DE102007011892A1 - Schaltbares Abstützelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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-
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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-
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- Y10T74/2107—Follower
Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft ein schaltbares Abstützelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem topfartigen Gehäuse, das über seinen Außenmantel in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei in einer Bohrung des Gehäuses ein axial beweglicher Druckkolben verläuft, der aus dem Gehäuse heraus durch ein Lost-Motion-Federmittel beaufschlagt ist und mit seinem Kopf einen Rand des Gehäuses überragt, wobei in einer Querbohrung des Druckkolbens wenigstens ein Koppelkolben verläuft, der für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Mitnehmerfläche des Gehäuses in Eingriff bringbar ist.
- Hintergrund der Erfindung
- Es sind aus dem Stand der Technik schaltbare Abstützelemente vorbekannt, bei denen eine Kopplung deren wenigstens einen Koppelkolbens im Innenelement radial nach außen in eine Bohrung des Gehäuses erfolgt. Somit ist klar, dass hier sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Lagegenauigkeit vorliegen müssen, um im erwünschten Koppelfall ein Ausfahren des Koppelkolbens in Koppelrichtung zu ermöglichen (s.
DE 101 22 373 A1 ). Außerdem gehen aus diesem Dokument keine Maßnahmen einer einfachen radial inneren Anschlagposition des Koppelkolbens hervor. - Des weiteren sind schaltbare Ventiltriebsglieder bekannt, bei denen am Innenmantel des Gehäuses eine Ringnut appliziert ist, in welche der wenigstens eine Koppelkolben einfahren muss. Die Ringnut schwächt die Wandung des Gehäuses, so dass dieses ggf. stärker dimensioniert werden muss. Zum anderen erfordert der allumfängliche Verlauf der Ringnut einen unerwünscht hohen Bearbeitungsaufwand in Großserie (Planlauf etc.).
- Aufgabe der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein schaltbares Abstützelement der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.
- Lösung der Aufgabe
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dem wenigstens einen Koppelkolben, ausgehend von seiner Außenstirn, an seiner Unterseite eine abschnittsweise Abflachung immanent ist, wobei die Mitnehmerfläche im Gehäuse je Koppelkolben als Unterseite einer fensterartigen Durchbrechung in der Bohrung des Gehäuses dargestellt ist, auf welche Unterseite der wenigs tens eine Koppelkolben mit seiner Abflachung für den Koppelfall verlagerbar ist und wobei einerseits der Druckkolben gegenüber dem Gehäuse und andererseits der wenigstens eine Koppelkolben gegenüber seiner Querbohrung mit einer Verdrehsicherung versehen sind.
- Alternativ wird diese Aufgabe durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruch 2 gelöst, der auf eine segmentartige Ringnut zur Kopplung abgestellt ist.
- Hierdurch sind die eingangs zitierten Nachteile wirkungsvoll beseitigt. Insbesondere durch den Eingriff der Koppelkolben in eine lediglich fensterartige Durchbrechung im Gehäuse bzw. alternativ in eine segmentartige Ringnut kann eine Verdrehgenauigkeit von Druckkolben zu Gehäuse entfeinert werden. Dies wirkt sich günstig auf die Fertigungskosten aus.
- Im Fall der fensterartigen Durchbrechung ist beispielsweise an einen einfachen Ausstanzvorgang gedacht. Ggf. können diese Durchbrechungen (vorzugsweise zwei sich diametral gegenüber liegende, für besonders bevorzugt zwei in der Radialbohrung des Innenelements angeordnete Koppelkolben) auch durch Ausfräsen generiert werden, wobei dem Fachmann hier klar ist, dass leicht voneinander divergierende Fenstergeometrien auch denkbar sind.
- Ebenfalls bevorzugt ist es, die Kolben, ausgehend von ihren Außenstirnen, an ihrer Unterseite gestuft auszubilden, so dass sie auf eine ebenfalls flache Gegenfläche der fensterartigen Durchbrechung bzw. des Ringnutsegments als Alternative im Koppelfall aufgreifen können. Ggf. können von der flachen Eingriffsstruktur auch abweichende Geometrien wie schalenähnliche oder dergleichen appliziert werden.
