WO2007122051A1 - Kupplungsvorrichtung zwischen einem gaswechselventil und einem ventilbetätigungselement - Google Patents
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- WO2007122051A1 WO2007122051A1 PCT/EP2007/052801 EP2007052801W WO2007122051A1 WO 2007122051 A1 WO2007122051 A1 WO 2007122051A1 EP 2007052801 W EP2007052801 W EP 2007052801W WO 2007122051 A1 WO2007122051 A1 WO 2007122051A1
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- 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
- F01L1/30—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of positively opened and closed valves, i.e. desmodromic valves
Definitions
- the invention relates to a coupling device between a shaft of a gas exchange valve of an internal combustion engine and a gas exchange valve in the opening and closing direction kraftbeauf soden valve actuator.
- the coupling device comprises an outgoing from the valve actuating element intermediate piece, which has an extending in the longitudinal direction of the gas exchange valve Axialaus strictlyung arranged therein means for producing a form-fitting train-pressure connection between the valve actuating element and the gas exchange valve.
- Such a coupling device is apparent from the considered as generic forming DE 101 41 176 A1 and serves for releasable and form-fitting connection between the valve operating member and actuated by this in both the opening and closing direction without or without significant participation of a valve closing spring gas exchange valve.
- Both valve actuators actuated by a camshaft as are known, for example, from desmodromic valve controllers, and actuators within camshaft-less valve controls are possible as valve actuation elements. It is irrelevant on which physical action principle such actuators are based, as long as they actively open the gas exchange valve as well as actively close.
- the core element of the proposed in the cited document coupling device consists in a radially elastically deformable and positively cooperating with the shaft of the gas exchange valve coupling piece.
- the coupling piece encompassing securing elements are provided.
- a significant disadvantage of the securing elements formed there as a nut, as a snap ring or as a pressed-on sleeve can be their considerably limited accessibility both during manufacture and when releasing the tension-compression connection.
- it can cause considerable design difficulties to provide lateral clearance in the cylinder head for the screwing tool to be provided in the case of the nut.
- a similar problem is likely to arise in the assembly of the locking ring on the coupling piece or mecanicpressenden the sleeve.
- the invention is therefore an object of the invention to avoid this disadvantage and thus to provide a coupling device which ensures a simple means both easy to produce and easily detachable and at the same time reliable train-pressure connection between the valve actuator and the gas exchange valve.
- this object is achieved in that in the axial recess of the shaft or an adapter sleeve fixedly connected to the shaft protrudes and the means at least one arranged in the intermediate radial recess which opens into the axial recess and at least one coupling element, the is slidably mounted in the radial recess transversely to the longitudinal direction of the gas exchange valve include.
- the coupling tion element produced in train-pressure connection in a running on the circumference of the shaft or the adapter sleeve receiving a.
- the coupling element is mounted displaceably in the radial recess of the intermediate piece and engages in the receptacle of the shaft or the adapter sleeve, the reliable train-pressure connection to the gas exchange valve can be both easily made and easily solved without the intermediate piece against radial To widen and thus to secure against unintentional release of the train-pressure connection.
- the adapter sleeve for adjusting the valve clearance so far pressed on the gas exchange valve that when manufactured train-pressure connection of the coupling device, the elevations of the receptacle and the radial recess with respect to its valve seat securely closing gas exchange valve during the closed gas exchange valve corresponding stroke position of Valve actuating element aligned with each other.
- the shaft is provided with a collar, preferably in the form of a snap ring inserted in an annular groove of the shaft.
- This collar serves as a counter-holder in the assembly of the coupling device and optionally the adapter sleeve on the gas exchange valve by a simple and effective assembly aid is given by grasping the collar with a suitable assembly tool to the positives can be securely fixed on the gas exchange valve in particular already mounted on the internal combustion engine cylinder head.
- the intermediate piece and the valve actuating element should be connected by means of a screw connection.
- a screw connection is advantageous, for example, if the coupling device is to be modularly usable in structurally differently designed valve actuating elements.
- the coupling element should be formed as a ball. It is expedient if the receptacle is formed as a circumferential groove whose cross-sectional contour is formed at least partially complementary to the spherical radius. Such a form-fitting connection is particularly advantageous when using the ball as a high-precision, yet extremely inexpensive to produce mass product, as well as the circumferential groove in the shaft of the gas exchange valve or in the adapter sleeve can be easily, precisely and inexpensively incorporated. In addition, in the case of directly cooperating with the shaft of the gas exchange valve ball for a conventional spring plate wedge connection already required and thus already existing puncture on the shaft end can be used as a circumferential groove.
- the intermediate piece should be formed at least in the region of the axial recess as a cylindrical sleeve with a circumferential inner bead.
- the ball is mounted in the radial bore formed as a transverse bore through the inner bead and supported on the outside of the sleeve by a support member which prevents release of the tension-pressure connection in the direction of the receptacle.
- the formed at least locally as sleeve intermediate piece contributes significantly to the reduction of the gas exchange Valve mitbewegten masses by it is reinforced at low wall thickness only in the region of the inner bead in favor of the required guide length of the transverse bore for the ball.
- the supporting the ball in the direction of the receiving support member is suitably designed as a sliding sleeve which is mounted longitudinally displaceably on the sleeve against the force of a clamped between the valve actuating element and the sliding sleeve compression spring, wherein the ball is supported on a longitudinal portion of an inner circumferential surface of the sliding sleeve.
- a sliding sleeve allows a particularly simple and thus easy to install and release the train-pressure connection to the gas exchange valve. Unintentional release of the tension-compression connection can be made even more difficult by the fact that the longitudinal section is designed to open conically in the direction of the gas exchange valve with a cone angle lying opposite the ball in the self-locking area.
