DE102012202569A1

DE102012202569A1 - Schaltbarer Stößel

Info

Publication number: DE102012202569A1
Application number: DE201210202569
Authority: DE
Inventors: Oliver Schnell
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2013-08-22

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem umgekehrt-topfähnlichen Gehäuse (2), dessen scheibenartig-geschlossener Boden (3) einem Anlauf lediglich eines Hubnockens dient, wobei das Gehäuse (2) mit einem relativ zu diesem axial beweglichen sowie direkt an einem Innenmantel (13) dessen Hemdes (5) laufenden Innenelement (6) ebenfalls umgekehrt-topfähnlicher Geometrie zusammengesteckt ist, an dessen Unterseite (7) eine Anlage (8) für ein Gaswechselventil sitzt, wobei im Innenelement (6) zwei quer verlaufende Koppelschieber (9) zur Kopplung des Innenelements (6) mit dem Gehäuse (2) appliziert sind und wobei das Gehäuse (2) durch eine Vorspannfeder (10) in Richtung zum Hubnocken beaufschlagt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Stößel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, dessen Boden einem Hubnockenanlauf dient und welches Gehäuse über einen Außenmantel seines Hemdes in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei das Gehäuse mit einem relativ zu diesem axial beweglichen Innenelement zusammengesteckt ist, an dessen Unterseite eine zumindest mittelbare Anlage für ein Gaswechselventil sitzt, wobei im Stößel wenigstens ein quer verlaufender Koppelschieber zur wahlweisen Kopplung des Innenelements mit dem Gehäuse appliziert und wobei das Gehäuse durch eine Vorspannfeder in Richtung zum Hubnocken beaufschlagt ist.
Ein solcher Stößel geht aus der DE 10 2008 013 259 A1 hervor. Er hat einen Außenstößel mit einen äußeren, kreisringförmigen Boden, der für einen Kontakt von zwei Großhubnocken ausgebildet ist. Der Außenstößel schließt einen Innenstößel mit einem kreisförmigen Boden für einen Kontakt eines Niedrighubnockens ein. Im Bodenbereich verläuft ein Koppelschieberpaket, bestehend aus drei Koppelschiebern, welche in Summe von zwei Druckfedern beaufschlagt sind. Innerhalb eines Hemdes des Außenstößels ist eine den Innenstößel umfassende Vorspannfeder (Lost-Motion-Feder) integriert.
Nachteilig ist es bei dem o. g. Stößel, dass dieser radial erheblich Bauraum beansprucht und gleichzeitig zu aufwändig baut. Aufgrund des relativ großen Außendurchmessers des Stößels kann dieser ggf. nicht in Zylinderköpfe moderner, downgesizter Motoren integriert werden, da es hierbei zur „Kollision“ bspw. mit Gas- oder Ölkanälen kommen kann. Zudem sind drei Koppelschieber notwendig, die eine aufwändige Feinbearbeitung und Sortierung benötigen. Gleichfalls erhöhen die zwei Druckfedern die Kosten und den Montageaufwand. Auch erfordert der vorgenannte Stößel einen Anlauf eines aufwändigen 3-er Nockenpakets.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stößel wie eingangs genannt zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und vergleichsweise schmal baut.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gehäuse umgekehrt topfartig mit einem scheibenartig-geschlossenen Boden vorliegt, welcher an dessen Außenseite einem Anlauf lediglich eines Hubnockens dient, wobei das Innenelement über seinen Außenmantel direkt an einem Innenmantel des Hemdes läuft und eine Querbohrung für den wenigstens einen Koppelschieber aufweist, der für den Koppelfall abschnittsweise in eine Unterbrechung des Hemdes des Gehäuses ausfahrbar ist, wobei die Vorspannfeder mit ihrem oberen Ende zumindest mittelbar entweder gegen den Außenmantel oder eine untere Ringstirn des Hemdes agiert und wobei zwischen dem Innenmantel des Hemdes und dem Außenmantel des Innenelements Wegbegrenzungsmittel für das Innenelement axial aus dem Gehäuse heraus appliziert sind.
