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WO2003067037A1 - Schaltelement für einen ventiltrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

Schaltelement für einen ventiltrieb einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2003067037A1
WO2003067037A1 PCT/EP2002/014431 EP0214431W WO03067037A1 WO 2003067037 A1 WO2003067037 A1 WO 2003067037A1 EP 0214431 W EP0214431 W EP 0214431W WO 03067037 A1 WO03067037 A1 WO 03067037A1
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pistons
switching element
bore
inner element
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Norbert Geyer
Peter Sailer
Oliver Schnell
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Ina-Schaeffler Kg
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    • F01L13/0031—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of tappet or pushrod length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
    • F01L1/146—Push-rods
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a switching element for a valve train of an internal combustion engine, preferably for valve shutdown, with an outer part and an inner element axially movable in its bore, the outer part and the inner element in an axially distant relative position achieved by a lost motion spring at least one relative to the other have aligned receptacle and in one of the receptacles movable coupling means for coupling the inner element to the outer part are applied in the relative position to each other.
  • Such a switching element here designed as a cam follower in a push rod drive, is previously known from DE 199 15 531. It is disadvantageous in this case that only a piston is provided as the coupling means. It is clear to the person skilled in the art that there is an increased component load in the coupling area due to the one-piston coupling. There is also a relatively high risk of tipping over of the inner element opposite the outer part. It is also disadvantageous that a bore is provided as the receptacle into which the piston enters as a coupling means. Due to the special penetration of the body, an extremely undesirable edge load can occur if the coupling agent is insufficiently extended.
  • the object of the invention is therefore to provide a switching element of the aforementioned type, in which the disadvantages cited are eliminated with simple means.
  • this object is achieved in that two pistons are provided as coupling means, which run in the receptacle of the inner element designed as a radial bore and are diametrically opposed there, the receptacle of the outer part being made as an annular groove in its bore and the pistons on their underside remote from the cam , starting from its radially outer end face, in sections have a flat transverse face as a contact area to a facing annular face of the annular groove, and the pistons are guided in the inner element via an anti-rotation device.
  • the pistons have a flat transverse surface on their underside as a contact area to the annular groove, so that the surface pressure is drastically reduced here.
  • the cam stroke can be very large load-bearing surfaces to transfer to the inner part.
  • more than two coupling means can also be arranged in the inner element, preferably these should then be distributed symmetrically.
  • the pistons are fixed with respect to their receptacle by a simple anti-rotation device.
  • the invention contemplates, for example, a snap ring surrounding the inner element, on which the transverse surface of the pistons rests in the receiving area.
  • the pistons themselves can also be secured against rotation by flats or tongue-and-groove configurations.
  • the radial bore in the inner element is preferably made as a through bore.
  • a stepped or staged training is also conceivable, so that the aforementioned snap ring or a similar means can be dispensed with.
  • the radially outer end face of the pistons at least in the edge region to the transverse surface, has a curvature correlating to the bore of the inner element. This means that even when the pistons are passed over the smallest amount in the annular groove of the outer part, a good carrying area is created.
  • a further particularly preferred embodiment of the invention relates to the fact that an end face of the pistons connecting the transverse surface to the underside has a curvature correlating with the bore of the inner element or is chamfered like a roof. It is therefore clear that these simple measures allow the pistons to extend radially very far into the ring groove in the coupling case and thus result in an excellent contact pattern.
  • the scope of this invention expressly relates to all types of switching elements in valve drives, such as cam followers in push rod drives, support elements for rocker arms, bucket tappets, etc.
  • FIG. 2 shows a partial longitudinal section according to FIG. 1 rotated by 90 °
  • FIG. 3 shows a partial longitudinal section similar to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a bottom view of a piston as coupling means
  • Figure 5 shows the piston in cross section
  • Figures 1-3 disclose a switching element 1 for a valve train of an internal combustion engine.
  • This is designed as a roller tappet for a tappet rod drive. It consists of an outer part 2, in the bore 3 of which an axially movable inner element 5 runs with its outer jacket 4.
  • the outer part 2 and the inner element 5 are urged away from one another by a lost motion spring 6, which is not to be explained in more detail.
  • the receptacles 7, 8 are aligned with one another.
  • the receptacle 7 of the outer part 2 is made as a circumferential annular groove.
  • the receptacle 8 in the inner element 5, on the other hand, is made as a radial through hole.
  • a bowstring-like or skewed course is also conceivable.
  • Two diametrically opposite coupling means 9 are arranged in the receptacle 8 of the inner element 5. These are designed here as pistons 10 and are urged away from one another by a pressure spring means 11. A stop 12 for the pistons 10 is created in the center of the receptacle 8. This is designed as a ring part like a snap ring. Thus, in a decoupling position, the piston 10 is always guaranteed its central position and thus the same travel.
