DE102008027886A1

DE102008027886A1 - Abschaltbarer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008027886A1
Application number: DE102008027886A
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Vorgeschlagen ist ein abschaltbarer Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Gaswechselventil (2), dessen Schaft (3) von einer Ventilfeder (4) umschlossen ist, die einenends gegen einen Zylinderkopf (5) und anderenends gegen eine Unterseite (6) eines axial gegenüber dem Schaft (3) frei beweglichen Federtellers (7) abgestützt ist, dessen zylinderkopfferne Stirn (8) von einem wenigstens mittelbar von einem Hubnocken (9) kontaktierten Folgeglied (10) beaufschlagt ist, wobei der Schaft (3) zumindest eine Radialöffnung (11) mit einem Koppelmittel (12) hat, das im Koppelfall [voller Ventilhub] über einen Schieber (13) radial nach außen an eine am Federteller (7) angeordnete Mitnehmerfläche (14) verlagert ist, so dass der Federteller (7) mit dem Schaft (3) bei Nockenhub verbunden ist, wobei im Entkoppelfall [0-Ventilhub] der Schieber (13) so bewegt ist, dass das Koppelmittel (12) über die Mitnehmerfläche (14) radial nach innen, die Radialöffnung (11) nicht überragend, verschoben ist, derart, dass der Federteller (7) axial beweglich gegenüber dem Schaft (3) ist, wobei eine Vorrichtung (15) zum Halten des Gaswechselventils (2) in dessen Schließstellung für den Entkoppelfall appliziert ist, wobei die Vorrichtung (15) zum Halten einen weiteren Federteller (16) mit einer weiteren Ventilfeder (17) aufweist und wobei Letztere konzentrisch von der Ventilfeder (4) umschlossen ist und einenends am Zylinderkopf (5) sowie anderenends an einer Unterseite (16a) des weiteren ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen abschaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Gaswechselventil, dessen Schaft von einer Ventilfeder umschlossen ist, die einenends gegen einen Zylinderkopf und anderenends gegen eine Unterseite eines axial gegenüber dem Schaft frei beweglichen Federtellers abgestützt ist, dessen zylinderkopfferne Stirn von einem wenigstens mittelbar von einem Hubnocken kontaktierten Folgeglied beaufschlagt ist, wobei der Schaft zumindest eine Radialöffnung mit einem Koppelmittel hat, das im Koppelfall [voller Ventilhub] über einen Schieber radial nach außen an eine am Federteller angeordnete Mitnehmerfläche verlagert ist, so dass der Federteller mit dem Schaft bei Nockenhub verbunden ist, wobei im Entkoppelfall [0-Ventilhub] der Schieber so bewegt ist, dass das Koppelmittel über die Mitnehmerfläche radial nach innen, die Radialöffnung nicht überragend, verschoben ist, derart, dass der Federteller axial beweglich gegenüber dem Schaft ist und wobei eine Vor richtung zum Halten des Gaswechselventils in dessen Schließstellung für den Entkoppelfall appliziert ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Ventiltrieb ist in der DE 10 2007 013 947 beschrieben. Dessen Vorrichtung zum Halten besteht aus einem aufwändigen Feder-Kugel-Mechanismus, welcher, den Schaft des Gaswechselventils umschließend, abschnittsweise in den Zylinderkopf eingebaut ist. Der Fachmann erkennt zum einen, dass der beispielsweise aus 7 hervorgehende Mechanismus relativ komplex aufgebaut ist und dass sich aufwändige Änderungen am Zylinderkopf als notwendig erweisen. Genau in diesem Zylinderkopfbereich kann es jedoch aufgrund der beengten Bauraumverhältnisse dazu kommen, dass ein Einbau der Haltevorrichtung sich quasi als unmöglich erweist. Des Weiteren wird festgestellt, dass der Rastmechanismus über die Kugeln am Außenmantel des Schafts einem enormen Verschleiß unterworfen ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ventiltrieb der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zum Halten einen weiteren Federteller mit einer weiteren Ventilfeder aufweist, wobei Letztere konzentrisch von der Ventilfeder umschlossen ist und einenends am Zylinderkopf sowie anderenends an einer Unterseite des weiteren Federtellers abgestützt ist, welcher weitere Federteller axial unterhalb des Federtellers verläuft und mit dem Schaft verbunden ist.