Somit liegt ein abschaltbarer Stößel ohne die vorgenannten Nachteile vor. Der Stößel hat lediglich eine simple Nockenanlauffläche und baut radial vergleichsweise schmal. Dessen Topf-in-Topf-Gestaltung lässt sich einfach montieren, benötigt ein bis maximal lediglich zwei Federmittel für dessen Koppelschieber und lediglich einen bis höchstens zwei Koppelschieber. Summa summarum sind die Fertigungskosten für den vorschlagsgemäßen Stößel in Großserie vergleichsweise niedrig.
Durch die teilweise Umfassung des Innenelements von der Vorspannfeder gemäß einem Unteranspruch ist ein weiterer Beitrag in Richtung Kompaktbau geleistet.
Anwendung kann der Stößel bei einem mechanischen Ventiltrieb ein- und / oder auslassseitig finden; jedoch auch bspw. auf der Auslassseite eines elektrohydraulischen Ventiltriebs, welche Auslassseite mechanisch gesteuert wird.
Das Gehäuse oder das Innenelement können gemäß einer zweckmäßigen Fortbildung aus preiswertem Stahlblech tiefgezogen sein. Eine fließpresstechnische Darstellung ist auch denkbar und vorgesehen.
Bevorzugt sind genau zwei sich im Innenelement diametral gegenüberliegende Koppelschieber appliziert, wobei die Erfindung auch mit lediglich einem Koppelschieber ausführbar ist. Ggf. kann deren Querbohrung im Innenelement auch sekantenartig oder windschief verlaufen und als Sackbohrung ausgeführt sein.
Zweckmäßig ist es zudem, die Koppelschieber, so wie vorgeschlagen, an deren Oberseiten, ausgehend von ihren Außenstirnen, anzuflachen, so dass im Koppelfall nur eine geringe Flächenpressung auftritt und die Koppelfläche am Gehäuse eine einfache flache Gegenkontur hat.
Die vorgenannte Koppelfläche liegt in einer einfachen Unterbrechung wie einem Fenster des Hemdes des Gehäuses, welches Fenster bspw. gestanzt werden kann. Alternativ kommen auch ein Segment wie ein Ringsegment, ein Absatz oder eine Ringnut am Innenmantel des Hemdes infrage.
Eine simple Maßnahme einer Zuführung von Hydraulikmittel vor Außenstirnen der Koppelschieber zu deren Verlagerung in Entkoppelrichtung radial ins Innenelement hinein ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach hat ein Außenmantel der Hemdes auf Höhe der Koppelschieber eine einfache Ringnut, die bei Einbau mit einer Zuführung in dessen Aufnahme im Zylinderkopf kommuniziert.
Der vorschlagsgemäße Stößel kann, muss jedoch nicht, verdrehgesichert sein. Im Falle dessen Verdrehsicherung ist ein einfacher, dass Hemd radial überragender Pin vorgeschlagen, der bei Einbau in einer Längsführung der respektiven Aufnahme des Zylinderkopfes verläuft. Im Fall der Verdrehsicherung kann der Boden des Stößels ausgewölbt sein, so dass dem auflaufenden Nocken eine vergrößerte Anlauffläche geboten wird. Ebenfalls ist es vorgesehen, den Boden dachartig vom Stößelrand abgehoben darzustellen, so dass bei geschickter Gestaltung eine besonders leicht- und steifbauende Variante vorliegt.
Bevorzugt hat der Stößel lediglich mechanische Ventilspieleinstellmittel. Somit ist der Aufwand für eine hydraulische Einstellung gespart. Gedacht ist hierbei bspw. an ein Käppchen oder eine Scheibe, welche an der Unterseite des Innenelements anliegt und unmittelbar in Kontakt mit einem Schaftende des Gaswechselventils bei Einbau ist.
Um ein vollständiges Auseinanderfahren des Gehäuses vom Innenelement zu verhindern und um gleichzeitig eine spielbehaftete Koppelposition der Koppelschieber in Bezug auf deren Fenster im Hemd darzustellen, ist es in Konkretisierung der Erfindung vorgesehen, bspw. in einer Ringaufnahme des Hemdes wenigstens einen dickenvariabel vorgehaltenen Sicherungsring / Sprengring anzuordnen, der mit einer Gegenfläche am Außenmantel des Innenelements in Kontakt steht. Im Fall von mehreren, übereinander liegenden Ringen braucht bspw. lediglich der untere von diesen dickenvariabel vorgehalten zu sein.