- the sliding sleeve should have a subsequent to the longitudinal section and the gas exchange valve facing widening of the inner circumferential surface, which widening serves as an outer stop for the ball when dissolved train-pressure connection. Accordingly, the sliding sleeve can also serve as an external captive for the ball with dissolved train-pressure connection to the gas exchange valve.
- An internal captive securing device can be produced in that the coupling device has an inner part mounted longitudinally displaceably in the axial recess, which serves as an inner stop for the coupling element when the tension-compression connection is released. In the case of trained as a ball coupling element, this inner captive is conveniently combined with the aforementioned external captive.
- the inner part is designed as a pot-shaped inner sleeve with a shirt forming the inner stop and a shaft facing the bottom and force-loaded by a pressure spring arranged in the sleeve and resting on the ground in the direction of the shaft, so that when dissolved train-pressure connection, a near-ground portion of the shirt inside the inner bead runs and has axial coverage with the radial recess.
- a section of the shirt remote from the floor has a larger outer diameter relative to the inner diameter of the inner bead for longitudinal support of the inner sleeve on a shoulder of the inner bead facing the valve actuating element.
- the shirt for mounting the inner sleeve in the sleeve radially elastically deformable and be provided with one or more, emanating from the open side of the shirt longitudinal slots.
- FIG. 1 shows a first embodiment of a coupling device according to the invention with a train-pressure connection with a gas exchange valve in a longitudinally sectioned overall view;
- Figure 2 shows the coupling device according to Figure 1 in an enlarged view
- FIG. 3 shows the coupling device according to FIG. 1 when the tension-compression
- Connection and Figure 4 shows a second embodiment of a coupling device according to the invention when manufactured train-pressure connection with the gas exchange valve.
- FIG. 1 A first embodiment of a coupling device 1a according to the invention is disclosed in FIG. 1 and enlarged in FIG.
- the coupling device 1 a is used to produce a positive tension-pressure connection between a gas exchange valve 2 a only indicated here internal combustion engine 3 and a valve actuating element 4, which is subjected to the gas exchange valve 2 a in both the opening and closing direction.
- the valve actuating element 4, which is shown here in a greatly simplified manner, should in particular be an actuator which, independent of its physical operating principle and independent of the crankshaft position of the internal combustion engine 3, enables a fully variable stroke profile of the gas exchange valve 2a.
- valve actuators controlled by a camshaft of the internal combustion engine 3 which convert the gas exchange valve 2 a desmodromic, i. Forcibly close without or without substantial support of a valve spring acting in the closing direction.
- the coupling device 1 a includes an in this embodiment, inseparably connected to the valve operating member 4 intermediate piece 5a, which is formed as a cylindrical sleeve 6 with a longitudinal direction of the gas exchange valve 2a extending axial recess 7.
- the axial recess 7 protrudes into an adapter sleeve 8, which is firmly connected by means of a press fit with the shaft 9a of the gas exchange valve 2a.
- the axial position of the adapter sleeve 8 on the shaft 9a is set so that the gas exchange valve 2a rests against its valve seat 10 when the valve actuation valve element 4 is in the illustrated, the closed gas exchange valve 2a corresponding position.
- the shaft 9a is provided with a serving as an anvil collar 1 1, which is formed here as in an annular groove of the shaft 9a inserted snap ring.
- the collar 1 1 engrossing assembly tool the gas exchange valve 2a can be countered also in the production of the positive connection to the valve operating member 4 by means of the coupling device 1 a explained in more detail below.
- a circumferential in the axial recess 7 of the sleeve 6 inner bead 12 is provided with several, each designed as a transverse bore 13 and opening into the Axialausappelung 7 Radialausnaturalungen 14, wherein in each transverse bore 13 designed as a ball 15 coupling element 16 transversely to the longitudinal direction of the gas exchange valve 2a slidably mounted is.
- the balls 15 are mounted with the least possible guide play in the transverse bores 13 in order to ensure a low-noise and low-wear system change of the balls 15 in the cyclically occurring train-pressure load changes to the coupling device 1 a during the opening and closing of the gas exchange valve 2a.
- the setting of this guide game can optionally be done by Zufaren each ball 15 to its transverse bore 13.
- the form-fitting tension-compression connection is produced when the balls 15 are latched in a receptacle 17 running on the circumference of the adapter sleeve 8, which is designed here as a circumferential groove 18 with a cross-sectional contour which is partially complementary to the spherical radius.
- a circumferential groove 18 with a cross-sectional contour which is partially complementary to the spherical radius.
- the balls 15 corresponding or slightly larger radii with substantially the same center points, so that the axial play of each ball 15 in the circumferential groove 18 and At the same time the Hertzian stresses generated in the contact points are minimized.
- the circumferential groove 18 may also have a so-called Gothic profile as a cross-sectional contour at which the axially spaced contact points relative to the balls 15 have significantly larger radii, but their centers are then arranged axially spaced.
- a support member 19 in the form of a sliding sleeve is on the outside of the sleeve 6
- the longitudinal portion 22 is formed conically opening to the gas exchange valve 2a, in the direction of the transverse bores 13 always axialspielbuild and thus reliable system of balls 15 in the circumferential groove 18 on the one hand and on the sliding sleeve 20 on the other hand guaranteed.
- an undesired axial displacement of the sliding sleeve 20 in the direction of the valve actuating element 4 caused by inertial forces or vibrations is prevented by the fact that the cone angle of the longitudinal section 22 lies opposite the balls 15 in the self-locking region.
