DE102007016739A1

DE102007016739A1 - Schaltbares Ventiltriebsteil

Info

Publication number: DE102007016739A1
Application number: DE102007016739A
Authority: DE
Inventors: Calin Petru Dipl.-Ing. Itoafa (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-04-07
Filing date: 2007-04-07
Publication date: 2008-10-09
Also published as: DE502008001125D1; KR20100015364A; EP2132419A1; CN101680313A; KR101465280B1; EP2132419B1; WO2008122477A1; WO2008122477A8; ATE477402T1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbares Ventiltriebsteil (1) wie ein Tassenstößel, mit einem Gehäuse (2), in dessen Bohrung (3) ein demgegenüber relativ axial bewegliches Innenelement (4) verläuft, welches eine radial durchgehende Bohrung (6) mit zwei sich gegenüberliegenden Koppelkolben (7) hat, die für einen Koppelfall abschnittweise mit je einer sichelartigen Materialfreistellung (14) in der Bohrung (3) des Gehäuses (2) in Eingriff bringbar sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein schaltbares Ventiltriebsteil, mit einem hohlzylindrischen Gehäuse, in dessen Bohrung ein demgegenüber relativ axial bewegliches Innenelement mit seinem Außenmantel verläuft, wobei einem der Bauteile [Innenelement oder Gehäuse] wenigstens eine Bohrung mit zumindest einem im Entkoppelfall darin verlaufenden Koppelkolben immanent ist, welche Bohrung in Richtung zum anderen Bauteil führt und an eine Ringfläche zwischen den Bauteilen mündet, welcher Koppelkolben für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Mitnehmerfläche des anderen Bauteils in Eingriff bringbar ist und wobei ein Lost-Motion-Federmittel vorgesehen ist, das die Bauteile in deren Ausschieberichtung voneinander weg beaufschlagt.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Ventiltriebsteil, hier als Tassenstößel ausgebildet, geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 44 92 633 C1 hervor. Dessen Koppelmechanismus ist unmittelbar unterhalb des Bodenbereichs angeordnet. Der Fachmann erkennt, dass der vorbekannte Stößel relativ kompliziert aufgebaut ist und sich dessen Herstellung somit als unnötig kostenaufwändig erweist. Beispiels weise ist das Außenteil im Bodenbereich nicht symmetrisch ausgebildet, da unterhalb des ringförmigen Bodens Führungsbohrungen für die Koppelkolben appliziert sind. Auch ist das Innenteil unnötig massiv und kompliziert dargestellt. Aufgrund der vorgenannten massiven Ausbildung sind die oszillierenden Ventiltriebsmassen nachteilig erhöht. Die zu erkennende Kolbenkopplung führt zu einer relativ großen Flächenpressung im Koppelbereich, auch kann es zu unnötigem Kantenverschleiß im Einfahrbereich der Koppelkolben kommen.
Zudem sind aus dem älteren Stand der Technik Lösungen vorbekannt, bei denen die Koppelkolben im Koppelfall in eine stirnseitig angrenzende, allumlaufende Ringnut des jeweils anderen Bauteils einfahren. Die Ringnut schwächt zum einen das Material, so dass ggf. in diesem Bereich stärker dimensioniert werden muss. Zum anderen liegen aufgrund der Ringnut, durch welches Hydraulikmittel stirnseitig vor den oder die Koppelkolben geleitet wird, relativ lange Hydraulikmittelwege vor. Dies kann zu unerwünscht langen Schaltzeiten bzw. Fehlschaltungen innerhalb des zur Verfügung stehenden Zeitfensters (Grundkreis) führen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein schaltbares Ventiltriebsteil 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 der jeweilige Koppelkolben, ausgehend von dessen der Mitnehmerfläche zugewandter Stirn, an einer Axialseite mit einer abschnittsweisen Abflachung versehen ist, wobei das andere Bauteil, lediglich im Umfangsabschnitt der angrenzenden Bohrung mit dem Koppelkolben im einen Bauteil, in seiner Bohrung/an seinem Außenmantel, mit einer lediglich sichelartigen Materialfreistellung versehen ist, an deren einer flachen Axialstirn die Mitnehmerfläche für einen Eingriff der Abflachung des Koppelkolbens für den Koppelfall dargestellt ist und wobei einerseits der Koppelkolben gegenüber dessen Bohrung und andererseits die Bauteile zueinander mit einer respektiven Rotationssicherung versehen sind.
