DE102008050793A1

DE102008050793A1 - Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008050793A1
Application number: DE102008050793A
Authority: DE
Inventors: Robert Heinemann; Jens Lang; Bodo RÖRIG
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2010-04-15

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schaltelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das als Rollen-, Tassenstößel oder als Abstützelement ausgebildet ist, mit einem Gehäuse (2), in dessen Bohrung (3) ein relativ hierzu axial bewegliches Innenelement (4) verläuft, wobei in einer Führungsbohrung (5) eines der Bauteile [Innenelement (4) oder Gehäuse (2)] wenigstens ein Koppelkolben (6) sitzt, welchem, ausgehend von dessen koppelseitiger Stirn (7), an einer Axialseite (8) eine abschnittsweise Abflachung (9) immanent ist und der für einen Koppelfall, in einer axialen Relativstellung der Bauteile (4, 2) zueinander, über eine Ringfläche (10) zwischen diesen hinweg, abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche (11) des jeweils anderen Bauteils (2, 4) verlagerbar ist, wobei der Koppelkolben (6) über eine Verdrehsicherung (12) in seiner Führungsbohrung (5) geführt und wobei zwischen den beiden (4, 2) eine Lost-Motion-Feder (13) eingespannt ist. Nach der Erfindung steht zur Bildung der Verdrehsicherung (12) von einer koppelfernen Stirn (14) des Koppelkolbens (6) desachsiert ein stumpfartiger Ansatz (15) ab, welcher in einer komplementären Aufnahme (16) der Führungsbohrung (5) sitzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das als Rollen-, Tassenstößel oder als Abstützelement ausgebildet ist, mit einem Gehäuse, in dessen Bohrung ein relativ hierzu axial bewegliches Innenelement verläuft, wobei in einer Führungsbohrung eines der Bauteile [Innenelement oder Gehäuse] wenigstens ein Koppelkolben sitzt, welchem, ausgehend von dessen koppelseitiger Stirn, an einer Axialseite eine abschnittsweise Abflachung immanent ist und der für einen Koppelfall, in einer axialen Relativstellung der Bauteile zueinander, über eine Ringfläche zwischen diesen hinweg, abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche des jeweils anderen Bauteils verlagerbar ist, wobei der Koppelkolben über eine Verdrehsicherung in seiner Führungsbohrung geführt und wobei zwischen den beiden Bauteilen eine Lost-Motion-Feder eingespannt ist.
Hintergrund der Erfindung
Als nächstkommender Stand der Technik wird die U.S. 6,321,704 B1 betrachtet. Das dort offenbarte Schaltelement (Rollenstößel) hat zwei sich diametral gegenüberliegende Koppelkolben. Diese weisen an ihrer Unterseite eine Abflachung zum Eingriff in eine Ringnut des Gehäuses auf. Als Verdrehsicherung ist je Koppelkolben ein Stift vorgesehen, der senkrecht zu der jeweiligen Führungsbohrung der Koppelkolben im Innenelement verläuft und in einen Längsschlitz am Außenmantel des Koppelkolbens eingreift.
Als nachteilig wird angesehen, dass die vorgenannte Verdrehsicherung relativ aufwändig darzustellen ist. Die Koppelkolben müssen aufwändig, bspw. spanend, mit den Längsnuten und gleichzeitig muss das Material des Innenelements mit Bohrungen versehen werden, in welche dann die Verdrehsicherungsstifte eingesetzt werden. Insbesondere bei relativ schmal bauenden Schaltelementen kann es zu Bauraumproblemen kommen. Auch wird festgestellt, das sich eine Montage der vorgenannten Verdrehsicherungspins als aufwändig erweist. Zudem müssen ggf. Bohrungen für die Pins und die Längsschlitze an den Koppelkolben nachteilig entgratet werden. Außerdem wird festgestellt, dass die o. g. Verdrehsicherung relativ fein toleriert werden muss.
Ein weiteres Schaltelement, hier wiederum als Rollenstößel ausgebildet, ist in der DE 102 45 301 A1 vorbeschrieben. Hier erfolgt eine Verdrehsicherung der abgeflachten Koppelkolben über einen die Führungsbohrung im Innenelement quer schneidenden Stift. Dieser Stift wird im Entkoppelfall von komplementären, halbschalenartigen Ausformungen an Innenstirnseiten der Koppelkolben im Verdrehsicherungssinn umfasst. Es wird festgestellt, dass die Verdrehsicherung wie oben genannt recht aufwändig und teuer ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schaltelement der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Insbesondere soll ein Schaltelement geschaffen werden, dessen Verdrehsicherung äußerst einfach aufgebaut ist und sich leicht montieren lässt.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Bildung der Verdrehsicherung von einer koppelfernen Stirn des Koppelkolbens desachsiert ein stumpfartiger Ansatz absteht, welcher in einer komplementären Aufnahme der Führungsbohrung sitzt.