- the coupling device 1 a further includes an effective at released tension-compression connection captive for the balls 15, as explained below with reference to FIG 3.
- the clutch device 1 a is in this case in a separate state from the gas exchange valve 2a, which is achieved in a simple and fast manner by the sliding sleeve 20 against the force of the compression spring 21 is displaced in the direction of the valve actuating element 4, so that the Coupling device 1 a with displacement of the balls 15 in an adjoining the longitudinal section 22 and the gas exchange valve 2a otherwise facing expansion 24 of the inner circumferential surface 23 of the sliding sleeve 20 can be deducted from the adapter sleeve 8 and the gas exchange valve 2a.
- the balls 15 are secured on both sides against falling out of the transverse bores 13 by being held in the transverse bores 13 between the widening 24 of the sliding sleeve 20 serving as the outer stop and the bottom-near section 30 of the shirt 27 serving as the inner stop.
- a captive securing of the inner sleeve 26 itself takes place in that a floor-remote section 31 of the shirt 27 has a larger outer diameter relative to the inner diameter of the inner bead 12 for longitudinal support of the inner sleeve 26 on a shoulder 32 of the inner bead 12 facing the valve actuating element 4.
- the inner sleeve 26 is provided for mounting in the sleeve 6 with outgoing from the open side of the shirt 27 longitudinal slots 33 and formed radially elastically deformable.
- the width of the longitudinal slots 33 is dimensioned such that the compressed outer diameter of the bottom portion 31 can be reduced at least to the inner diameter of the inner bead 12, wherein the bottom portion 31 snaps after passing the paragraph 32 back to the original outer diameter.
- FIG. 4 discloses a second exemplary embodiment of a coupling device 1b according to the invention. This differs from the previously explained coupling device 1a essentially in that on the one hand an intermediate piece 5b is connected by means of a screw connection 34 to the valve actuating element 4 and on the other hand the coupling device 1b without the interposition of an adapter sleeve directly with the shaft 9b of a gas exchange valve 2b interacts.
- the cooperating with the balls 15 circumferential groove 18 is arranged on the shaft 9b, in which case the aligned with the gas exchange valve 2b mutually aligned heights of the circumferential groove 18 and the transverse bores 13 by mating a gas exchange valve 2b with a suitable axial position of the peripheral groove 18 are to be adjusted on the shaft 9b.
- the valve clearance it is alternatively or optionally also possible to adjust the valve clearance to produce the aligned height positions by adjusting the screwing depth of the intermediate piece 5b in the valve actuating element 4.
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Abstract
Vorgeschlagen ist eine Kupplungsvorrichtung (1a, 1b) zwischen einem Schaft (9a, 9b) eines Gaswechselventils (2a, 2b) einer Brennkraftmaschine (3) und einem das Gaswechselventil in Öffnungsund Schließrichtung kraftbeaufschlagenden Ventilbetätigungselement (4), mit einem vom Ventilbetätigungselement (4) ausgehenden Zwischenstück (5a, 5b), das eine in Längsrichtung des Gaswechselventils verlaufende Axialausnehmung (7) mit darin angeordneten Mitteln zur Herstellung einer formschlüssigen Zug-Druck-Verbindung zwischen dem Ventilbetätigungselement und dem Gaswechselventil aufweist. Dabei sollen in die Axialausnehmung der Schaft (9b) oder eine fest mit dem Schaft (9a) verbundene Adapterhülse (8) hineinragen und die Mittel zumindest eine im Zwischenstück angeordnete Radialausnehmung (14), die in der Axialausnehmung mündet, sowie zumindest ein Kupplungselement (16), das in der Radialausnehmung quer zur Längsrichtung des Gaswechselventils verschieblich gelagert ist, umfassen, wobei das Kupplungselement bei hergestellter Zug-Druck- Verbindung in eine am Umfang des Schafts (9b) beziehungsweise der Adapter- hülse verlaufende Aufnahme (17) einrastet.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Kupplungsvorrichtung zwischen einem Gaswechselventil und einem Ventilbetätigungselement
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zwischen einem Schaft eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine und einem das Gaswechselventil in Öffnungs- und Schließrichtung kraftbeaufschlagenden Ventilbetätigungselement. Die Kupplungsvorrichtung umfasst ein vom Ventilbetätigungselement ausgehendes Zwischenstück, das eine in Längsrichtung des Gaswechselventils verlaufende Axialausnehmung mit darin angeordneten Mitteln zur Herstellung einer formschlüssigen Zug-Druck-Verbindung zwischen dem Ventilbetätigungselement und dem Gaswechselventil aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Kupplungsvorrichtung geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 101 41 176 A1 hervor und dient zur lösbaren sowie formschlüssig wirkenden Verbindung zwischen dem Ventilbetätigungselement und dem von diesem sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung ohne oder ohne wesentliches Mitwirken einer Ventilschließfeder betätigten Gaswechselventil. Als Ventilbetätigungselemente kommen dabei sowohl von einer Nockenwelle betätigte Nockenfolger, wie sie beispielsweise von desmodromischen Ventilsteue- rungen her bekannt sind, als auch Aktuatoren innerhalb nockenwellenloser Ventilsteuerungen in Frage. Dabei ist es unerheblich, auf welchem physikalischen Wirkprinzip solche Aktuatoren basieren, solange diese das Gaswechselventil sowohl aktiv öffnen als auch aktiv schließen.