  • the coupling opening in the outer part 2 is circumferential, which has advantages in terms of production technology, for example.
  • the end face 13 of the pistons 10, as shown in FIG. 4, can be curved, as can the bore 3 of the outer part 2.
  • a good contact pattern occurs immediately after the pistons 10 are inserted into the annular groove 16. So-called edge supports are effectively avoided.
  • FIG. 3 shows an alternative measure of the central stop 12 for the
  • Piston 10 This is designed here as a pin 21 projecting orthogonally into the receptacle 8 of the inner element 5 designed as a radial bore.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

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 (5), wobei das Außenteil (2) und das Innenelement (5) in einer durch eine Lost-Motion-Feder (6) erzielten axial entfernten Relativstellung wenigstens je eine zueinander fluchtende Aufnahme (7, 8) besitzen und in einer der Aufnahmen in Richtung zur anderen Aufnahme verschiebliche Koppelmittel (9) zur Kopplung des Innenelements (5) mit dem Außenteil (2) bei der Relativstellung zueinander appliziert sind, wobei als Koppelmittel (9) zwei Kolben (10) vorgesehen sind, welche in der als Radialbohrung ausgebildeten Aufnahme (8) des Innenelements (5) verlaufen und sich dort diametral gegenüberliegen, wobei die Aufnahme (7) des Außenteils (2) als Ringnut (16) in dessen Bohrung (3) gefertigt ist und die Kolben (10) an ihrer nockenfernen Unterseite (17), ausgehend von ihrer radial äußeren Stirnfläche (13), abschnittsweise eine plane Querfläche (14) als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche (15) der Ringnut (16) aufweisen und wobei die Kolben (10) über eine Verdrehsicherung (19) im Innenelement (5) geführt sind.Hierdurch liegt ein Schaltelement (1) vor, dass einen einfach aufgebauten Koppelmechanismus besitzt, welcher nur eine geringe Bauteilbelastung erzeugt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
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 in einer durch eine Lost-Motion-Feder erzielten axial entfernten Relativstellung wenigstens je eine zueinander fluchtende Aufnahme besitzen und in einer der Aufnahmen in Richtung zur anderen Aufnahme verschiebliche Koppelmittel zur Kopplung des Innenelements mit dem Außenteil bei der Relativstellung zueinander appliziert sind.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Schaltelement, hier als Nockenfolger in einem Stößelstangentrieb ausgebildet, ist aus der DE 199 15 531 vorbekannt. Nachteilig ist es bei diesem, dass als Koppelmittel lediglich ein Kolben vorgesehen ist. Dem Fachmann ist klar, dass aufgrund der Ein-Kolben-Kopplung eine erhöhte Bauteilbelastung im Koppelbereich vorliegt. Auch besteht eine relativ große Kippgefahr des Innenelements gegenüber dem Außenteil. Nachteilig ist es auch, dass als Aufnahme, in welche der Kolben als Koppelmittel einfährt, eine Bohrung vorgesehen ist. Hier kann es, aufgrund der speziellen Durchdringung der Körper, bei ungenügend ausgefahrenem Koppelmittel zu einer äußerst unerwünschten Kantenbelastung kommen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schaltelement der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als Koppelmittel zwei Kolben vorgesehen sind, welche in der als Radialbohrung ausgebildeten Aufnahme des Innenelements verlaufen und sich dort diametral gegenüberliegen, wobei die Aufnahme des Außenteils als Ringnut in dessen Bohrung gefertigt ist und die Kolben an ihrer nockenfernen Unterseite, ausgehend von ihrer radial äußeren Stirnfläche, abschnittsweise eine plane Querfläche als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche der Ringnut aufweisen und wobei die Kolben über eine Verdrehsicherung im Innenelement geführt sind.
Hierdurch ist ein Schaltelement mit einem sehr sicheren Koppelmechanismus geschaffen. Die Bauteilbelastung ist durch die Zwei-Kolben-Verriegelung drastisch reduziert, ebenfalls die Kippneigung. Zum anderen ist festzuhalten, dass aufgrund der als umlaufende Ringnut ausgebildeten Aufnahme im Außenteil eine einfach zu fertigende Koppelöffnung vorliegt. Die Kolben haben erfindungsgemäß an ihrer Unterseite eine plane Querfläche als Kontaktbereich zu der Ringnut, so dass hier die Flächenpressung drastisch reduziert ist. Mit anderen Worten gesagt gelingt es aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen, den Nockenhub über sehr große tragende Flächen auf das Innenteil zu übertragen. Gegebenenfalls können auch mehr als zwei Koppelmittel im Innenelement angeordnet werden, vorzugsweise sollen diese dann symmetrisch verteilt sein.