Somit liegt ein Schaltelement vor, bei dem die eingangs zitierten Nachteile beseitigt sind. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene, desachsierte Ansatz an der koppelfernen Stirn des Koppelkolbens lässt sich vorteilhafterweise in einem Arbeitsgang mit dem Koppelkolben herstellen. Bei einer Montage ist nur mit einem geringfügig erhöhten Aufwand gegenüber Schaltelementen zu rechnen, deren Koppelkolben nicht verdrehgesichert sind.
Insbesondere bei der Lösung mit der desachsierten, gestuften Führungsbohrung nach Unteranspruch 2 kann auf separate Bauteile zur Verdrehsicherung komplett verzichtet werden. Jedoch stellt sich auch die Ausgestaltung nach dem Unteranspruch 4 als preiswert und fertigungstechnisch besonders einfach dar.
Wie der Fachmann unschwer feststellen kann, wird bei beiden Lösungen letztlich kaum oder nicht mehr Bauraum benötigt, als bei Schaltelementen, deren Koppelkolben nicht verdrehgesichert sind.
Der Schutzbereich der Erfindung bezieht sich insbesondere (jedoch nicht ausschließlich) auf Schaltelemente für Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen, die aus einem zylindrischen Gehäuse bestehen, das teleskopartig mit einem Innenelement zusammengesteckt ist. Dabei kann das schaltbare Bauteil unmittelbar oder lediglich mittelbar wenigstens einem Hubnocken zugeordnet sein. Es kann jedoch auch als Abstützelement für zumindest einen hebelartigen Nockenfolger oder eine Nockenfolgergruppe dienen. Klar ist zudem, das anstelle des Rollenstößels auch ein Pilzstößel oder dergleichen verwendet werden kann.
Je nach Ausgestaltung des Schaltelements hat der wenigstens eine Koppelkolben entweder eine oben- oder untenliegende Abflachung zum Eingriff in eine Mitnehmerfläche am jeweils anderen Bauteil. Als Mitnehmerfläche ist beispielsweise an eine Ringnut, ein Ringnutsegment, eine abgeflachte Bohrung, eine partielle Ein- oder Ausformung oder an ein Fenster gedacht.
Vorgeschlagen ist es zudem, zur Darstellung der desachsierten Bohrung die Führungsbohrung beispielsweise zweigestuft herzustellen. In einem ersten Arbeitsgang kann zuerst die eigentliche Führungsbohrung für den Koppelkolben gebohrt werden. Anschließend wird ein separates Bohrwerkzeug geringeren Durchmessers desachsiert angesetzt. Alternativ hierzu ist es auch vorgesehen, die Führungsbohrung beispielsweise im Innenelement komplett ungestuft durchzubohren und anschließend in diese einen separaten Stopfen oder dergleichen einzusetzen, dem die desachsierte Bohrung immanent ist.
Alternativ zu den vorgenannten Maßnahmen ist es vorgeschlagen, in die Führungsbohrung eine U-ähnliche Klammer einzubauen, zwischen deren Schenkeln der Ansatz einfach geführt ist. Die Klammer kann in der Führungsbohrung durch Presssitz befestigt sein. Somit bewegt sich der stumpfartige Ansatz bei Verlagerung des Koppelkolbens zwischen den Schenkeln der Klammer.
Es ist jedoch auch denkbar und vorgesehen, den Koppelkolben einfach gesagt zu verlängern, mit einem Querschlitz zu versehen und im Bereich dieses Querschlitzes den desachsierten Ansatz zu positionieren. Die Klammer würde gemäß die sem erfindungsgemäßen Vorschlag in dem Längsschlitz sitzen und gegenüber der Führungsbohrung axial beweglich sein.
Bei letztgenannter Variante bietet es sich an, so wie in Unteranspruchsform vorgeschlagen, die Klammer den jeweiligen Koppelkolben radial überragen zu lassen und gegen einen Stirnbereich dieser einenends eine Druckfeder anzulegen, die sich anderenends an einer Ringstufe der Führungsbohrung abstützt. Somit kann der Koppelkolben bei dieser Lösung in dessen Entkoppelposition über die Kraft der vorgenannten Druckfeder verlagert werden, wobei dessen Verlagerung in Koppelposition über Hydraulikmitteldruck oder dergleichen bewerkstelligt ist.