Somit liegt ein Ventiltrieb vor, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind. Die Vorrichtung zum Halten des Gaswechselventils im Entkoppelfall ist relativ simpel aufgebaut, lässt sich einfach montieren und beansprucht keinen zusätzlichen Bauraum im Zylinderkopfbereich. Außerdem wird festgestellt, dass der vorschlagsgemäße Ventiltrieb in Radialrichtung nicht größer baut.
Als Aktor zur Beaufschlagung des Schiebers, welcher sich vorzugsweise in einer stirnseitigen Sackbohrung des Schafts befindet, ist beispielsweise ein elektromagnetischer „Schalter” denkbar und vorgesehen, so wie in der eingangs zitierten DE 10 2007 013 947 vorgeschlagen. Dieser kann beispielsweise seitlich am Zylinderkopf befestigt werden und auf ein freies Ende des Schiebers einwirken.
Klar ist, dass anstelle der jeweils einen Feder für den Ventilteller und den weiteren Ventilteller auch ein jeweiliges Federpaket appliziert sein kann. Gegebenenfalls kann auch zumindest eine der Federn als Luftfeder dargestellt sein.
Einfache Maßnahmen einer Integration der zwei Federteller sind Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach ist eine „geschachtelte” Bauweise vorgeschlagen, nach welcher der Federteller der „regulären” Schließfeder am Außenmantel eines rohrartigen Ansatzes des weiteren Federtellers der Haltevorrichtung verläuft. Zur Gewichtsminimierung kann wenigstens einer der Federteller mit Perforierungen versehen sein.
Zweckmäßig ist es, den weiteren Federteller nicht fest am Schaft anzuordnen, sondern lediglich über das ihn durchragende Koppelmittel mit dem Schaft zu verbinden. Als Koppelmittel kommt beispielsweise ein zylindrischer Schieber infrage, dessen beidendige Stirnen ballig ausgebildet sein können.
Um die Bauteilbelastung im Koppelbereich zu minimieren, ist es in zweckmäßiger Konkretisierung der Erfindung vorgeschlagen, wenigstens zwei sich diametral gegenüberliegende oder drei umfangsmäßig gleichverteilte Koppelmittel zu applizieren. Die Erfindung funktioniert jedoch auch mit lediglich einem Koppelmittel oder mit mehr als drei Koppelmitteln.
Als Folgeglied im Ventiltrieb ist an einen hebelartigen Nockenfolger wie einen Schlepp-, Schwing- oder Kipphebel gedacht. Denkbar ist es jedoch auch, in diesem Bereich einen Tassenstößel anzuordnen bzw. ist auch an einen Stößelstangenventiltrieb gedacht.
Als Anschlag für den nicht fest mit dem Schaft verbundenen rohrartigen Ansatz des weiteren Federtellers ist ein Radialvorsprung wie ein Spreng- oder Sicherungsring vorgesehen, an welchen eine nockenseitige Stirn des rohrartigen Ansatzes anschlägt. Wichtig ist auf jeden Fall eine leichte Verfahrbarkeit der Koppelmittel in deren Koppel- bzw. Entkoppelposition.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur in einem Längsschnitt den erfindungsgemäßen Ventiltrieb mit Haltevorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Dargestellt ist ein Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine. Dieser hat ein als Tellerhubventil ausgebildetes abschaltbares Gaswechselventil 2, dessen Schaft 3 von einer Ventilfeder 4 umschlossen ist. Letztgenannte wirkt einenends gegen einen Zylinderkopf 5 und anderenends gegen eine Unterseite 6 eines axial gegenüber dem Schaft 3 frei beweglichen Federtellers 7.