Das Kernelement der in der zitierten Druckschrift vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung besteht in einem radial elastisch verformbaren und mit dem Schaft des Gaswechselventils formschlüssig zusammenwirkenden Kupplungsstück. Um ein unbeabsichtigtes Lösen der so hergestellten Zug-Druck-Verbindung infolge eines radialen Aufspreizens des Kupplungsstücks sicher zu verhindern, sind das Kupplungsstück umgreifende Sicherungselemente vorgesehen. Ein wesentlicher Nachteil der dort als Mutter, als Sprengring oder als aufgepresste Hülse ausgebildeten Sicherungselemente kann jedoch in deren erheblich ein- geschränkter Zugänglichkeit sowohl beim Herstellen als auch beim Lösen der Zug-Druck-Verbindung bestehen. So kann es beispielsweise erhebliche konstruktive Schwierigkeiten bereiten, den seitlichen Freigang im Zylinderkopf für das im Falle der Mutter vorzusehende Schraubwerkzeug zu schaffen. Eine vergleichbare Problematik dürfte sich bei der Montage des Sicherungsrings auf das Kupplungsstück oder der darauf aufzupressenden Hülse ergeben.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen geschilderten Nachteil zu vermeiden und somit eine Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die eine mit einfachen Mitteln sowohl leicht herstellbare als auch leicht lösbare und gleichzeitig betriebssichere Zug-Druck-Verbindung zwischen dem Ventilbetätigungselement und dem Gaswechselventil gewährleistet.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in die Axialausneh- mung der Schaft oder eine fest mit dem Schaft verbundene Adapterhülse hin- einragt und die Mittel zumindest eine im Zwischenstück angeordnete Radial- ausnehmung, die in der Axialausnehmung mündet, sowie zumindest ein Kupplungselement, das in der Radialausnehmung quer zur Längsrichtung des Gaswechselventils verschieblich gelagert ist, umfassen. Dabei rastet das Kupp-
lungselement bei hergestellter Zug-Druck-Verbindung in eine am Umfang des Schafts beziehungsweise der Adapterhülse verlaufende Aufnahme ein. Dadurch, dass das Kupplungselement in der Radialausnehmung des Zwischenstücks verschieblich gelagert ist und in die Aufnahme des Schafts beziehungs- weise der Adapterhülse einrastet, kann die betriebssichere Zug-Druck- Verbindung zum Gaswechselventil sowohl leicht hergestellt als auch leicht gelöst werden, ohne das Zwischenstück gegen radiales Aufweiten und somit gegen ein unbeabsichtigtes Lösen der Zug-Druck-Verbindung sichern zu müssen.
Im Fortbildung der Erfindung soll es vorgesehen sein, dass zwischen der Axial- ausnehmung und dem Schaft beziehungsweise der Adapterhülse ein Radialspiel vorgesehen ist. Hierdurch kann ein durch Bauteiltoleranzen bedingter Achsversatz der Axialausnehmung im Zwischenstück gegenüber dem Schaft des Gaswechselventils beziehungsweise der Adapterhülse leicht ausgeglichen werden.
Weiterhin soll für den Fall, dass die vorgenannte Adapterhülse vorgesehen ist, diese zugunsten einer einfachen Montage mittels eines Pressverbands mit dem Schaft des Gaswechselventils verbunden sein. Dabei ist die Adapterhülse zur Einstellung des Ventilspiels so weit auf das Gaswechselventil aufzupressen, dass bei hergestellter Zug-Druck-Verbindung der Kupplungsvorrichtung die Höhenlagen der Aufnahme und der Radialausnehmung im Hinblick auf ein gegenüber seinem Ventilsitz sicher schließendes Gaswechselventil während der dem geschlossenen Gaswechselventil entsprechenden Hubposition des Ventilbetäti- gungselements zueinander fluchten.
Außerdem kann es vorgesehen sein, dass der Schaft mit einem Bund, vorzugsweise in Form eines in eine Ringnut des Schafts eingelegten Sprengrings, versehen ist. Dieser Bund dient dann als Gegenhalter bei der Montage der Kupplungsvorrichtung und gegebenenfalls der Adapterhülse auf das Gaswechselventil, indem durch Untergreifen des Bunds mit einem geeigneten Montagewerkzeug eine einfache und wirksame Montagehilfe gegeben ist, um die Positi-
on des Gaswechselventils insbesondere bei bereits auf der Brennkraftmaschine montiertem Zylinderkopf sicher fixieren zu können.
Ferner sollen das Zwischenstück und das Ventilbetätigungselement mittels ei- ner Schraubverbindung verbunden sein. Eine derartige Schraubverbindung ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Kupplungsvorrichtung in konstruktiv unterschiedlich ausgebildeten Ventilbetätigungselementen modular einsetzbar sein soll.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung soll das Kupplungselement als Kugel ausgebildet sein. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Aufnahme als Umfangsnut ausgebildet ist, deren Querschnittskontur zumindest abschnittsweise komplementär zum Kugelradius ausgebildet ist. Eine solche Formschlussverbindung ist bei Verwendung der Kugel als hochpräzises und dennoch extrem kostengünstig herzustellendes Massenprodukt besonders vorteilhaft, da auch die Umfangsnut in den Schaft des Gaswechselventils oder in die Adapterhülse einfach, präzise und kostengünstig eingearbeitet werden kann. Darüber hinaus kann im Falle der direkt mit dem Schaft des Gaswechselventils zusammenwirkenden Kugel ein für eine konventionelle Federteller-Klemmkeil- Verbindung ohnehin erforderlicher und somit bereits vorhandener Einstich am Schaftende als Umfangsnut genutzt werden. Durch deren zumindest abschnittsweise komplementär zum Kugelradius ausgebildete Querschnittskontur werden die Hertzschen Pressungen an den an der Kraftübertragung maßgeblich beteiligten Kontaktstellen an der Kugel und an der Umfangsnut hinsichtlich der zulässigen Werkstoffbeanspruchung limitiert.
