DE10245301A1

DE10245301A1 - Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10245301A1
Application number: DE10245301A
Authority: DE
Inventors: Peter Sailer; Lutz Dipl.-Ing. Müller
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-08
Also published as: US7036481B2; MXPA05003229A; US20050152797A1; AU2003277873A1; CA2497149A1; WO2004031540A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schaltelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise zur Ventilabschaltung, mit einem Außenteil (2) sowie einem in dessen Bohrung (3) axial beweglichen Innenelement (4), wobei das Außenteil (2) und das Innenelement (4) durch Lost-Motion-Federmittel (5) voneinander weg beaufschlagt und in einer axial entfernten Relativstellung miteinander koppelbar sind, wobei als Koppelmittel wenigstens ein Kolben (6) appliziert ist, welcher in einer sich quer durch das Innenelement (4) erstreckenden Bohrung (7) angeordnet ist, wobei in der Bohrung (3) des Außenteils (2) eine Ringnut (8) eingebracht ist, in welche der Kolben (6) für dessen Koppelstellung teilweise verlagerbar ist, wobei der Kolben (6) an seiner Unterseite (9), ausgehend von dessen radial äußerer Stirnfläche (10), abschnittsweise eine plane Querfläche (11) als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche (12) der Ringnut (8) aufweist und über eine Verdrehsicherung (13) im Innenelement (4) geführt ist, wobei einer radial inneren Stirnfläche (14) des Kolbens (6) Anschlagmittel (15) für dessen Entkoppelstellung zugeordnet sind und wobei die Verdrehsicherung (13) und die Anschlagmittel (15) aus einer Baueinheit gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise zur Ventilabschaltung, mit einem Außenteil sowie einem in dessen Bohrung axial beweglichen Innenelement, wobei das Außenteil und das Innenelement durch Lost-Motion-Federmittel voneinander weg beaufschlagt und in einer axial entfernten Relativstellung miteinander koppelbar sind, wobei als Koppelmittel wenigstens ein Kolben appliziert ist, welcher in einer sich quer durch das Innenelement erstreckenden Bohrung angeordnet ist, wobei in der Bohrung des Außenteils eine Ringnut eingebracht ist, in welche der Kolben für dessen Koppelstellung teilweise verlagerbar ist, wobei der Kolben an seiner Unterseite, ausgehend von dessen radial äußerer Stirnfläche, abschnittsweise eine plane Querfläche als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche der Ringnut aufweist und über eine Verdrehsicherung im Innenelement geführt ist und wobei einer radial inneren Stirnfläche des Kolbens Anschlagmittel für dessen Entkoppelstellung zugeordnet sind.

Ein derartiges Schaltelement, hier als Rollenstößel für einen Stößelstangentrieb ausgebildet, geht aus der als gattungsbildend betrachteten US 6,321,704 B1 , 6, hervor. Dabei ist im Außenmantel von dessen Innenelement, im Bereich von ausgesparten Kolben, eine Ringnut angeordnet, in der ein Sicherungsring verläuft. Im Bereich einer den Außenmantel des Innenelements schneidenden Radialbohrung für die dargestellten zwei Kolben als Koppelmittel untergreift der Sicherungsring eine angeflachte Unterseite der Kolben. Dieser Sicherungsring dient als Verdrehsicherung der Kolben in ihrer Radialbohrung im Innenelement, wodurch eine Zuordnung deren planer Unterseite zur Ringnut im Außenteil im Koppelfall garantiert ist.

In die Radialbohrung ist außerdem mittig ein Einstich eingebracht worden, in welchem ein ringförmiges Element zur Definierung eines radial innen liegenden Anschlags für die Kolben verläuft.

Der vorgenannten Ausbildung sind mehrere Nachteile immanent. Beispielsweise ist festzustellen, daß im Bereich eines Austritts der Ringnut am Außenmantel des Innenelements im Abschnitt der Radialbohrung fertigungsbedingt nicht unerhebliche Gratrückstände verbleiben. Diese müssen aufwändig entfernt werden. Gleichzeitig ist dem Fachmann klar, daß die Fertigung der insgesamt zwei Ringnuten für die Verdrehsicherung sowie des radial inneren Anschlags eines zusätzlichen Aufwandes bedarf.