Je nach Einbausituation kann sich die wenigstens eine Vorspannfeder (Schraubendruckfeder) entweder an einem Ventilfederteller oder an einem Absatz des Zylinderkopfes mit deren Unterseite abstützen. Ggf. könnte auch eine Abstützung am Außenmantel des Innenelements erfolgen, wenn dieses axial weit genug die untere Ringstirn des Gehäuses überragt.
Zur Zeichnung:
1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Stößel mit Vorspannfeder und
2 zeigt den Stößel wie vorgenannt, jedoch um 90° gedreht mit quer verlaufenden Koppelschiebern.
Dargestellt ist ein schaltbarer Stößel 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Dieser hat ein topfartiges Gehäuse 2, dessen einteilig angebundener, scheibenartiger Boden 3 einem Hubnockenanlauf dient. Hierfür ist, wie 1 zeigt, der Boden 3 in Auswanderungsrichtung des lediglich einen Nockens ausgewölbt. Als Sicherung gegen Verdrehen des Gehäuses 2 gegenüber seiner Umgebungskonstruktion ist im Hemd 5 ein Pin 27 eingepresst.
Das Gehäuse 2 ist über einen Außenmantel 4 seines Hemdes 5 in einer nicht gezeigten Aufnahme der Brennkraftmaschine oszillierend anordenbar. Im Gehäuse 2 sitzt ein relativ zu diesem axial bewegliches Innenelement 6, welches über seinen Außenmantel 12 direkt an einem Innenmantel 13 des Hemdes 5 läuft. Eine Unterseite 7 des Innenelements 6 hat eine Anlage 8 für ein Gaswechselventil. Diese Anlage 8 ist als separates Käppchen 28 ausgebildet. Es ist zu erkennen, dass das Innenelement 6 ebenfalls topfartig vorliegt und dass das Käppchen 28 an dessen Innenseite 24 anliegt. Das Käppchen 28 dient einer Einstellung des Ventilspiels.
Im Innenelement 6 ist eine Querbohrung 14 dargestellt. In dieser liegen sich zwei Koppelschieber 9 diametral gegenüber und werden über eine Schraubendruckfeder als Federmittel 23 voneinander weg, demnach in Koppelrichtung, vorgespannt. Über die mit einem abgeflachten, oberen Mitnehmerbereich 33 versehenen Koppelschieber 9 erfolgt im dargestellten Koppelzustand (s. 2) ein Eingriff in eine gegenüberliegende, als Fenster ausgebildete Unterbrechung 15 im Hemd 5 des Gehäuses 2. Somit folgt der Stößel 1 dem Hub des auflaufenden Hubnockens.
Des Weiteren ist das Gehäuse 2 durch eine als Schraubendruckfeder vorliegende Vorspannfeder 10 in Richtung zum Hubnocken beaufschlagt. Diese Vorspannfeder 10 wirkt mit ihrem unteren Ende gegen einen nicht dargestellten Federteller des Gaswechselventils 21 oder gegen eine Anlage der Brennkraftmaschine. Sie umfasst das Hemd 5 lediglich im unterem Abschnitt 16 bei dessen bodenferner Ringstirn 17. Mit ihrem oberen Ende 18 wirkt die Vorspannfeder 10 gegen einen Absatz 19 an dem Außenmantel 4 des Hemdes 5.
Zwischen dem Innenmantel 13 des Hemdes 5 und dem Außenmantel 12 des Innenelements 6 sind Wegbegrenzungsmittel 20 für das Innenelement 6 axial aus dem Gehäuse 2 heraus appliziert. Diese Mittel 20 dienen auch zur Koppelspieleinstellung, also zur Einstellung eines minimal notwendigen Leerwegs, welchen bei Kopplung und Nockenanlauf das Gehäuse 2 in Richtung zum Innenelement 6 bis zum Koppelkontakt zurücklegt. Sie bestehen hierbei aus zwei übereinander liegenden Sprengringen, die in einer Ringaufnahme 31 des Gehäuses 2 sitzen und mit einem Ringanschlag 32 am Innenelement 6 kommunizieren. Der untere der Sprengringe 20 ist hierbei dickenvariabel vorgehalten (s. a. DE 10 204 672 A1 ).
1 zeigt, dass im Außenmantel 4 des Hemdes 5, auf Höhe der fensterartigen Unterbrechung 15, eine Ringnut 25 verläuft. Diese dient einer Zuführung von Hydraulikmittel vor Außenstirnen 26 der Koppelschieber 9.
Bezugszeichenliste