- Werden zwei in der Radialbohrung des Innenelements sich diametral gegenüber liegende Koppelkolben angewendet, ist im Kopplungsfall die Belastung (Flächenpressung) relativ gering. Ggf. ist die Erfindung auch anwendbar mit lediglich einem Koppelkolben bzw. mit einer Koppelkolbenzahl > 2. Außerdem kann anstelle der einen Durchgangsbohrung im Innenelement auch je Koppelkolben eine Sackbohrung vorgesehen sein.
- Gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung sollen die Koppelkolben radial nach außen über Druckfederkraft beaufschlagt werden. Hier ist beispielsweise an eine einfache Schraubendruckfeder (oder ein Schraubendruckfederpaket) gedacht, die mittig in der Radialbohrung sitzt und gegen Innenstirnen der Radialkolben agiert.
- Eine Verlagerung der Koppelkolben radial nach innen kann über vor deren Außenstirnen in das Fenster leitbares Hydraulikmittel bewerkstelligt werden. Hierzu kann der Außenmantel eine die Fenster beispielsweise schneidende Ringnut haben, so dass auf eine Verdrehsicherung für das gesamte Abstützelement gegenüber seiner Aufnahme im Gehäuse verzichtet werden kann. Ggf. ist jedoch auch ein „gerichteter" Einbau des Abstützelements in seine Aufnahme denkbar und vorgesehen, so dass keine Ringnuten zur Ölzuführung ggf. notwendig sind.
- Zudem ist es zweckmäßig, aus der Radialbohrung mittig einen Entlüftungskanal zu führen, so dass die Kolben bei deren radial nach innen gerichteter Bewegung nicht unnötig ein Luftpolster aufbauen und so, dass über diesen Kanal auch ggf. Hydraulikmittel abgeleitet werden kann.
- Hierbei ist es besonders bevorzugt, den vorgenannten Kanal gleichzeitig als Bestandteil eines Radialpins auszubilden, der mittig aus der Radialbohrung für die Koppelkolben wegführt und zudem als Verdrehsicherung für die Koppelkolben gegenüber deren Radialbohrung dient. Die Koppelkolben sind hierfür längs geschlitzt ausgebildet und werden soweit durch den Radialpin verdrehgesichert, bis sie im Koppelfall auf ihre Mitnehmerfläche zumindest ansatzweise auffahren.
- Des weiteren ist es gemäß einer Konkretisierung der Erfindung vorgesehen, als Lost-Motion-Feder wenigstens eine Schraubendruckfeder oder ein Schrauben druckfederpaket zu applizieren, das einenends sich gegen einen Boden des bevorzugt dünnwandigen Gehäuses und anderenends gegen eine Unterseite des Druckkolbens abstützt. Aus dem Federraum führt zweckmäßigerweise eine Queröffnung zumindest mittelbar ins Freie ab, derart, dass bei der Lost-Motion-Bewegung des Druckkolbens im Entkoppelfall Luft nicht unnötig komprimiert wird.
- Zweckmäßig ist es, wenn die Koppelkolben radial nach außen eine Wegbegrenzung erfahren. Dies kann gemäß den ausgestaltenden Maßnahmen der Erfindung dadurch bewerkstelligt werden, indem deren Stufenbereiche am Kantenabschnitt der Bohrung des Gehäuses zur Unterseite der Mitnehmerfläche anschlagen.
- Als einfache Verdrehsicherung des Druckkolbens gegenüber dem Gehäuse ist beispielsweise an ein zwischen beiden Bauteilen appliziertes Element wie eine Kugel, eine Nadel, eine Feder-Nut-Verbindung, aber auch an Anflachungen oder dergleichen gedacht.
- Zudem ist es zweckmäßig, die Koppelkolben in einem bodennahen Bereich des Druckkolbens anzuordnen, so dass darüber genügend Bauraum zur wahlweisen Anordnung einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung verbleibt.
- Sofern das Gehäuse dünnwandig und rohrähnlich dargestellt ist, wird zum einen Masse gespart, zum anderen kann es beispielsweise in einem Tiefzieh- oder Fließpressvorgang dargestellt werden. Alternativ ist auch an dessen massive Ausbildung gedacht.