Zudem sind dem vorgenannten Dokument keine Maßnahmen entnehmbar, wie fertigungsbedingte Toleranzprobleme und Symmetriefehler mit einfachen Mitteln ausgeschaltet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schaltelement der vorgenannten Gattung zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst, wonach die Verdrehsicherung und die Anschlagmittel aus einer Baueinheit gebildet sind, wobei eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Gegenstand des untergeordneten Anspruchs 2 ist, nachdem die Baueinheit aus wenigstens einem in Umfangsrichtung versetzt zu der Bohrung im Innenelement verlaufenden Eingriffskörper wie einer Nadel besteht, welche innen in die Bohrung ragt und somit einerseits das Anschlagmittel für die radial innere Stirnfläche des wenigstens einen Kolbens bildet, wobei andererseits diese radial innere Stirnfläche, zumindest auf der Seite der Nadel, eine zu dieser komplementäre Ausnehmung als Verdrehsicherung hat.

Somit liegt ein Schaltelement vor, bei welchem die eingangs zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Die letztlich in einem Bauteil vereinte Verdrehsicherung mit Anschlagmittel (im Zusammenwirken mit den erfindungsgemäß ausgestalteten radial inneren Stirnflächen) läßt sich einfach herstellen und montieren und verringert im Vergleich zum eingangs beschriebenen Stand der Technik die Fertigungskosten.

Anstelle der vorgeschlagenen Nadel können selbstverständlich auch andere dem Fachmann geläufige Eingriffskörper wie Kugeln oder ähnliches appliziert werden.

Vorteilhafterweise wird die wenigstens eine Nadel um 180° versetzt zur Radialbohrung angeordnet, wobei es besonders vorteilhaft ist, zwei sich diametral gegenüberliegende Nadeln anzuordnen, wodurch ein Verkippen der entsprechenden Kolben in der Radialbohrung bei Übergriff über die Nadeln vermieden ist.

Vorgeschlagen ist zudem, die Ausnehmung an der radial inneren Stirnseite des entsprechenden Kolbens in bezog auf einen Außenmantel der jeweiligen Nadel so zu gestalten, daß bei komplett radial nach innen verschobenem Kolben die Ausnehmung die Nadel komplementär aber sichtlich spielbehaftet umschließt. Somit können fertigungsbedingte Symmetriefehler und Toleranzen an den Bauteilen ausgeglichen werden.

Zu erwähnen ist noch, daß als Nadel beispielsweise ein extrem kostengünstiges Massenteil wie eine Nadel für ein Nadellager o. ä. verwendet werden kann. Diese wird vorteilhafterweise in eine entsprechende Aussparung des Innenelements eingepreßt.

Zudem ist es besonders vorteilhaft, wenn zwei sich diametral gegenüberliegende Kolben in der als Radialbohrung ausgebildeten Bohrung des Innenelements vorgesehen sind. Somit ist bei deren Kopplung nicht mit einem Verkippen des Innenelements zum Außenelement zu rechnen und zugleich liegt nur eine relativ geringe Flächenpressung in diesem Bereich vor.

In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Baueinheit so auszubilden, daß bei Verlagerung des wenigstens einen Kolbens in seine Entkoppelstellung, unmittelbar vor einem Ende dessen Eingriffs in die Ringnut des Außenteils, die Ausnehmung wenigstens schon geringfügig die Nadel umgreift. Somit ist, unmittelbar vor einem „Verlust" einer Führung des entsprechenden Kolbens wegen des Fehlens eines Kontakts dessen Querfläche zur Ringfläche der Ringnut, dessen weitere gerichtete Führung in Entkoppelstellung garantiert.

Selbstverständlich können anstelle der als besonders vorteilhaften zwei Kolben als Koppelmittel auch eine größere Zahl angeordnet sein.

In zweckmäßiger Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Kolben radial nach außen, also in ihre Koppelposition, über die Kraft wenigstens eines mechanischen Federmittels wie einer Schraubendruckfeder o.ä. zu verlagern. Dem Fachmann erschließen sich an dieser Stelle noch andere Verlagerungsmittel mechanischer, hydraulischer bzw. magnetischer Bauart, ohne daß an dieser Stelle detailliert hierauf eingegangen werden muß. Eine Verlagerung in Entkoppelstellung der Koppelmittel ist dabei in nicht näher zu erläuternder Art und Weise vorzugsweise über Hydraulikmitteldruck vorgesehen.

Auch ist es in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, das Innenelement ohne jede weitere Verdrehsicherung oder Führung, demnach frei rotationsbeweglich, im Außenteil anzuordnen. Diese Maßnahme macht insbesondere Sinn mit den Maßnahmen des Anspruchs 2, da aufgrund der allumlaufenden Ringnut in der Bohrung des Außenteils eine Lagezuordnung der Kolben zum Außenteil nicht erfolgen muß.