In Weiterbildung der Erfindung soll das Zwischenstück zumindest im Bereich der Axialausnehmung als zylindrische Hülse mit einem umlaufenden Innenwulst ausgebildet sein. Dabei ist die Kugel in der als Querbohrung durch den Innen- wulst ausgebildeten Radialausnehmung gelagert und an der Außenseite der Hülse durch ein Stützteil, das ein Lösen der Zug-Druck-Verbindung verhindert, in Richtung der Aufnahme abgestützt. Das zumindest lokal als Hülse ausgebildete Zwischenstück trägt erheblich zur Reduzierung der mit dem Gaswechsel-
ventil mitbewegten Massen bei, indem es bei geringer Wandstärke lediglich im Bereich des Innenwulstes zugunsten der für die Kugel erforderlichen Führungslänge der Querbohrung verstärkt ist.
Das die Kugel in Richtung der Aufnahme abstützende Stützteil ist zweckmäßigerweise als Schiebehülse ausgebildet, die auf der Hülse entgegen der Kraft einer zwischen dem Ventilbetätigungselement und der Schiebehülse eingespannten Druckfeder längsverschieblich gelagert ist, wobei die Kugel an einem Längsabschnitt einer Innenmantelfläche der Schiebehülse abgestützt ist. Eine solche Schiebehülse erlaubt ein besonders einfaches und somit montagefreundliches Herstellen und Lösen der Zug-Druck-Verbindung zum Gaswechselventil. Ein ungewolltes Lösen der Zug-Druck-Verbindung kann zugunsten einer weiter erhöhten Betriebssicherheit der Kupplungsvorrichtung zusätzlich dadurch erschwert werden, dass der Längsabschnitt sich zum Gaswechselven- til hin konisch öffnend mit einem gegenüber der Kugel im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel ausgebildet ist.
Ferner soll die Schiebehülse eine sich an den Längsabschnitt anschließende und dem Gaswechselventil zugewandte Aufweitung der Innenmantelfläche auf- weisen, welche Aufweitung als Außenanschlag für die Kugel bei gelöster Zug- Druck-Verbindung dient. Demnach kann die Schiebehülse gleichzeitig als äußere Verliersicherung für die Kugel bei gelöster Zug-Druck-Verbindung zum Gaswechselventil dienen. Eine innere Verliersicherung kann dadurch erzeugt werden, dass die Kupplungsvorrichtung ein in der Axialausnehmung längsver- schieblich gelagertes Innenteil aufweist, das als Innenanschlag für das Kupplungselement bei gelöster Zug-Druck-Verbindung dient. Im Falle des als Kugel ausgebildeten Kupplungselements ist diese innere Verliersicherung zweckmäßigerweise mit der vorgenannten äußeren Verliersicherung zu kombinieren. Dabei ist das Innenteil als topfförmige Innenhülse mit einem den Innenanschlag bildenden Hemd und einem dem Schaft zugewandten Boden ausgebildet und durch eine in der Hülse angeordnete und am Boden aufliegende Druckfeder in Richtung des Schafts kraftbeaufschlagt, so dass bei gelöster Zug-Druck- Verbindung ein bodennaher Abschnitt des Hemds innerhalb des Innenwulstes
verläuft und mit der Radialausnehmung axiale Überdeckung hat. Demgegenüber weist ein bodenferner Abschnitt des Hemds einen gegenüber dem Innendurchmesser des Innenwulstes größeren Außendurchmesser zur Längsabstüt- zung der Innenhülse an einem dem Ventilbetätigungselement zugewandten Absatz des Innenwulstes auf.
Bei der so ausgebildeten und trotz Federkraftbeaufschlagung selbst gegen Verlieren gesicherten Innenhülse soll schließlich das Hemd zur Montage der Innenhülse in die Hülse radial elastisch verformbar ausgebildet und mit einem oder mehreren, von der offenen Seite des Hemds ausgehenden Längsschlitzen versehen sein. Auf diese Art und Weise ist ein problemloses Einführen der Innenhülse in die Hülse mit anschließendem Aufschnappen des bodenfernen Hemdabschnitts im Bereich des durch den Innenwulst gebildeten Hinterschnitts der Hülse möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung bei hergestellter Zug-Druck-Verbindung mit ei- nem Gaswechselventil in längsgeschnittener Gesamtansicht;
Figur 2 die Kupplungsvorrichtung gemäß Figur 1 in vergrößerter Darstellung;
Figur 3 die Kupplungsvorrichtung gemäß Figur 1 bei gelöster Zug-Druck-
Verbindung und
Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung bei hergestellter Zug-Druck-Verbindung mit dem Gaswechselventil.
Sofern es nicht ausdrücklich anders erwähnt ist, sind gleiche oder funktionsgleiche Komponenten mit gleichen Bezugszahlen versehen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 1 a ist in Figur 1 und vergrößert in Figur 2 offenbart. Die Kupplungsvorrichtung 1 a dient zur Herstellung einer formschlüssigen Zug-Druck- Verbindung zwischen einem Gaswechselventil 2a einer hier nur angedeuteten Brennkraftmaschine 3 und einem Ventilbetätigungselement 4, welches das Gaswechselventil 2a sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung kraftbeaufschlagt. Das hier stark vereinfacht dargestellte Ventilbetätigungselement 4 soll insbesondere ein Aktu- ator sein, der unabhängig von seinem physikalischen Wirkprinzip und unabhängig von der Kurbelwellenstellung der Brennkraftmaschine 3 einen vollvariabel einstellbaren Hubverlauf des Gaswechselventils 2a ermöglicht. Darüber hinaus können aber auch von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 3 gesteuerte Ventilbetätigungselemente vorgesehen sein, die das Gaswechselventil 2a des- modromisch, d.h. ohne oder ohne wesentliche Unterstützung einer in Schließrichtung wirkenden Ventilfeder zwangsweise schließen.