Damit stets die plane Querfläche in Kontakt zu der Ringfläche der Ringnut ist, sind die Kolben über eine einfache Verdrehsicherung gegenüber ihrer Aufnahme fixiert. Hier ist in Konkretisierung der Erfindung beispielsweise an einen das Innenelement umschließenden Sprengring gedacht, auf welchem die Querfläche der Kolben im Aufnahmebereich aufliegt. Selbstverständlich können die Kolben auch selbst durch Anflachungen oder Feder-Nut-Ausgestaltungen in ihrer Aufnahme verdrehgesichert werden.
In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, im Innenelement einen Anschlag für die Kolben vorzusehen. Dieser ist mittig angeordnet, so dass beide Kol- ben stets einen gleichen Verfahrweg radial nach außen besitzen.
Vorzugsweise ist die Radialbohrung im Innenelement als Durchgangsbohrung gefertigt. Denkbar ist jedoch auch eine abgesetzte bzw. gestufte Ausbildung, so dass auf den vorgenannten Sprengring oder ein ähnliches Mittel verzichtet werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die radial äußere Stirnfläche der Kolben, zumindest im Kantenbereich zur Querfläche, eine zu der Bohrung des Innenelements korrelierende Krümmung aufweist. Somit ist auch schon beim geringsten Überfah- ren der Kolben in die Ringnut des Außenteils ein guter Tragebereich geschaffen.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich darauf, dass eine die Querfläche mit der Unterseite verbindende Stirnseite der Kolben eine zu der Bohrung des Innenelements korrelierende Krümmung hat bzw. dach- artig abgeschrägt ist. Somit ist klar, dass über diese einfachen Maßnahmen die Kolben radial sehr weit in die Ringnut im Koppelfall ausfahren können und sich somit ein hervorragendes Tragbild ergibt. Der Schutzbereich dieser Erfindung bezieht sich ausdrücklich auf alle Arten von Schaltelementen in Ventiltrieben wie Nockenfolger in Stößelstangentrieben, Abstützelemente für Schlepphebel, Tassenstößel etc.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein als Rollenstößel ausgebildetes
Schaltelement,
Figur 2 einen um 90° gedrehten Teillängsschnitt nach Figur 1 ,
Figur 3 einen ähnlichen Teillängsschnitt wie Figur 2,
Figur 4 eine Unteransicht auf einen Kolben als Koppelmittel,
Figur 5 den Kolben im Querschnitt und
Figuren 6, 7 alternative Ausgestaltungen zu denen nach Figur 4 und 5.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figuren 1-3 offenbaren ein Schaltelement 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Dieses ist hier als Rollenstößel für einen Stößelstangentrieb ausgebildet. Es besteht aus einem Außenteil 2, in dessen Bohrung 3 mit seinem Außenmantel 4 ein axial bewegliches Innenelement 5 verläuft. Das Außenteil 2 und das Innenelement 5 sind durch eine nicht näher zu erläuternde Lost-Motion-Feder 6 voneinander weg beaufschlagt. In der zeichnerisch dargestellten axial voneinander entfernten Position des Außenteils 2 zum Innenelement 5 fluchten deren Aufnahmen 7, 8 zueinander. Die Aufnahme 7 des Außenteils 2 ist als umlaufende Ringnut gefertigt. Die Aufnahme 8 im Innenelement 5 hingegen ist als radial verlaufende Durch- gangsbohrung gefertigt. Ein bogensehnenartiger bzw. windschiefer Verlauf ist ebenfalls denkbar.
In der Aufnahme 8 des Innenelements 5 sind zwei sich diametral gegenüberliegende Koppelmittel 9 angeordnet. Diese sind hier als Kolben 10 ausgebildet und durch ein Druckfedermittel 11 voneinander weg beaufschlagt. Mittig in der Aufnahme 8 ist ein Anschlag 12 für die Kolben 10 geschaffen. Dieser ist als Ringteil wie ein Sprengring ausgebildet. Somit ist in einer Entkoppelposition der Kolben 10 stets deren mittige Lage und somit gleicher Verfahrweg garantiert.
Die Kolben 10 haben, wie näher aus den Figuren 4-7 hervorgeht, ausgehend von ihrer radial äußeren Stimfläche13, abschnittsweise eine plane Querfläche 14. Diese dient als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche 15 (siehe Figuren 1-3) der als Ringnut 16 ausgebildeten Aufnahme 7. Wie ersichtlich, ist die Koppelöffnung im Außenteil 2 umlaufend ausgebildet, was beispielsweise fertigungstechnische Vorteile hat.
Die Stirnfläche 13 der Kolben 10 kann, wie in Figur 4 gezeigt, ebenso wie die Bohrung 3 des Außenteils 2 gekrümmt sein. Somit kommt es sofort nach Ein- fahren der Kolben 10 in die Ringnut 16 zu einem guten Tragbild. Sogenannte Kantenträger werden wirksam vermieden.