Somit liegt ein schaltbares Ventiltriebsteil vor, bei dem die zitierten Nachteile wirkungsvoll beseitigt sind. Der Schutzbereich der Erfindung bezieht sich insbesondere auf schaltbare Ventiltriebsteile wie Tassenstößel, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Gleichermaßen sind vom Schutzbereich schaltbare Rollen- oder Flachstößel und schaltbare Abstützelemente mit umfasst. Sämtliche Elemente können mit hydraulischem oder mechanischem Spielausgleich versehen sein.
Der Erfindungsgedanke betrifft Lösungen mit wenigstens einem Koppelkolben, vorzugsweise sollen jedoch zwei sich diametral gegenüber liegende Koppelkolben appliziert sein. Denkbar und vorgesehen sind jedoch auch Lösungen, mit einer Koppelkolbenzahl > 2 (sternförmige Anordnung).
Im Entkoppelfall können die Koppelkolben im Gehäuse sitzen und für den Koppelfall (großer Nockenhub) radial nach innen in ihre jeweilige sichelartige Materialfreistellung am Außenmantel des Innenteils verschoben werden. Außerdem können die Koppelkolben im Innenteil, beispielsweise in einer Radialbohrung, verlaufen und für den Koppelfall radial nach außen in die angrenzende sichelartige Materialfreistellung der Bohrung des Gehäuses verlagert werden. Zweckmäßig ist es, wenn die Koppelkolben an ihrer entsprechenden Axialseite (Koppelbereich) mit einer Abflachung versehen sind, dies ist jedoch nicht Bedingung.
Die vorschlagsgemäße jeweilige sichelartige Materialfreistellung kann für den Fall deren Ausbildung in der Bohrung des Gehäuses beispielsweise durch einen einfachen Scheibenfräsvorgang generiert werden. Denkbar sind jedoch auch andere spanabhebende Vorgänge wie Eindrehen bzw. ein spanloses Einbringen wie Prägen, Fließpressen bzw. Einsicken.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das schaltbare Ventiltriebsteil, wie genannt, als ab- oder umschaltbarer Tassenstößel ausgebildet ist. Als Bohrung für die vorzugsweise zwei Koppelkolben ist insbesondere an eine Radialbohrung gedacht, die in einem Arbeitsgang einfach dargestellt werden kann. Denkbar und vorgesehen ist es jedoch auch, für jeden Koppelkolben eine Sackbohrung o. dgl. zu applizieren.
In Koppelrichtung werden die Koppelkolben vorzugsweise über Druckfederkraft radial nach außen (für den Fall deren Anordnung im Innenteil) beaufschlagt. Eine Rückverlagerung in Entkoppelrichtung ist über in die sichelartige Materialfreistellung jeweils leitbares Hydraulikmittel ermöglicht.
Die jeweilige sichelartige Materialfreistellung schwächt nur geringfügig die Wandstärke, so dass auf notwendige Versteifungsmaßnahmen wie bei einer Ringnutkopplung im Stand der Technik verzichtet werden kann. Der Fachmann erkennt, dass aufgrund des Verzichts auf die Ringnut auch verkürzte Hydraulikmittelwege vorliegen.
Um insbesondere eine einfache Heranleitung des Hydraulikmittels in die sichelartigen Materialfreistellungen beim Tassenstößel zu gewährleisten, ist es in Konkretisierung der Erfindung vorgeschlagen, im Inneren des Gehäuses ein dünnwandiges Blechteil anzulegen, in dem entsprechende Kanäle, ausgehend von einem oder mehreren Durchlässen im Hemd, eingeformt sind. Ggf. können die Kanäle auch an einer Innenwandung des Gehäuses appliziert sein, so dass das dünnwandige Blechteil ggf. auch glattflächig dargestellt werden kann.
Zur umfangsmäßigen Lagezuordnung der Koppelkolben zu ihren sichelartigen Materialfreistellungen ist es vorgeschlagen, in einem Ringspalt zwischen beiden Ventiltriebsbauteilen eine einfache Rotationssicherung wie einen Stift, eine Kugel o. dgl. zu applizieren.