Die Kupplungsvorrichtung 1 a umfasst ein in diesem Ausführungsbeispiel untrennbar mit dem Ventilbetätigungselement 4 verbundenes Zwischenstück 5a, das als zylindrische Hülse 6 mit einer in Längsrichtung des Gaswechselventils 2a verlaufenden Axialausnehmung 7 ausgebildet ist. In die Axialausnehmung 7 ragt eine Adapterhülse 8 hinein, die mittels eines Pressverbands mit dem Schaft 9a des Gaswechselventils 2a fest verbunden ist. Dabei ist die axiale Position der Adapterhülse 8 auf dem Schaft 9a so eingestellt, dass das Gaswechselventil 2a an seinem Ventilsitz 10 anliegt, wenn sich das Ventilbetätigungs-
element 4 in der dargestellten, dem geschlossenen Gaswechselventil 2a entsprechenden Position befindet. Zur Erleichterung der Montage der Adapterhülse 8 auf das bereits in die Brennkraftmaschine eingebaute Gaswechselventil 2a ist der Schaft 9a mit einem als Gegenhalter dienenden Bund 1 1 versehen, der hier als in eine Ringnut des Schafts 9a eingelegter Sprengring ausgebildet ist. Unter Zuhilfenahme eines geeigneten, den Bund 1 1 untergreifenden Montagewerkzeugs kann das Gaswechselventil 2a auch beim Herstellen der formschlüssigen Verbindung zum Ventilbetätigungselement 4 mittels der nachfolgend näher erläuterten Kupplungsvorrichtung 1 a gegengehalten werden.
Ein in der Axialausnehmung 7 der Hülse 6 umlaufender Innenwulst 12 ist mit mehreren, jeweils als Querbohrung 13 ausgebildeten und in der Axialausnehmung 7 mündenden Radialausnehmungen 14 versehen, wobei in jeder Querbohrung 13 ein als Kugel 15 ausgebildetes Kupplungselement 16 quer zur Längsrichtung des Gaswechselventils 2a verschieblich gelagert ist. Dabei sind die Kugeln 15 mit geringstmöglichem Führungsspiel in den Querbohrungen 13 gelagert, um einen geräusch- und verschleißarmen Anlagewechsel der Kugeln 15 bei den zyklisch auftretenden Zug-Druck-Lastwechseln an der Kupplungsvorrichtung 1 a während des Öffnens- und Schließens des Gaswechselventils 2a zu gewährleisten. Das Einstellen dieses Führungsspiels kann gegebenenfalls durch Zupaaren jeder Kugel 15 zu ihrer Querbohrung 13 erfolgen.
Die formschlüssige Zug-Druck-Verbindung ist dann hergestellt, wenn die Kugeln 15 in einer am Umfang der Adapterhülse 8 verlaufenden Aufnahme 17 einge- rastet sind, welche hier als Umfangsnut 18 mit einer zum Kugelradius abschnittsweise komplementären Querschnittskontur ausgebildet ist. Insofern weisen axial beabstandete Kontaktstellen der Umfangsnut 18, welche an der Übertragung von Längskräften auf das Gaswechselventil 2a maßgeblich beteiligt sind, den Kugeln 15 entsprechende oder geringfügig größere Radien mit im wesentlichen gleichen Mittelpunkten auf, so dass das Axialspiel jeder Kugel 15 in der Umfangsnut 18 und gleichzeitig die in den Kontaktstellen erzeugten Hertzschen Pressungen minimiert sind. Alternativ kann jedoch die Umfangsnut 18 auch ein sogenanntes gotisches Profil als Querschnittskontur aufweisen, bei
welchem die axial beabstandeten Kontaktstellen gegenüber den Kugeln 15 deutlich größere Radien aufweisen, deren Mittelpunkte dann aber axial beabstandet angeordnet sind.
Um ein Lösen der so hergestellten Zug-Druck-Verbindung sicher zu verhindern, ist auf der Außenseite der Hülse 6 ein Stützteil 19 in Form einer Schiebehülse
20 vorgesehen, die auf der Hülse 6 entgegen der Kraft einer zwischen dem Ventilbetätigungselement 4 und der Schiebehülse 20 eingespannten Druckfeder
21 längsverschieblich gelagert ist und die Kugeln 15 an einem Längsabschnitt 22 ihrer Innenmantelfläche 23 in Richtung der Umfangsnut 18 abstützt. Dadurch, dass der Längsabschnitt 22 sich zum Gaswechselventil 2a hin konisch öffnend ausgebildet ist, wird in Richtung der Querbohrungen 13 eine stets axialspielfreie und somit betriebssichere Anlage der Kugeln 15 in der Umfangsnut 18 einerseits und an der Schiebehülse 20 andererseits gewährleistet. Außer- dem wird eine unerwünschte und vor allem durch Trägheitskräfte oder Schwingungen verursachte Axialverlagerung der Schiebehülse 20 in Richtung des Ventilbetätigungselements 4 dadurch verhindert, dass der Konuswinkel des Längsabschnitts 22 gegenüber den Kugeln 15 im Selbsthemmungsbereich liegt.