- Einfach aufgebaute Höhenanschlagmittel in Form von wenigstens einem Sicherungsring sind Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Dieser Sicherungsring hält den Druckkolben in dessen „Auswärtsrichtung", so dass bei Anschlag des Druckkolbens an einer Unterseite des wenigstens einen Sicherungsrings ein Ausfahren der Koppelkolben in die fensterartige Durchbrechung ermöglicht ist. Klar ist, dass an dieser Stelle über höhengruppiert vorgehaltene Sicherungsringe auch eine Einstellung eines Koppelspiels dargestellt werden kann.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 ,2 jeweils um 90° zueinander versetzt angeordnete Längsschnitte durch ein Abstützelement und die -
3 einen Querschnitt durch das Abstützelement im Bereich seiner Koppelkolben. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
- Dargestellt ist ein schaltbares Abstützelement
1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Dieses hat ein hohlzylindrisches Gehäuse2 , in dessen Bohrung4 ein axial beweglicher Druckkolben5 angeordnet ist. Über einen Außenmantel3 des Gehäuses2 kann das Abstützelement1 in eine Aufnahme einer Brennkraftmaschine ortsfest eingebaut werden. - Zwischen einer Unterseite
24 des Druckkolbens5 und einem Boden23 des Gehäuses2 verläuft ein Lost-Motion-Federmittel6 (Schraubendruckfederpaket). Des weiteren hat der Druckkolben5 einen Kopf7 , der hier als Bestandteil eines Innenelements31 einer hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung30 ausgebildet und auf dem ein hebelartiger Nockenfolger wie ein Schlepphebel einenends abstützbar ist. Ggf. kann auch eine Lagerung eines Kipphebels vorgesehen sein bzw. alternativ kann das Abstützelement1 als Zustellelement in einem schaltbaren Hebelventiltrieb Verwendung finden. - In einem unteren Bereich hat der Druckkolben
5 eine Durchgangsbohrung9 . In dieser sitzen im Entkoppelfall zwei sich diametral gegenüber liegende Koppelkolben10 . Diese sind radial nach außen über die Kraft einer mittig angeordneten Druckfeder19 beaufschlagbar, die gegen Innenstirnen20 der Koppelkolben10 agiert. - Die Durchgangsbohrung
9 ist mittig und axial nach unten von einem Radialpin18 geschnitten, der einen Durchgangskanal27 hat. Der Durchgangskanal27 dient einem Ableiten von Luft und Hydraulikmittel in einen Federraum25 . Aus dem Federraum25 kann darin befindliche Luft und ggf. auch Hydraulikmittel über eine Queröffnung26 ins Freie abgeführt werden. - Gleichzeitig dient der Radialpin
18 als radial innen liegender Anschlag für die Koppelkolben10 und als deren Verdrehsicherung. Hierzu haben die Koppelkolben10 an ihren Innenstirnen20 je einen Längsschlitz22 , der im Anschlagfall den Radialpin18 abschnittsweise umgreift. - Die Koppelkolben
10 haben, ausgehend von ihren Außenstirnen12 , an ihrer jeweiligen Unterseite13 eine Abflachung14 . Über diese sind sie im Koppelfall auf eine Unterseite15 einer fensterartigen Durchbrechung16 im Gehäuse2 verlagerbar. Letztgenannte Durchbrechung16 verläuft somit lediglich als Abschnitt auf der Seite des jeweiligen Koppelkolbens10 . Sie kann beispielsweise durch Ausstanzen, aber auch in einem einfachen Parallelfräsvorgang generiert werden. Ein Anschlag der Koppelkolben10 in Koppelrichtung erfolgt über Anlage deren Stufenbereiche28 im Kantenbereich an der Bohrung4 . - Eine Verlagerung der Koppelkolben
10 radial nach innen ist über Hydraulikmittel vorgesehen. Dieses kann in eine Ringnut21 im Außenmantel3 des Gehäuses2 geleitet werden, welche Ringnut21 mit der jeweiligen Durchbrechung16 kommuniziert. - Anstelle der fensterartigen Durchbrechung
16 kann in der Bohrung4 des Gehäuses2 auf der Seite des jeweiligen Koppelkolbens10 auch ein sichelartiges Ringsegment als Koppelfläche vorgesehen sein, in welches die Koppelkolben im Koppelfall abschnittsweise einfahren. - Des weiteren ist aus