Auch ist es vorgesehen, wie aus den Figuren 4, 6 ersichtlich, eine die Querflä- che 14 mit einer nockenfernen Unterseite 17 verbindende Stirnseite 18 der Kolben 10 ebenfalls mit einer zu der Bohrung 3 des Außenteils 2 korrelieren- den Krümmung zu versehen bzw. wie in Figur 6 gezeigt, dachartig abzuschrägen. Da die Querflächen 14 der Kolben 10 stets der Ringfläche 15 der Ringnut 16 im Außenteil 2 zugewandt sein müssen, ist eine einfache Verdrehsicherung 19 für die Kolben 10 vorgesehen (s. Fig. 2). Diese besteht aus einem Ringteil wie einem Sprengring, welcher in einer Ringnut 20 am Außenmantel 4 des In- nenelements 5 angeordnet ist. Dabei verläuft die Verdrehsicherung 19 auf einer derartigen Höhe, dass sie die Querfläche 14 der Kolben 10 untergreift.
Figur 3 zeigt eine alternative Maßnahme des mittigen Anschlags 12 für die
Kolben 10. Dieser ist hier als orthogonal in die als Radialbohrung ausgebildete Aufnahme 8 des Innenelements 5 ragendes Bauteil 21 wie ein Stift ausgebildet.
Somit liegt ein Schaltelement 1 vor, welches einen sehr sicheren und einfach aufgebauten Koppelmechanismus besitzt, der nur eine geringe Bauteilbelastung erzeugt.
Liste der Bezugszahlen
Schaltelement
Außenteil
Bohrung
Außenmantel
Innenelement
Lost-Motion-Feder
Aufnahme
Aufnahme
Koppelmittel
Kolben
Druckfedermittel
Anschlag
Stirnfläche
Querfläche
Ringfläche
Ringnut
Unterseite
Stirnseite
Verdrehsicherung
Ringteil
Bauteil
Kantenbereich

Claims

Patentansprüche
1. Schaltelement (1 ) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise zur Ventilabschaltung, mit einem Außenteil (2) sowie einem in dessen Bohrung
(3) axial beweglichen Innenelement (5), wobei das Außenteil (2) und das Innenelement (5) in einer durch eine Lost-Motion-Feder (6) erzielten axial entfernten Relativstellung wenigstens je eine zueinander fluchtende Aufnahme (7, 8) besitzen und in einer der Aufnahmen in Richtung zur anderen Aufnahme verschiebliche Koppelmittel (9) zur Kopplung des Innenelements (5) mit dem
Außenteil (2) bei der Relativstellung zueinander appliziert sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelmittel (9) zwei Kolben (10) vorgesehen sind, welche in der als Radialbohrung ausgebildeten Aufnahme (8) des Innenelements (5) verlaufen und sich dort diametral gegenüberliegen, wobei die Auf- nähme (7) des Außenteils (2) als Ringnut (16) in dessen Bohrung (3) gefertigt ist und die Kolben (10) an ihrer nockenfernen Unterseite (17), ausgehend von ihrer radial äußeren Stirnfläche (13), abschnittsweise eine plane Querfläche (14) als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche (15) der Ringnut (16) aufweisen und wobei die Kolben (10) über eine Verdrehsicherung (19) im In- nenelement (5) geführt sind.
2. Schaltelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung (19) über ein Ringteil wie einen Sprengring realisiert ist, wel- eher in einer Ringnut (20) an einem Außenmantel (4) des Innenelements (5) verläuft und auf einer derartigen Höhe angeordnet ist, daß er die plane Querfläche (14) der Kolben (10) untergreift.
3. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (8) im Innenelement (5) einen Anschlag (12) für radial innere Stirnflächen der Kolben (10) hat, welcher Anschlag (12) mittig positioniert ist.
4. Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (8) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, wobei als Anschlag (12) entweder ein Ringteil wie ein Sprengring vorgesehen ist, welcher in der
Durchgangsbohrung gehalten ist, oder ein orthogonal in die Durchgangsbohrung ragendes Bauteil (21 ) wie ein Stift verwendet ist.
5. Schaltelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Stirnfläche (13) der Kolben (10), zumindest im Kantenbereich (22) zur Querfläche (14), eine zu der Bohrung (3) des Innenelements (5) korrelierende Krümmung hat.
6. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Querfläche (14) mit der Unterseite (17) verbindende Stirnseite (18) der Kolben (10) eine zu der Bohrung (3) des Innenelements (5) korrelierende Krümmung hat bzw. dachartig abgeschrägt in Unteransicht ausgebildet ist.
7. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (1) als Nockenfolger in einem Stößelstangentrieb hergestellt ist.
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