Gleichfalls müssen die Koppelkolben, für den Fall ihrer Ausbildung mit einer Abflachung für einen „face-to-face"-Kontakt mit der entsprechenden Gegenflä che der sichelartigen Ausformung, gegenüber ihrer Bohrung rotationsgesichert werden. Hier bietet sich ein einfach auf deren Abflachungen legbarer Sicherungsring o. ä. an. Ggf. können die Koppelkolben auch durch einen in deren Radialbohrung einragenden Stift verdrehgesichert werden.
Des weiteren ist es in Konkretisierung der Erfindung vorgesehen, das Innenteil dünnwandig/rohrartig auszubilden, wobei die Radialbohrung mit den Koppelkolben Bestandteil eines einfachen Querstegs ist. Somit liegt ein sehr preiswert darstellbares Innenelement vor.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Tassenstößel als schaltbares Ventiltriebsteil;
2 einen Querschnitt nach der Schnittlinie A-A der 1 und
3 eine um 90° gegenüber 1 gedrehte Schnittansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Dargestellt ist ein schaltbares Ventiltriebsteil 1, hier als Tassenstößel ausgebildet.
Das Ventiltriebsteil 1 besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 2, das über sein dünnwandiges Hemd 21 in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine oszillierend anordenbar ist. Das Hemd 21 erstreckt sich von einem Außenrand 20 eines ringähnlichen Bodens 19 in nockenferne Richtung. Von einem Innenrand 22 des Bodens 19 geht ein Ansatz 23 weg. Dieser besitzt eine Bohrung 3, in der ein demgegenüber axial bewegliches, dünnwandig/rohrartig ausgebildetes Innenelement 4 aufgenommen ist. Das Innenelement 4 hat keinen Nockenkontakt, so dass das schaltbare Ventiltriebsteil 1 als Abschaltelement vorliegt.
In einem Quersteg 38 des Innenelements 4 verläuft eine Bohrung 6, die hier als Radialbohrung vorliegt. In dieser Bohrung 6 liegen sich im Entkoppelfall zwei Koppelkolben 7 diametral gegenüber. Diese sind radial nach außen (Koppelrichtung) über die Kraft einer gegen deren innere Stirnen 17 wirkenden Schraubendruckfeder als Federmittel 18 beaufschlagt.
An einer Axialseite 12 (hier Nockenseite) sind die Koppelkolben 7, ausgehend von ihren radial äußeren Stirnen 11, mit je einer abschnittsweisen Abflachung 13 versehen. 1 offenbart den Koppelzustand des Ventiltriebsteils 1, bei dem die Koppelkolben 7, abschnittsweise radial nach außen ausgefahren, mit einer Mitnehmerfläche 9 in der Bohrung 3 des Gehäuses 2 in Eingriff sind. Diese Mitnehmerfläche 9 ist durch eine obere flache Axialstirn einer sichelartigen Materialfreistellung 14 dargestellt, an der die jeweilige Abflachung 13 des Koppelkolbens 7 im Koppelfall anliegt. Die Materialfreistellung 14 kann beispielsweise mit einem in die Bohrung 3 des Gehäuses 2 einfahrbaren einfachen Scheibenfräser generiert werden (siehe auch 2).
Wie zu erkennen, ist die Bohrung 3 des Gehäuses 2 Bestandteil des sich vom Innenrand 22 des Bodens 19 des Gehäuses 2 in nockenferne Richtung erstreckenden hohlzylindrischen Ansatzes 23.
Eine Rückverlagerung der Koppelkolben 7 in Entkoppelrichtung erfolgt über vor deren radial äußere Stirnen 11 in die Materialfreistellung 14 leitbares Hydraulikmittel. Hierfür hat das Gehäuse 2 in seinem Inneren ein weitestgehend anliegendes, dünnwandiges Element 25 wie ein Blechteil.
