einer Verlagerungsbewegung in Richtung zur Aufnahme 9 zum Koppelzweck gehindert. Unerwünschte Verschleißerscheinungen durch dessen nicht ausreichendes Ausfahren trotz Schaltbefehl und Geräuschentwicklungen sind somit vermieden. Erst bei genügendem Hochdruck an Hydraulikmittel am Zulauf 22 kann beim darauffolgenden Nockenhub und entsperrt bleibendem Sperrmittel 14 eine Verlagerung des Koppelmittels 1 5 in Koppelrichtung erfolgen.
Bezugszahlenliste
I Nockenfolger 20 Druckkammer 2 (kreisringförmiger) Abschnitt 21 Mantelfläche
3 Bohrung 22 Zulauf
4 kreisförmiger Abschnitt 23 Vorratsraum
5 Boden 24 Hülse
6 Boden 25 Schieber 7 Spielausgleichselement 26 Außenmantel
8 Aufnahme 27 Druckfeder
9 Aufnahme 28 Absatz
10 Druckmittel 29 Bund
I I Anschlag 30 nicht vergeben 12 Hülse 31 Anschlag
13 Öffnung 32 Öffnung
14 Sperrschieber/Sperrmittel 33 Außenmantel
15 Koppel mittel 34 Signalbahn
16 Stirnfläche 35 Durchmessererweiterung 1 7 Stirnseite 36 Körper
18 Stirnseite 37 Stirnseite
19 Trennfläche

Claims

Patentansprüche
1 . Auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil schaltbarer Nockenfolger (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit folgenden Merkmalen:
a) der Nockenfolger (1 ) besteht aus zumindest zwei angrenzenden Abschnitten (2, 4), die durch Nocken unterschiedlichen Hubes beaufschlagbar sind, wobei wahlweise einer von diesen nicht mit einem Nocken zusammenwirkt;
b) die Abschnitte (2, 4) besitzen bevorzugt in einer Nockengrundkreisphase zueinander fluchtende Aufnahmen (8, 9), wobei in wenigstens einer der Aufnahmen (8, 9) ein Koppelmittel (1 5) verläuft, das im entkoppelten Zustand der Abschnitte (2, 4) vollständig in seiner Aufnahme (8, 9) angeordnet ist;
c) das Koppelmittel (1 5) ist in seine Koppelrichtung über Hydraulikmittel verlagerbar, das über einen Zulauf (22) in eine durch dessen Aufnahme (8, 9) gebildete Druckkammer (20) axial vor seine druckkammerseitige Stirnseite (16) leitbar ist, wobei es für eine Kopplung der Abschnitte (2, 4) derartig über eine Trennfläche (19) zwischen diesen hinweg verschiebbar ist, daß es mit einem Teilabschnitt in die angrenzende Aufnahme (9, 8) eingreift;
d) das Koppelmittel (1 5) kommuniziert mit einem Sperrmittel (14);
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
e) das Sperrmittel (14) ist als mechanisch sperr- und entsperrbarer jedoch hydraulisch in seiner Entsperrstellung über Schalthochdruck haltbarer Sperr- Schieber für den Zulauf (22) in die Druckkammer (20) hergestellt und/oder
f) das Sperrmittel (14) ist vollständig in den Nockenfolger (1 ) eingebaut und überragt diesen nicht.