Eine zylinderkopfferne, ringartige Stirn 8 des Federtellers 7 ist von einem hier als Schlepphebel ausgebildeten Folgeglied 10 beaufschlagt, welches Folgeglied 10 von einem Hubnocken 9 kontaktiert ist. Innerhalb der Ventilfeder 4 verläuft eine weitere Ventilfeder 17, die einenends ebenfalls am Zylinderkopf 5 abgestützt ist. Mit ihrem anderen Ende wirkt sie gegen eine Unterseite 16a eines weiteren Federtellers 16, der axial unterhalb vom Federteller 7 sitzt. Der weitere Federteller 16 bildet gemeinsam mit der vorgenannten weiteren Ventilfeder 17 eine Vorrichtung 15 zum Halten des Gaswechselventils 2 in dessen Schließstellung für den Entkoppelfall.
Der vorgenannte weitere Federteller 16 geht radial innen in einen rohrartigen Ansatz 17a über, welcher zur Gewichtsersparnis mit Perforierungen 35 versehen ist. Ein Innenmantel 20 des Ansatzes 17a verläuft unmittelbar am Außenmantel 21 des Schafts 3.
Eine nockenseitige Stirn 24 des Ansatzes 17a liegt an einem als Sicherungs- oder Sprengring ausgebildeten Radialvorsprung 23 an, welcher Radialvorsprung 23 am Außenmantel 21 des Schafts 3 nockenseitig befestigt ist.
Der rohrartige Ansatz 17a sowie der Schaft 3 haben je Koppelmittel 12 zueinander fluchtende Radialöffnungen 22, 11. Hierdurch erstreckt sich das kolbenartige Koppelmittel 12, dessen Stirnen 33, 34 ballig dargestellt sind.
Des Weiteren ist zu erkennen, dass der Schaft 3 eine Sackbohrung 25 besitzt. In Letztgenannter verläuft ein stangenartiger Schieber 13. Dieser hat einen ersten Rastabschnitt 31 eingeschnürter Ausbildung, an den sich in nockenferne Richtung eine zweiter Rastabschnitt 32 demgegenüber erhabener und leicht keilartiger Geometrie anschließt.
Bei dem hier gezeigten Koppelzustand (voller Ventilhub) liegt das jeweilige Koppelmittel 12 mit seiner inneren Stirn 33 am zweiten, erhabenen Rastabschnitt 32 an. Radial außen liegt das jeweilige Koppelmittel 12 mit seiner äußeren Stirn 34 vor einem zweiten Abschnitt 37 an einem Innenrand 38 des Federtellers 7. An den zweiten konischen Abschnitt 37 schließt sich radial innen ein hülsenartiger dritter Abschnitt 39 an, welcher am Außenmantel 18 des vorgenannten Ansatzes 17a axial beweglich verläuft.
Soll der Ventiltrieb 1 abgeschaltet werden, so wird im Nockengrundkreis der zeichnerisch angedeutete Aktor 27 in Kontakt mit dem freien Ende 26 des Schiebers 13 gebracht. Dies kann derart realisiert werden, dass mit ablaufender Nockenflanke der Schaft 3 mit Schieber 13 in einen quasi stehenden Anschlag des Aktors 27 „hineinläuft”. Der Schieber 13 wird somit in nockenferne Richtung derart bewegt, dass dessen erster, eingeschnürter Abschnitt 36 in Flucht zu dem jeweiligen Koppelmittel 12 ist. Bei Nockenhub betätigt das Folgeglied 10 die zylinderkopfferne Stirn 8 des Federtellers 7 und dieser verlagert über seinen konusartigen Abschnitt 37 das entsprechende Koppelmittel 12 derart nach innen, dass es radial außen nicht mehr über den Außenmantel 18 des rohrartigen Ansatzes 17a hinaussteht. Somit kann der Federteller 7 eine Leerhubbewegung ausführen und dessen Ventilfeder 4 wirkt als sogenannte Lost-Motion-Feder.