2 näher entnehmbar, dass in der Bohrung4 des Gehäuses2 eine Verdrehsicherung17 (hier Kugel) eingebaut ist. Diese wirkt mit einer Gegenfläche29 (hier Längsschlitz) im Verdrehsicherungssinn zusammen. - Ein Höhenanschlag für den Druckkolben
5 aus dem Gehäuse2 heraus ist über ein Paket von Ringteilen32 hergestellt. Dabei schlägt der Druckkolben5 mit seiner Schulter34 an einer Unterseite33 des Pakets von Ringteilen (hier zwei übereinander liegende) an. Gleichzeitig kann über das Ringteilpaket32 auch eine Einstellung eines Koppelspiels vorgenommen werden, in dem wenigstens eines der beiden übereinander liegenden Ringteile dickengruppiert vorgehalten ist (s.WO 03/067038 A1 -
- 1
- Abstützelement
- 2
- Gehäuse
- 3
- Außenmantel
- 4
- Bohrung (Gehäuse)
- 5
- Druckkolben
- 6
- Lost-Motion-Federmittel, Schraubendruckfeder)
- 7
- Kopf
- 8
- Rand
- 9
- Querbohrung, Durchgangsbohrung
- 10
- Koppelkolben
- 11
- Mitnehmerfläche
- 12
- Außenstirn
- 13
- Unterseite
- 14
- Abflachung
- 15
- Unterseite
- 16
- fensterartige Durchbrechung
- 17
- Verdrehsicherung, Element
- 18
- Verdrehsicherung, Radialpin
- 19
- Druckfeder
- 20
- Innenstirn
- 21
- Ringnut
- 22
- Längsschlitz
- 23
- Boden Gehäuse
- 24
- Unterseite Druckkolben
- 25
- Federraum
- 26
- Queröffnung
- 27
- Durchgangskanal
- 28
- Stufenbereich29Gegenfläche
- 29
- Gegenfläche
- 30
- hydr. Spielausgleichsvorrichtung
- 31
- Innenelement
- 32
- Höhenanschlag, Ringteil
- 33
- Unterseite Ringteil
- 34
- Schulter
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10122373 A1 [0002]
- - WO 03/067038 A1 [0034]
Claims (13)
- Schaltbares Abstützelement (
1 ) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem topfartigen Gehäuse (2 ), das über seinen Außenmantel (3 ) in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei in einer Bohrung (4 ) des Gehäuses (2 ) ein axial beweglicher Druckkolben (5 ) verläuft, der aus dem Gehäuse (2 ) heraus durch ein Lost-Motion-Federmittel (6 ) beaufschlagt ist und mit seinem Kopf (7 ) einen Rand (8 ) des Gehäuses (2 ) überragt, wobei in einer Querbohrung (9 ) des Druckkolbens (5 ) wenigstens ein Koppelkolben (10 ) verläuft, der für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Mitnehmerfläche (11 ) des Gehäuses (2 ) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Koppelkolben (10 ), ausgehend von seiner Außenstirn (12 ), an seiner Unterseite (13 ) eine abschnittsweise Abflachung (14 ) immanent ist, wobei die Mitnehmerfläche (11 ) im Gehäuse (2 ) je Koppelkolben (10 ) als Unterseite (15 ) einer fensterartigen Durchbrechung (16 ) in der Bohrung (4 ) des Gehäuses (2 ) dargestellt ist, auf welche Unterseite (15 ) der wenigstens eine Koppelkolben (10 ) mit seiner Abflachung (14 ) für den Koppelfall verlagerbar ist und wobei einerseits der Druckkolben (5 ) gegenüber dem Gehäuse (2 ) und andererseits der wenigstens eine Koppelkolben (10 ) gegenüber seiner Querbohrung (9 ) mit einer Verdrehsicherung (17 ,18 ) versehen sind. - Abstützelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Koppelkolben (
10 ), ausgehend von seiner Außenstirn (12 ), an seiner Unterseite (13 ) eine abschnittsweise Abflachung (14 ) immanent ist, wobei die Mitnehmerfläche (11 ) im Gehäuse (2 ) je Koppelkolben (10 ) als Unterseite eines Ringnutsegments in der Bohrung (4 ) des Gehäuses (2 ) dargestellt ist, auf welche Unterseite der wenigstens eine Koppelkolben (10 ) mit seiner Abflachung (14 ) für den Koppelfall verlagerbar ist und wobei einerseits der Druckkolben (5 ) gegenüber dem Gehäuse (2 ) und andererseits der wenigstens eine Koppelkolben (10 ) gegenüber seiner Querbohrung (9 ) mit einer Verdrehsicherung (17 ,18 ) versehen sind. - Abstützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Koppelkolben (