Ein ebenfalls besonders wichtiges Merkmal der Erfindung ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach soll die äußere Stirnfläche des wenigstens einen Kolbens komplementär zu der Bohrung des Innenelements ausgebildet sein. Somit wird der entsprechende Kolben bei Relativhub des Innenelements zum Außenteil hervorragend in der Bohrung des Außenteils geführt, verdrehgesichert sowie gezielt der Ringnut im Außenteil „zugeführt". Diese Führung ist besonders präzise.

Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken soll das Schaltelement beispielsweise als Nockenfolger in einem Stößelstangentrieb ausgebildet sein. Denkbar ist es, das Schaltelement z. B. als Rollennockenfolger auszubilden. Denkbar und vorgesehen ist jedoch auch eine Applikation an einem beliebigen Abschnitt des Stößelstangentriebs. Es wird an dieser Stelle jedoch ausdrücklich betont, daß das Schaltelement auch als schaltbarer Tassenstößel, schaltbares Abstützelement für Schlepphebeltriebe bzw. Einsteckelement für hebelartige Noc kenfolger ausgebildet bzw. an einer beliebigen Stelle trieblich in den Ventiltrieb eingebaut sein kann.

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein als Rollenstößel ausgebildetes Schaltelement;
2 und 3 vergrößerte Darstellungen des Schaltelements nach 1 im Bereich dessen Kolben und die
4 in einer räumlichen Ansicht das Innenelement mit explosionsartig dargestellten weiteren Bauteilen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figuren offenbaren ein Schaltelement 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welches zur Ventilabschaltung verwendet werden kann.
Es besteht aus einem Außenteil 2, das eine sackartige Bohrung 3 besitzt. In der Bohrung 3 verläuft ein Innenelement 4. Zwischen dem Außenteil 2 und dem Innenelement 4 ist ein Lost-Motion-Federmittel 5 angeordnet, das an dieser Stelle nicht näher erläutert werden muß.
Radial durch das Innenelement 4 geht eine Bohrung 7. In der Bohrung 7 sitzen zwei sich diametral gegenüberliegende Kolben 6 als Koppelmittel. Diese werden radial nach außen über die Kraft einer Schraubenfeder 18 beaufschlagt. Diese Schraubenfeder 18 verläuft mit ihren Enden 19 dabei in je einem Sackloch 20 an einer entsprechenden radial inneren Stirnfläche 14.
Jeder Kolben 6 hat an seiner Unterseite 9 abschnittsweise eine plane Querfläche 11, die von dessen radial äußerer Stirnfläche 10 ausgeht. Diese Querfläche 11 dient als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche 12 einer Ringnut 8 in der Bohrung 3 des Außenteils 2. In die Ringnut 8 fahren die Kolben 6 bei einer gewünschten Kopplung von Innenelement 4 zu Außenteil 2, bei abgeschaltetem Druck an Hydraulikmittel vor den Stirnflächen 10, ein und liegen somit mit der Querfläche 11 auf der Ringfläche 12 der Ringnut 8 auf.
Orthogonal zu der Bohrung 7 im Innenelement 4 ist in diesem eine Nadel 16 angeordnet. Sie ragt hier mittig in die Bohrung 7 hinein. Vorteilhafterweise sind zwei sich diametral gegenüberliegende Nadeln 16 vorgesehen. Dabei wird jede Nadel 16 beispielsweise durch einen einfachen Einpreßvorgang in einer entsprechenden Aufnahme des Innenelements 4 befestigt.
Wie insbesondere aus 4 hervorgeht, haben die entsprechenden Kolben 6 an ihrer radial inneren Stirnfläche 14 halbkreisförmige Ausnehmungen 17. Diese sind komplementär zu einem Außenmantel der Nadeln 16 ausgebildet, wobei sie in der kompletten Entkoppelposition der Kolben 6 die Nadeln 16 spielbehaftet umgreifen. Durch diese unpräzise Führung können Symmetrie- und Toleranzfehler der entsprechenden Bauteile auf einfache Art und Weise ausgeglichen werden.
Summa summarum wird über die Nadeln 16 gleichzeitig eine Verdrehsicherung 13 für die Kolben 6 und ein mittiges Anschlagmittel 15 für diese in einer Baueinheit gebildet. Auf zusätzliche Bauteile bzw. Fertigungsmaßnahmen, wie im eingangs genannten Stand der Technik, kann verzichtet werden. Gleichzeitig wird auch der Entgratungsaufwand aufgrund des Wegfalls der „äußeren" Ringnut für den Sicherungsring eliminiert.
Die Baueinheit 13, 15 ist so ausgebildet, daß bei Verlagerung der Kolben 6 radial nach innen für den Entkoppelzweck, am Ende deren Eingriffs in die Ringnut 8 des Außenteils 2, deren Ausnehmungen 17 zumindest schon ge ringfügig die Nadeln 16 umgreifen und hierdurch die Verdrehsicherung sozusagen von der Ringfläche 12 an die Nadeln 13 übergeben wird.
Die äußeren Stirnflächen 10 der Kolben 6 sind zudem derartig zylindrisch gefertigt, daß sie komplementär zu der Bohrung 3 des Außenteils 2 sind. Somit wird das Innenelement 4 im Entkoppelzustand über die Kolben 6 präzise in der Bohrung 3 des Außenteils 2 geführt.