Außerdem ist ein Anschlagkäppchen 40 vorgesehen, welches eine nockenseitige Stirn 41 des Gaswechselventils 2 übergreift. An einem unteren Rand 42 des Anschlagkäppchens 40 findet im Entkoppelmodus die zylinderkopfferne Stirn 8 des Federtellers 7 einen Anschlag. Ein entsprechendes Koppelspiel wird zweckmäßigerweise hier vorgesehen. Das Anschlagkäppchen 40 ist im Bereich seines unteren Randes 42 radial innen in einer Ringnut 43 des weiteren Federtellers 16 eingerastet.
Wie dargestellt, ist das freie Ende 26 des Schiebers 13 bodenseitig durch das Anschlagkäppchen 40 geführt und mit einem Ringabsatz 44 innen gesichert.
In diesem Abschaltmodus sorgt die Vorrichtung 15 zum Halten mit weiterem Federteller 16 und weiterer Ventilfeder 17 dafür, dass das Gaswechselventil 2 seine geschlossene Stellung beibehält.
Soll das Gaswechselventil 2 wieder zugeschaltet werden, so wird der Aktor 27 deaktiviert und es kommt das Rückstellmittel 29 (Druckfeder) zum Einsatz, welches einenends gegen ein bohrungsseitiges Ende 28 des Schiebers 13 wirkt und sich mit seinem anderen Ende an einem Bohrungsgrund 30 der Sackboh rung 25 abstützt. Es verschiebt im Nockengrundkreis (weitestgehend kraftfreier Zustand) das jeweilige Koppelmittel 12 radial nach außen bis unmittelbar vor den konusartigen zweiten Abschnitt 37 des Federtellers 7.

1: Ventiltrieb
2: Gaswechselventil
3: Schaft
4: Ventilfeder
5: Zylinderkopf
6: Unterseite
7: Federteller
8: zylinderkopfferne Stirn
9: Hubnocken
10: Folgeglied
11: Radialöffnung
12: Koppelmittel
13: Schieber
14: Mitnehmerfläche
15: Vorrichtung zum Halten
16: weiterer Federteller
16a: Unterseite
17: weitere Ventilfeder
17a: rohrartiger Ansatz
18: Außenmantel
19: Bohrung Federteller
20: Innenmantel Ansatz
21: Außenmantel Schaft
22: weitere Radialöffnung
23: Radialvorsprung
24: nockenseitige Stirn
25: Sackbohrung
26: freies Ende
27: Aktor
28: bohrungsseitiges Ende
29: Rückstellmittel
30: Bohrungsgrund
31: erster Rastabschnitt
32: zweiter Rastabschnitt
33: Stirn
34: Stirn
35: Perforierung
36: erster Abschnitt Ansatz
37: zweiter Abschnitt Ansatz
38: Innenrand
39: dritter Abschnitt Ansatz
40: Anschlagkäppchen
41: nockenseitige Stirn
42: unterer Rand
43: Ringnut
44: Ringabsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007013947 [0002, 0006]

Claims

Abschaltbarer Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Gaswechselventil (2), dessen Schaft (3) von einer Ventilfeder (4) umschlossen ist, die einenends gegen einen Zylinderkopf (5) und anderenends gegen eine Unterseite (6) eines axial gegenüber dem Schaft (3) frei beweglichen Federtellers (7) abgestützt ist, dessen zylinderkopfferne Stirn (8) von einem wenigstens mittelbar von einem Hubnocken (9) kontaktierten Folgeglied (10) beaufschlagt ist, wobei der Schaft (3) zumindest eine Radialöffnung (11) mit einem Koppelmittel (12) hat, das im Koppelfall [voller Ventilhub] über einen Schieber (13) radial nach außen an eine am Federteller (7) angeordnete Mitnehmerfläche (14) verlagert ist, so dass der Federteller (7) mit dem Schaft (3) bei Nockenhub verbunden ist, wobei im Entkoppelfall [0-Ventilhub] der Schieber (13) so bewegt ist, dass das Koppelmittel (12) über die Mitnehmerfläche (14) radial nach innen, die Radialöffnung (11) nicht überragend, verschoben ist, derart, dass der Federteller (7) axial beweglich gegenüber dem Schaft (3) ist und wobei eine Vorrichtung (15) zum Halten des Gaswechselventils (2) in dessen Schließstellung für den Entkoppelfall appliziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (15) zum Halten einen weiteren Federteller (16) mit einer weiteren Ventilfeder (17) aufweist, wobei Letztere konzentrisch von der Ventilfeder (4) umschlossen ist und einenends am Zylinderkopf (5) sowie anderenends an einer Unterseite (16a) des weiteren Federtellers (16) abgestützt ist, welcher weitere Federteller (16) axial un terhalb des Federtellers (7) verläuft und mit dem Schaft (3) verbunden ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Federteller (16) radial innen in einen rohrartigen, sich in Nockenrichtung erstreckenden Ansatz (17a) übergeht, an dessen Außenmantel (18) der Federteller (7) mit seiner Bohrung (19) geführt ist, wobei ein Innenmantel (20) des Ansatzes (17a) am Außenmantel (21) des Schafts (3) des Gaswechselventils (2) verläuft und wobei die Radialöffnung (11) des Schafts (3) zu einer weiteren Radialöffnung (22) im rohrartigen Ansatz (17a) in Flucht ist, durch welche sich das Koppelmittel (12) erstreckt.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Federteller (16) nicht fest am Schaft (3) verläuft und über das durchragende Koppelmittel (12) mit diesem verbunden ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenmantel (21) des Schafts (3), nockenseitig, ein Radialvorsprung (23) wie ein Ring verläuft, an welchem eine nockenseitige Stirn (24) des rohrartigen Ansatzes (17a) des weiteren Federteller (16) einen Anschlag findet.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer stirnseitigen Sackbohrung (25) des Schafts (3) der stangenartige Schieber (13) verläuft, dessen freies Ende (26) von einem Aktor (27) und dessen bohrungsseitiges Ende (28) von einem entgegengesetzt wirkenden Rückstellmittel (29) wie einer sich am Bohrungsgrund (30) abstützenden Druckfeder beaufschlagt ist, welchem Schieber (13) ein ersten Rastabschnitt (31) ringartig eingeschnürter Kontur immanent ist, an den sich ein zweiter Rastabschnitt (32) demgegenüber erhabener Kontur anschließt, wobei für den Koppelfall der Schieber (13) über das Rückstellmittel (29) derart verlagert ist, dass das Koppelmittel (12) durch dessen innere An lage am zweiten Rastabschnitt (32) abschnittsweise radial nach außen unmittelbar vor die Mitnehmerfläche (14) des Federtellers (7) verschoben ist und wobei für den Entkoppelfall der Schieber (13) über den Aktor (27) so in nockenferne Richtung verschoben ist, dass das Koppelmittel (12) dem ersten Rastabschnitt (31) gegenüberliegt, derart, dass bei Nockenanlauf und Ventilhub das Koppelmittel (12) durch Anlage an der konusartigen Mitnehmerfläche (14) des sich „abwärts” bewegenden Federtellers (7) radial nach innen, die Radialöffnung (22) des rohrartigen Ansatzes (17a) nach außen nicht überragend, verschoben ist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmittel (12) als zylindrischer Schieber ausgebildet ist, dessen Stirnen (33, 34) ballig oder konusartig sind.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder zwei sich diametral gegenüber liegende oder drei umfangsmäßig gleichverteilte Koppelmittel (12) vorgesehen sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (17a) des weiteren Federtellers (16) mit Perforierungen (35) versehen ist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (7) aus einem ringartigen, weitestgehend dünnwandigen ersten Abschnitt (36) mit der Unterseite (6) als Anlage für die Ventilfeder (4) besteht, welcher an dessen Innenrand (38) lediglich in einen konusartig in Nockenrichtung verlaufenden zweiten Abschnitt (37) mit der Mitnehmerfläche (14) übergeht, an den sich ein dritter, zylindrischer Abschnitt (39) mit der Bohrung (19) anschließt, welcher die Stirn (8) für den Kontakt des Hubnockens (9) aufweist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Folgeglied (10) ein hebelartiger Nockenfolger wie ein Schlepp-, Schwing- oder Kipphebel vorgesehen ist.