1: Stößel
2: Gehäuse
3: Boden
4: Außenmantel
5: Hemd
6: Innenelement
7: Unterseite
8: Anlage
9: Koppelschieber
10: Vorspannfeder
11: Außenseite
12: Außenmantel
13: Innenmantel
14: Querbohrung
15: Unterbrechung
16: unterer Abschnitt
17: Ringstirn
18: oberes Ende
19: Absatz
20: Wegbegrenzungsmittel, Sprengring
21: Gaswechselventil
22: Boden
23: Federmittel
24: Innenseite
25: Ringnut
26: Außenstirn
27: Verdrehsicherungspin, Pin
28: Käppchen
29: oberer Abschnitt
30: unteres Ende
31: Ringaufnahme
32: Ringanschlag
33: Mitnehmerbereich

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 102008013259 A1 [0002]
DE 10204672 A1 [0025]

Claims

Schaltbarer Stößel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (2), dessen Boden (3) einem Hubnockenanlauf dient und welches Gehäuse (2) über einen Außenmantel (4) seines Hemdes (5) in einer Aufnahme der Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei das Gehäuse (2) mit einem relativ zu diesem axial beweglichen Innenelement (6) zusammengesteckt ist, an dessen Unterseite (7) eine zumindest mittelbare Anlage (8) für ein Gaswechselventil sitzt, wobei im Stößel (1) wenigstens ein quer verlaufender Koppelschieber (9) zur wahlweisen Kopplung des Innenelements (6) mit dem Gehäuse (2) appliziert und wobei das Gehäuse (2) durch eine Vorspannfeder (10) in Richtung zum Hubnocken beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) umgekehrt topfartig mit einem scheibenartiggeschlossenen Boden (3) vorliegt, welcher an dessen Außenseite (11) einem Anlauf lediglich eines Hubnockens dient, wobei das Innenelement (6) über seinen Außenmantel (12) direkt an einem Innenmantel (13) des Hemdes (5) läuft und eine Querbohrung (14) für den wenigstens einen Koppelschieber (9) aufweist, der für den Koppelfall abschnittsweise in eine Unterbrechung (15) des Hemdes (5) des Gehäuses (2) ausfahrbar ist, wobei die Vorspannfeder (10) mit ihrem oberen Ende (18) zumindest mittelbar entweder gegen den Außenmantel (4) oder eine untere Ringstirn (17) des Hemdes (5) agiert und wobei zwischen dem Innenmantel (13) des Hemdes (5) und dem Außenmantel (12) des Innenelements (6) Wegbegrenzungsmittel (20) für das Innenelement (6) axial aus dem Gehäuse (2) heraus appliziert sind.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (6) umgekehrt topfartig ist, wobei sich in der als Radialbohrung vorliegenden Querbohrung (14) dessen verdickten Bodens (22) genau zwei Koppelschieber (9) diametral gegenüber liegen und durch ein Federmittel (23) voneinander weg beaufschlagt sind, wobei auf jeder Koppelschieberseite ein Fenster als die Unterbrechung (15) im Hemd (5) für den Koppelschiebereingriff dargestellt ist und wobei an einer Innenseite (24) des Bodens (22) des Innenelements (6) die Anlage (8) für das Gaswechselventil verläuft.
Stößel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenmantel (4) des Hemdes (5), auf Höhe der Unterbrechung (15), eine Ringnut (25) zur Zuführung von Hydraulikmittel vor Außenstirnen (26) der Koppelschieber (9) verläuft.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (10) den Außenmantel (4) des Hemdes (5) lediglich in dessen unterem Abschnitt (16), bei der unteren Ringstirn (17), umfasst und mit ihrem oberen Ende (18) entweder gegen einen Absatz (19) oder gegen einen separaten Abstützkragen am Außenmantel (4) agiert.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hemd (5) radial von einem Verdrehsicherungspin (27) überragt ist, wobei der Boden (3) des Gehäuses (2) in Nockenauswanderungsrichtung entweder ausgewölbt oder dachartig abgehoben und ausgewölbt ist.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteile Gehäuse (2) / Innenelement (6) aus Tiefziehblech besteht oder durch Fließpressen hergestellt ist.
Stößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (1) ohne hydraulischen Ventilspielausgleich vorliegt, wobei, zur mechanischen Spieleinstellung, an der Unterseite (7) des Innenelements (6) ein / eine dickenvariabel vorgehaltene(s) Käppchen (28) / Scheibe anliegt oder anlegbar ist.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (19) für die Vorspannfeder (10) als einteilig angebundene Ringstufe zwischen dem unteren Abschnitt (16) und einem oberen Abschnitt (29) des Hemdes (5) vorliegt, welcher obere Abschnitt (29) einen größeren Durchmesser als der untere Abschnitt aufweist und wobei lediglich der obere Abschnitt (29) als Führungsabschnitt für das Hemd (5) in der Aufnahme des Zylinderkopfes ausgebildet ist.
Stößel nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein unteres, den Stößel (1) nicht umfassendes Ende (30) der Vorspannfeder (10) entweder auf einem Ventilteller des Gaswechselventils oder gegenüber dem Zylinderkopf abstützbar oder abgestützt ist.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegbegrenzungsmittel (20) gleichzeitig als Mittel zur Einstellung eines Koppelspiels ausgebildet sind und aus wenigstens einem dickenvariabel vorgehaltenem Ring wie einem Sprengring bestehen, der in einer Ringaufnahme (31) eines der Bauteile (Innenelement (6) / Gehäuse (2)) sitzt und mit einem Ringanschlag (32) des jeweils anderen der Bauteile (Gehäuse () / Innenelement (6)) kommuniziert.
Stößel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Koppelschieber (9) an seinem der Unterbrechung (15) zugewandten Mitnehmerbereich (33) abgeflacht ist.