Die Kupplungsvorrichtung 1 a umfasst ferner eine bei gelöster Zug-Druck- Verbindung wirksame Verliersicherung für die Kugeln 15, wie sie nachfolgend anhand Figur 3 erläutert ist. Die Kupplungsvorrichtung 1 a befindet sich hierbei in einem vom Gaswechselventil 2a getrennten Zustand, der auf einfache und schnelle Art und Weise dadurch erreicht wird, das die Schiebehülse 20 entge- gen der Kraft der Druckfeder 21 in Richtung des Ventilbetätigungselements 4 verschoben wird, so dass die Kupplungsvorrichtung 1 a unter Verlagerung der Kugeln 15 in eine sich an den Längsabschnitt 22 anschließende und dem Gaswechselventil 2a ansonsten zugewandte Aufweitung 24 der Innenmantelfläche 23 der Schiebehülse 20 von der Adapterhülse 8 und dem Gaswechselventil 2a abgezogen werden kann. Gleichzeitig verlagert sich ein als innere Verliersicherung dienendes Innenteil 25, das als topfförmige Innenhülse 26 mit einem in der Hülse 6 längsverschieblich gelagerten Hemd 27 und einen dem Schaft 9a zugewandten Boden 28 ausgebildet und durch eine in der Hülse 6 angeordnete
und am Boden 28 aufliegende Druckfeder 29 in Richtung des Schafts 9a kraftbeaufschlagt ist, in Richtung des Gaswechselventils 2a, so dass schließlich ein bodennaher Abschnitt 30 des Hemds 27 innerhalb des Innenwulstes 12 verläuft und mit den Querbohrungen 13 axiale Überdeckung hat. In diesem Zustand sind die Kugeln 15 beidseitig gegen Herausfallen aus den Querbohrungen 13 gesichert, indem sie zwischen der als Außenanschlag dienenden Aufweitung 24 der Schiebehülse 20 und dem als Innenanschlag dienenden bodennahen Abschnitt 30 des Hemds 27 in den Querbohrungen 13 gehalten werden.
Eine Verliersicherung der Innenhülse 26 selber erfolgt dadurch, dass ein bodenferner Abschnitt 31 des Hemds 27 einen gegenüber dem Innendurchmesser des Innenwulstes 12 größeren Außendurchmesser zur Längsabstützung der Innenhülse 26 an einem dem Ventilbetätigungselement 4 zugewandten Absatz 32 des Innenwulstes 12 aufweist. Dabei ist die Innenhülse 26 zu deren Montage in die Hülse 6 mit von der offenen Seite des Hemds 27 ausgehenden Längsschlitzen 33 versehen und radial elastisch verformbar ausgebildet. Die Breite der Längsschlitze 33 ist dabei so bemessen, dass der zusammengedrückte Außendurchmesser des bodenfernen Abschnitts 31 zumindest bis auf den Innendurchmesser des Innenwulstes 12 reduzierbar ist, wobei der bodenferne Abschnitt 31 nach Passieren des Absatzes 32 wieder auf den ursprünglichen Außendurchmesser aufschnappt.
In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 1 b offenbart. Diese unterscheidet sich von der zuvor erläuter- ten Kupplungsvorrichtung 1 a im wesentlichen dadurch, dass zum einen ein Zwischenstück 5b mittels einer Schraubverbindung 34 mit dem Ventilbetätigungselement 4 verbunden ist und zum anderen die Kupplungsvorrichtung 1 b ohne Zwischenschaltung einer Adapterhülse unmittelbar mit dem Schaft 9b eines Gaswechselventils 2b zusammenwirkt. Demzufolge ist auch die mit den Kugeln 15 zusammenwirkende Umfangsnut 18 am Schaft 9b angeordnet, wobei in diesem Fall die bei geschlossenem Gaswechselventil 2b zueinander fluchtenden Höhenlagen der Umfangsnut 18 und der Querbohrungen 13 durch Zu- paaren eines Gaswechselventils 2b mit geeigneter Axialposition der Umfangs-
nut 18 auf dessen Schaft 9b einzustellen sind. In Verbindung mit dem hier verschraubten Zwischenstück 5b ist es jedoch zur Einstellung des Ventilspiels alternativ oder optional auch möglich, die fluchtenden Höhenlagen durch Justieren der Einschraubtiefe des Zwischenstücks 5b im Ventilbetätigungselement 4 zu erzeugen.
Schließlich ist es bei beiden Kupplungsvorrichtungen 1 a und 1 b vorgesehen, dass zwischen der Axialausnehmung 7 und der Adapterhülse 8 beziehungsweise dem Schaft 9b des Gaswechselventils 2b ein Radialspiel vorgesehen ist, um einen durch Bauteiltoleranzen bedingten Axialversatz der Axialausnehmung 7 gegenüber dem Gaswechselventil 2a oder 2b mit beziehungsweise ohne Adapterhülse 8 auszugleichen.