10 ) appliziert sind, welche in der als radiale oder sekantenartige Durchgangsbohrung ausgebildeten Querbohrung (9 ) des Druckkolbens (5 ) sich diametral gegenüberliegend verlaufen, wobei deren Verlagerung in Koppelrichtung über die Kraft wenigstens einer Druckfeder (19 ) bewerkstelligt ist, die mittig in der Durchgangsbohrung (9 ) sitzt und mit je einem Ende gegen eine jeweilige Innenstirn (20 ) des entsprechenden Koppelkolbens (10 ) wirkt, wobei die Verlagerung der Koppelkolben (10 ) in deren Entkoppelrichtung über Hydraulikmittel herstellbar ist, das in eine Ringnut (21 ) oder eine Öffnung wie eine Bohrung im Außenmantel (3 ) des Gehäuses (2 ) vor deren Außenstirnen (12 ) leitbar ist. - Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fensterartige Durchbrechung (
16 ) entweder durch ein Verfahren wie Ausstanzen oder durch einen in quer zum Abstützelement (1 ) vorgenommenen [bogensehnartigen] Ausfräsvorgang hergestellt ist. - Abstützelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdrehsicherung (
18 ) der Koppelkolben (10 ) gegenüber der Querbohrung (9 ) ein Radialpin vorgesehen ist, der mittig in die Querbohrung (9 ) ragt, wobei die Koppelkolben (10 ) an ihrer jeweiligen Innenstirn (20 ) einen hierzu komplementären Längsschlitz (22 ) haben, über den sie im Entkoppelfall den Radialpin (18 ) segmentartig umgreifen. - Abstützelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Lost-Motion-Federmittel (
6 ) wenigstens eine Schraubendruckfeder appliziert ist, die einenends gegen einen randfernen Boden (23 ) des Gehäuses (2 ) und anderenends gegen eine kopfferne Unterseite (24 ) des Druckkolbens (5 ) agiert und wobei aus dem vom Gehäuse (2 ) radial umfassten Federraum (25 ) zumindest eine Queröffnung (26 ) wegführt. - Abstützelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialpin (
18 ) mit zumindest einem Durchgangskanal (27 ) von der Querbohrung (9 ) in den Federraum (25 ) versehen ist. - Abstützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegbegrenzung des wenigstens einen Koppelkolbens (
10 ) in dessen Koppelrichtung durch Anschlag dessen Stufenbereichs (28 ) am Kantenabschnitt der Bohrung (4 ) des Gehäuses (2 ) zur Unterseite (13 ) der Mitnehmerfläche (11 ) hergestellt ist. - Abstützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (
17 ) des Druckkolbens (5 ) gegenüber dem Gehäuse (2 ) durch ein an einem der Bauteile (2 ,5 ), im Trennbereich zum jeweils anderen Bauteil (5 ,2 ), appliziertes Element wie eine Kugel oder eine Nadel dargestellt ist, die in Eingriff mit einer respektiven, längs verlaufenden Gegenfläche (29 ) am jeweils anderen Bauteil (5 ,2 ) ist oder dass die Verdrehsicherung (17 ) des Druckkolbens (5 ) gegenüber dem Gehäuse (2 ) durch miteinander in Eingriff befindliche Abflachungen im Trennbereich zwischen den Bauteilen (2 ,5 ) dargestellt ist. - Abstützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (
9 ) im Druckkolben (5 ) im Bereich nahe von dessen Unterseite (24 ) angeordnet ist. - Abstützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
2 ) dünnwandig sowie rohr- oder topfähnlich dargestellt ist. - Abstützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (
5 ) mit einer hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung (30 ) versehen ist, deren Innenelement (31 ) den Kopf (7 ) hat. - Abstützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Höhenanschlag für den Druckkolben (
5 ) aus dem Gehäuse (2 ) heraus durch wenigstens ein Ringteil (32 ) oder durch zwei übereinander liegende Ringteile dargestellt ist, dass oder die randnah in der Bohrung (4 ) des Gehäuses (2 ) sitzt/sitzen und an dessen/deren Unterseite (33 ) der Druckkolben (5 ) mit einer Schulter (34 ) anschlägt, wobei bei Anschlag ein Ausfahren des wenigstens einen Koppelkolbens (10 ) in Koppelrichtung ermöglicht ist.
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