1: Schaltelement
2: Außenteil
3: Bohrung
4: Innenelement
5: Lost-Motion-Federmittel
6: Kolben
7: Bohrung
8: Ringnut
9: Unterseite
10: Stirnfläche
11: Querfläche
12: Ringfläche
13: Verdrehsicherung
14: Stirnfläche
15: Anschlagmittel
16: Nadel
17: Ausnehmung
18: Schraubenfeder
19: Ende
20: Sackloch

Claims

Schaltelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise zur Ventilabschaltung, mit einem Außenteil (2) sowie einem in dessen Bohrung (3) axial beweglichen Innenelement (4), wobei das Außenteil (2) und das Innenelement (4) durch Lost-Motion-Federmittel (5) voneinander weg beaufschlagt und in einer axial entfernten Relativstellung miteinander koppelbar sind, wobei als Koppelmittel wenigstens ein Kolben (6) appliziert ist, welcher in einer sich quer durch das Innenelement (4) erstreckenden Bohrung (7) angeordnet ist, wobei in der Bohrung (3) des Außenteils (2) eine Ringnut (8) eingebracht ist, in welche der Kolben (6) für dessen Koppelstellung abschnittsweise verlagerbar ist, wobei der Kolben (6) an seiner Unterseite (9), ausgehend von dessen radial äußerer Stirnfläche (10), abschnittsweise eine plane Querfläche (11) als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche (12) der Ringnut (8) aufweist und über eine Verdrehsicherung (13) im Innenelement (4) geführt ist und wobei einer radial inneren Stirnfläche (14) des Kolbens (6) Anschlagmittel (15) für dessen Entkoppelstellung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung (13) und die Anschlagmittel (15) aus einer Baueinheit gebildet sind.
Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (13, 15) aus wenigstens einem in Umfangsrichtung versetzt zu der Bohrung (7) im Innenelement (4) verlaufenden Eingriffs körper wie einer Nadel (16) besteht, welche innen in die Bohrung (7) ragt und somit einerseits das Anschlagmittel (15) für die radial innere Stirnfläche (14) des wenigsten einen Kolbens (6) bildet, wobei andererseits diese radial innere Stirnfläche (14), zumindest auf der Seite der Nadel (16), eine zu dieser komplementäre Ausnehmung (17) als Verdrehsicherung (13) hat.
Schaltelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – daß die Ausnehmung (17) des wenigstens einen Kolbens (6) die Nadel (16) bei Volleingriff während der Entkoppelstellung spielbehaftet umschließt, wobei die Baueinheit (13, 15) so ausgebildet ist, daß bei einer Verlagerung des wenigstens einen Kolbens (6) in dessen Entkoppelstellung, unmittelbar vor einem Ende seines Eingriffs in die Ringnut (8) des Außenteils (2), die Ausnehmung (17) wenigstens schon geringfügig die Nadel (16) umgreift.
Schaltelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, – daß die Bohrung (7) im Innenelement (4) als Radialbohrung hergestellt ist, wobei genau zwei Kolben (6) als Koppelmittel vorgesehen sind, welche sich in der Bohrung (7) diametral gegenüberliegen und wobei die Nadel (16) um 90° versetzt zu der Bohrung (7) diese mittig durchdringt.
Schaltelement nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, – daß insgesamt zwei um 180° zueinander versetzte Nadeln (16) vorgesehen sind.
Schaltelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, – daß die Kolben (6) in ihre Koppelstellung über die Kraft eines mechanischen Federmittels wie wenigstens einer Schraubenfeder (18) verlagerbar sind, welche mit je einem Ende (19) in je einem Sackloch (20) der zugewandten inneren Stirnfläche (14) des entsprechenden Kolbens (6) einsitzt.
Schaltelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – daß das Innenelement (4) frei rotationsbeweglich im Außenteil (2) geführt ist.
Schaltelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – daß die äußere Stirnfläche (10) des wenigstens einen Kolbens (6) komplementär zu der Bohrung (3) des Innenelements (4), zumindest im Abschnitt deren relativen Verschiebeweges zueinander, ist.
Schaltelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – daß das Schaltelement (1) als Nockenfolger für einen Stößelstangentrieb ausgebildet ist.