Bezugszahlenliste
1 a, b Kupplungsvorrichtung
2a, b Gaswechselventil
3 Brennkraftmaschine
4 Ventilbetätigungselement
5a, b Zwischenstück
6 Hülse
7 Axialausnehmung
8 Adapterhülse
9a, b Schaft des Gaswechselventils
10 Ventilsitz
11 Bund
12 Innenwulst
13 Querbohrung
14 Radialausnehmung
15 Kugel
16 Kupplungselement
17 Aufnahme
18 Umfangsnut
19 Stützteil
20 Schiebehülse
21 Druckfeder
22 Längsabschnitt
23 Innenmantelfläche
24 Aufweitung
25 Innenteil
26 Innenhülse
27 Hemd
28 Boden
29 Druckfeder
30 bodennaher Abschnitt des Hemds
31 bodenferner Abschnitt des Hemds
Absatz Längsschlitz Schraubverbindung
Claims
1. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) zwischen einem Schaft (9a, 9b) eines Gas- wechselventils (2a, 2b) einer Brennkraftmaschine (3) und einem das Gaswechselventil (2a, 2b) in Öffnungs- und Schließrichtung kraftbeaufschlagenden Ventilbetätigungselement (4), mit einem vom Ventilbetätigungselement (4) ausgehenden Zwischenstück (5a, 5b), das eine in Längsrichtung des Gaswechselventils (2a, 2b) verlaufende Axialausnehmung (7) mit darin angeordneten Mitteln zur Herstellung einer formschlüssigen Zug-Druck-
Verbindung zwischen dem Ventilbetätigungselement (4) und dem Gaswechselventil (2a, 2b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Axialausnehmung (7) der Schaft (9b) oder eine fest mit dem Schaft (9a) verbundene Adapterhülse (8) hineinragt und die Mittel zumindest eine im Zwi- schenstück (5a, 5b) angeordnete Radialausnehmung (14), die in der Axialausnehmung (7) mündet, sowie zumindest ein Kupplungselement (16), das in der Radialausnehmung (14) quer zur Längsrichtung des Gaswechselventils (2a, 2b) verschieblich gelagert ist, umfassen, wobei das zumindest eine Kupplungselement (16) bei hergestellter Zug-Druck- Verbindung in eine am Umfang des Schafts (9b) beziehungsweise der Adapterhülse (8) verlaufende Aufnahme (17) einrastet.
2. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Axialausnehmung (7) und dem Schaft (9b) bezie- hungsweise der Adapterhülse (8) ein Radialspiel vorgesehen ist.
3. Kupplungsvorrichtung (1 a) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterhülse (8) mittels eines Pressverbands mit dem Schaft (9a) verbunden ist.
4. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (9a, 9b) mit einem Bund (11 ), vorzugsweise in Form eines in eine Ringnut des Schafts (9a, 9b) eingelegten Sprengrings verse- hen ist, welcher Bund (1 1 ) als Gegenhalter bei der Montage der Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) und gegebenenfalls der Adapterhülse (8) auf das Gaswechselventil (2a, 2b) dient.
5. Kupplungsvorrichtung (1 b) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (5b) und das Ventilbetätigungselement (4) mittels einer Schraubverbindung (34) verbunden sind.
6. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass das zumindest eine Kupplungselement (16) als Kugel (15) ausgebildet ist.
7. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (17) als Umfangsnut (18) ausgebildet ist, deren Querschnittskontur zumindest abschnittsweise komplementär zum Kugelradius ausgebildet ist.
8. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (5a, 5b) zumindest im Bereich der Axialaus- nehmung (7) als zylindrische Hülse (6) mit einem umlaufenden Innenwulst
(12) ausgebildet ist, wobei die Kugel (15) in der als Querbohrung (13) durch den Innenwulst (12) ausgebildeten Radialausnehmung (14) gelagert und an der Außenseite der Hülse (6) durch ein Stützteil (19), das ein Lösen der Zug-Druck- Verbindung verhindert, in Richtung der Aufnahme (17) abge- stützt ist.
9. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (19) als Schiebehülse (20) ausgebildet ist, die auf der Hülse (6) entgegen der Kraft einer zwischen dem Ventilbetätigungsele- ment (4) und der Schiebehülse (20) eingespannten Druckfeder (21 ) längs- verschieblich gelagert ist, wobei die Kugel (15) an einem Längsabschnitt (22) einer Innenmantelfläche (23) der Schiebehülse (20) abgestützt ist.
10. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsabschnitt (22) sich zum Gaswechselventil (2a, 2b) hin konisch öffnend mit einem gegenüber der Kugel (15) im Selbsthemmungs- bereich liegenden Konuswinkel ausgebildet ist.
11. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebehülse (20) eine sich an den Längsabschnitt (22) anschließende und dem Gaswechselventil (2a, 2b) zugewandte Aufweitung (24) der Innenmantelfläche (23) aufweist, welche Aufweitung (24) als Außenanschlag für die Kugel (15) bei gelöster Zug-Druck- Verbindung dient.
12. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) ein in der Axialausnehmung (7) längsverschieblich gelagertes Innenteil (25) aufweist, welches Innenteil (25) als Innenanschlag für das Kupplungselement (16) bei gelöster Zug-Druck- Verbindung dient.
13. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach den Ansprüchen 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (25) als topfförmige Innenhülse (26) mit einem den Innenanschlag bildenden Hemd (27) und einem dem Schaft (9a, 9b) zugewandten Boden (28) ausgebildet und durch eine in der Hülse (6) angeordnete und am Boden (28) aufliegende Druckfeder (29) in Richtung des Schafts (9a, 9b) kraftbeaufschlagt ist, so dass bei gelöster Zug- Druck-Verbindung ein bodennaher Abschnitt (30) des Hemds (27) innerhalb des Innenwulstes (12) verläuft und mit der Radialausnehmung (14) axiale Überdeckung hat, während ein bodenferner Abschnitt (31 ) des Hemds (27) einen gegenüber dem Innendurchmesser des Innenwulstes (12) größeren Außendurchmesser zur Längsabstützung der Innenhülse (26) an einem dem Ventilbetätigungselement (4) zugewandten Absatz (32) des Innenwulstes (12) aufweist.
14. Kupplungsvorrichtung (1 a, 1 b) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hemd (27) zur Montage der Innenhülse (26) in die Hülse (6) radial elastisch verformbar ausgebildet und mit einem oder mehreren, von der offenen Seite des Hemds (27) ausgehenden Längsschlitzen (33) verse- hen ist.
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