2. Nockenfolger nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
g) das Sperrmittel (14) besitzt kolbenartige Geometrie, ist in die Aufnahme (8) des Koppelmittels (1 5) eingebaut und verläuft in dessen Koppelrichtung gesehen axial vor diesem;
h) das Sperrmittel (14) ist in seine Sperrrichtung über ein Druckmittel (10) wie eine Feder beaufschlagt und grenzt druckkammerseitig mit einer Stirnfläche (16) an, wobei es bei Niederdruck an Hydraulikmittel und zumindest während einer Nockengrundkreisphase mit seiner Mantelfläche (21 ) den Zulauf (22) verschließt und mit der druckkammerseitigen Stirnfläche (16) abschnittsweise mit der druckkammerseitigen Stirnseite (1 7) des Koppelmittels (1 5) in Kontakt ist;
i) an einem Außenmantel (33) des Abschnitts (4), in dessen Aufnahme (9) das Koppelmittel (15) zum Koppelzweck verlagerbar ist, verläuft eine Signalbahn (34) für das Sperrmittel (14);
j) das Sperrmittel (14) tastet im entkoppelten Zustand der Abschnitte (2, 4) mittelbar über eine druckkammerferne Stirnseite (18) des Koppelmittels (15) diese Signalbahn (34) ab und
k) das Sperrmittel (14) ist über die Signalbahn (34) derartig in dessen Entsperrstellung verlagerbar, daß es mit seiner Mantelfläche (21 ) den Zulauf (22) freigibt.
3. Nockenfolger nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
I) der Nockenfolger (1 ) ist als Tassenstößel ausgebildet;
m) der Abschnitt (2) besitzt kreisringförmige Geometrie und beinhaltet in seiner radial bzw. sekantenartig verlaufenden Aufnahme (8) das Koppelmittel (1 5) mit Sperrmittel (14); n) der weitere Abschnitt (4) des Nockenfolgers (1 ) ist kreisförmig gefertigt und innerhalb einer Bohrung (3) des kreisringförmigen Abschnitts (2), relativbeweglich zu diesem, positioniert, wobei er die angrenzende sowie ebenfalls radial oder sekantenartig verlaufende Aufnahme (9) aufweist und
o) der kreisförmige Abschnitt (4) ist wahlweise von einem Nocken kleinen Hubes im Bereich seines Bodens (6) beaufschlagt, wobei der kreisringförmige Abschnitt (2) von zumindest einem Nocken großen Hubes im Bereich seines Bodens (5) kontaktiert ist.
4. Nockenfolger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in etwa über eine gesamte Länge der Aufnahme (9) des kreisförmigen Abschnitts (4) ein Schieber (25) erstreckt, der mit seiner druckkammerseitigen Stirnseite (37) mit der druckkammerfernen Stirnseite (18) des Koppelmittels (15) kommuniziert und im Fall der Kopplung der Abschnitte (2, 4) über die Trennfläche (19) hinweg mit einem Teilabschnitt in eine der Aufnahme (8) für das Koppelmittel (15) diametral bzw. spiegelbildlich gegenüberliegende Aufnahme (8) im kreisringförmigen Abschnitt (2) eingreift.
5. Nockenfolger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (25) von einer in Richtung zum Koppelmittel (1 5) wirkenden Druckfeder (27) umschlossen ist, welche sich einenends in Richtung zur diametral bzw. spiegelbildlich gegenüberliegenden Aufnahme (8) an einem Absatz (28) seiner Aufnahme (9) abstützt und anderenends in eine Ringnut (30) an seinem Außen- mantel (26) eingreift oder gegen einen Bund (29)/einen Sicherungsring wirkt.
6. Nockenfolger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufnahme (8) für das Koppelmittel (1 5) und der diametral bzw. spiegelbildlich gegenüberliegenden Aufnahme (8) radial außen je ein Anschlag (1 1 , 31 ) für das Koppelmittel (1 5) bzw. den Schieber (25) angeordnet ist, der wahlweise eine Öffnung (13, 32) besitzt.
7. Nockenfolger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalbahn
(34) am Außenmantel (33) des kreisförmigen Abschnitts (4) als sich in nockenferne Richtung keilförmig erweiternde und zumindest im Radialabschnitt zum Koppelmittel (1 5) verlaufende Durchmessererweiterung (35) oder als separater Körper (36) mit Keilfläche gefertigt ist, die bzw. der in etwa bei maximaler Relativstellung der Abschnitte (2, 4) zueinander ihre bzw. seine größte Erhebung besitzt.
8. Nockenfolger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den kreis- förmigen Abschnitt (4) ein hydraulisches Spielausgleichselement (7) eingebaut ist.
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