Ausgehend von einem Durchlass 26 im Hemd 21 (siehe 3), wird das Hydraulikmittel weiter über einen hemdseitig in das Element 25 geformten Steigka nal 27 in Bodenrichtung geleitet. Dort erfolgt eine Weiterleitung radial nach innen über wenigstens einen Radialdurchtritt 28 zwischen dem Boden 19 und dem dortig anliegenden Abschnitt des Elements 25. Radial innen wird das Hydraulikmittel weiter über einen Axialkanal 31 nach unten geleitet, der zwischen einem Außenmantel 30 des Ansatzes 23 und dem dortig befindlichen Bereich des Elements 25 verläuft. In das Element 25 ist radial vor den Materialfreistellungen 14 ein Ringkanal 32 eingeformt, der mit dem Axialkanal 31 in Verbindung steht. Ausgehend von diesem Ringkanal 32 erfolgt eine Weiterleitung des Hydraulikmittels über respektive Übertritte 33 unmittelbar in die Materialfreistellungen 14 vor den radial äußeren Stirnen 11 der Koppelkolben 7.
Eine Ringfläche 8 zwischen den Bauteilen 2, 4 ist von einer Rotationssicherung 16 übergriffen ist. Diese sitzt in einer Aussparung 34 im Außenmantel 5 des Innenelements 4 und ist als Wälzkörper ausgebildet. Radial außen greift die Rotationssicherung 16 (Wälzkörper) in eine entsprechende Längsnut 35 der Bohrung 3 des Ansatzes 23.
Gleichfalls haben die Koppelkolben 7 gegenüber deren Bohrung 6 eine Rotationssicherung 15. Diese ist als einfaches Sicherungselement wie ein Sprengring ausgebildet, der in einer Ringnut 36 am Außenmantel 5 des Innenelements 4 verläuft und im Bereich der Koppelkolben 7 auf deren Abflachungen 13 liegt.

1: Ventiltriebsteil
2: Gehäuse
3: Bohrung Gehäuse
4: Innenelement
5: Außenmantel
6: Bohrung Koppelkolben
7: Koppelkolben
8: Ringfläche
9: Mitnehmerfläche
10: Lost-Motion-Federmittel
11: (äußere) Stirn
12: Axialseite
13: Abflachung
14: Materialfreistellung
15: Rotationssicherung
16: Rotationssicherung
17: (innere) Stirn
18: Federmittel
19: Boden
20: Außenrand
21: Hemd
22: Innenrand
23: Ansatz
24: Oberseite
25: Element
26: Durchlass
27: Steigkanal
28: Radialdurchtritt
29: Unterseite Boden
30: Außenmantel
31: Axialkanal
32: Ringkanal
33: Übertritt
34: Aussparung
35: Längsnut
36: Ringnut
37: Entlüftungsöffnung
38: Quersteg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4492633 C1 [0002]

Claims

Schaltbares Ventiltriebsteil (1), mit einem hohlzylindrischen Gehäuse (2), in dessen Bohrung (3) ein demgegenüber relativ axial bewegliches Innenelement (4) mit seinem Außenmantel (5) verläuft, wobei einem der Bauteile [Innenelement (4) oder Gehäuse (2)] wenigstens eine Bohrung (6) mit zumindest einem im Entkoppelfall darin verlaufenden Koppelkolben (7) immanent ist, welche Bohrung (6) in Richtung zum anderen Bauteil (2, 4) führt und an eine Ringfläche (8) zwischen den Bauteilen (4, 2) mündet, welcher Koppelkolben (7) für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Mitnehmerfläche (9) des anderen Bauteils (2, 4) in Eingriff bringbar ist und wobei ein Lost-Motion-Federmittel (10) vorgesehen ist, das die Bauteile (4, 2) in deren Ausschieberichtung voneinander weg beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Koppelkolben (7), ausgehend von dessen der Mitnehmerfläche (9) zugewandter Stirn (11), an einer Axialseite (12) mit einer abschnittsweisen Abflachung (13) versehen ist, wobei das andere Bauteil (2, 4), lediglich im Umfangsabschnitt der angrenzenden Bohrung (6) mit dem Koppelkolben (7) im einen Bauteil (4, 2), in seiner Bohrung (3)/an seinem Außenmantel (5), mit einer lediglich sichelartigen Materialfreistellung (14) versehen ist, an deren einer flachen Axialstirn die Mitnehmerfläche (9) für einen Eingriff der Abflachung (13) des Koppelkolbens (7) für den Koppelfall dargestellt ist und wobei einerseits der Koppelkolben (7) gegenüber dessen Bohrung (6) und andererseits die Bauteile (4, 2) zueinander mit einer respektiven Rotationssicherung (15, 16) versehen sind.
Ventiltriebsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Koppelkolben (7) vorgesehen sind, die in der als Radialbohrung ausgebildeten Bohrung (6) im Innenelement (4) verlaufen sowie sich diametral gegenüber liegen, wobei die Koppelkolben (7) in deren Koppelrichtung über die Kraft eines gegen deren innere Stirnen (17) wirkenden Federmittels (18) wie wenigstens einer Schraubendruckfeder beaufschlagt sind, wobei deren Verlagerung in Entkoppelrichtung über vor deren äußere Stirnen (11) in die jeweilige sichelartige Materialfreistellung (14) leitbares Hydraulikmittel dargestellt ist.
Ventiltriebsteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als schaltbares Ventiltriebsteil (1) ein Tassenstößel vorgesehen ist, mit dem einen ringähnlichen Boden (19) als Nockenkontaktfläche aufweisenden Gehäuse (2), das über sein vom Außenrand (20) abstehendes Hemd (21) in einer Bohrung einer Brennkraftmaschine führbar ist, welcher Boden (19) von zumindest einem Großhubnocken kontaktierbar ist, wobei von einem Innenrand (22) des Bodens (19) ein hohlzylindrischer Ansatz (23) absteht, der die Bohrung (3) mit dem darin geführten Innenelement (4) hat, in welcher Bohrung (3) die beiden sichelartigen, sich gegenüber liegenden Materialfreistellungen (14) appliziert sind, an deren Oberseiten (24) die flachen Axialstirnen als Mitnehmerflächen (9) verlaufen und wobei das Innenelement (4) bodenseitig entweder nockenkontaktfrei ausgebildet oder mit einem scheibenartigen Boden für einen Anlauf eines Niedrig- oder Nullhubnockens versehen ist.
Ventiltriebsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses (2) ein dünnwandiges Element (25) wie ein Blechteil angelegt ist, das im Wesentlichen dessen Innenkontur folgt, wobei, ausgehend von wenigstens einem Durchlass (26) in Hemd (21) des Gehäuses (2), in das Element (25) ein Steigkanal (27) für das Hydraulikmittel gebildet ist, der mit einem oder mehreren Radialdurchtritten (28) zwischen einer Unterseite (29) des Bodens (19) und dem Element (25) in Verbindung steht, wobei in das Element (25), am Außenmantel (30) des Ansatzes (23), wenigstens ein Axialkanal (31) geformt ist, der mit dem wenigstens einen Radialdurchtritt (28) kommuniziert sowie in bodenferne Richtung weiterführt, welcher Axialkanal (31) in einen in das Element (25) auf einer Höhe vor den Materialfreistellungen (14) geformten Ringkanal (32) oder Ringsegmentkanal mündet, von dem aus je ein Übertritt (33) durch den Ansatz (23) zu der jeweiligen sichelartigen Materialfreistellung (14) führt.
Ventiltriebsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sichelartige Materialfreistellung (14) mit der Mitnehmerfläche (9) durch einen Fräsvorgang wie Scheibenfräsen oder durch Einsicken/Einprägen bzw. Ausdrehen dargestellt ist.
Ventiltriebsteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Rotationssicherung (16) der Bauteile (4, 2) zueinander ein Körper wie eine Kugel/ein Stift vorgesehen ist, der in einer Aussparung (34) im Außenmantel (5) des Innenelements (4) oder der Bohrung (3) des Gehäuses (2) sitzt und, die Ringfläche (8) abschnittsweise übergreifend, in einer Längsnut (35) der Bohrung (3) des Gehäuses (2) oder des Außenmantels (5) des Innenelements (4) ein Führung erfährt.
Ventiltriebsteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Rotationssicherung (15) der zwei Koppelkolben (7) gegenüber deren Bohrung (6) ein Ringteil wie ein Sprengring appliziert ist, der konzentrisch zur Achse des Ventiltriebsteils (1) angeordnet ist, in einer Ringnut (36) am Außenmantel (5) des Innenelements (4) verläuft sowie im Bohrungsbereich auf den Abflachungen (13) der Koppelkolben (7) liegt.
Ventiltriebsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (4) im wesentlichen dünnwandig-rohrartig ausgebildet ist, wobei die radial durchgehende Bohrung (6) für die Koppelkolben (7) in einem das Innenelement unterteilenden Quersteg (38) verläuft.