In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, das Innenelement gegenüber dem Gehäuse mit einer Verdrehsicherung wie einem Pin oder dergleichen zu versehen. Diese Lösung kann, muss jedoch nicht, auch bei einer Ausgestaltung Anwendung finden, bei welcher als Mitnehmerfläche im jeweils anderen Bauteil eine Ringnut vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Schaltelement ist mit wenigstens einem Koppelkolben vorgeschlagen. Denkbar und vorgesehen ist es jedoch auch, zwei sich diametral gegenüberliegende Koppelkolben zu applizieren. Im Fall eines Einbaus Letztgenannter in das Innenelement ist es je nach Bauraum auch möglich, diese zwar auf einer Querebene, jedoch in zwei nebeneinander liegenden Führungsbohrungen zu positionieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltelement (Abstützelement);
2 ein Schaltelement wie vorgenannt, jedoch um 90° gedreht;
3 einen Koppelkolben des Schaltelements in räumlicher Ansicht mit Abflachung und stumpfartigem Ansatz und
4 eine Teilseitenansicht auf ein Innenelement des Schaltelements mit Führungsbohrung sowie desachsierter Aufnahme.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Dargestellt ist in den 1, 2 ein als hydraulisches Abstützelement ausgebildetes Schaltelement 1 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Dieses besteht aus einem topfartigen Gehäuse 2, in dessen Bohrung 3 relativ axial beweglich ein Innenelement 4 angeordnet ist. Letztgenanntes überragt mit seinem Kopf 28 einen Rand 29 des Gehäuses 2. Auf dem Kopf 28 kann einenends ein Schlepphebel verschwenkbeweglich gelagert werden.
Zu erkennen ist, dass das Innenelement 4 aus dem Gehäuse 2 heraus durch eine Lost-Motion-Feder 13 beaufschlagt ist. Im Bereich einer Unterseite des Innenelements 4 ist eine radial durchgehende Führungsbohrung 5 appliziert. Diese ist hier zweigestuft ausgebildet und besteht aus einem Führungsabschnitt 22 kleinen Durchmessers und einem erweiterten Bereich 23 demgegenüber größeren Durchmessers.
In der Führungsbohrung 5 sitzt ein Koppelkolben 6. Dieser übergreift, wie aus 1 hervorgeht, eine Ringfläche 10 zwischen Innenelement 4 und Gehäuse 2 und ragt mit einer partiellen Abflachung 9, welche von dessen koppelseitiger Stirn 7 ausgeht und an seiner unteren Axialseite 8 angeordnet ist, in eine hier als Fenster ausgebildete Mitnehmerfläche 11 des Gehäuses 2. Der Koppelkolben 6 nach 1 hat seine Entkoppelstellung eingenommen.
Wie 1 zeigt, hat der Koppelkolben 6 in einem koppelfernen Bereich (koppelferne Stirn 14) einen Querschlitz 20. In diesem ist ein desachsierter Ansatz 15 positioniert (s. a. 2). In den Querschlitz 20 ragt eine U-ähnliche Klammer 18. Diese umgreift den desachsierten Ansatz 15 mit ihren Schenkeln 19. Die Klammer 18 überragt den Koppelkolben 6 geringfügig radial und ist mit ihrem Außenmantel axial beweglich gegenüber der Führungsbohrung 5 gehalten. Gegen einen inneren Stirnbereich 26 der Klammer 18 agiert eine den Koppelkolben 6 umschließende Druckfeder 25. Diese stützt sich mit ihrem anderen Ende an einer Ringstufe 24 zwischen dem Führungsabschnitt 22 und dem erweiterten Bereich 23 der Führungsbohrung 5 ab. Somit ist der Koppelkolben 6 in dessen Entkoppelposition über die Kraft der Druckfeder 25 beaufschlagt/verlagerbar. Ein Verschieben des Koppelkolbens 6 in dessen Koppelstellung kann über Hydraulikmitteldruck bewerkstelligt werden, was an dieser Stelle nicht näher erläutert werden muss.
Die 3, 4 offenbaren eine alternative Ausgestaltung zu der Vorgenannten. Demnach ist als Aufnahme 16 für den Ansatz 15 in der Führungsbohrung 5 eine sich in koppelferne Richtung an die eigentliche Führungsbohrung 5 anschließende, desachsierte Bohrung 17 vorgesehen. In dieser verläuft der stumpfartige Ansatz 15, welcher direkt von der koppelfernen Stirn 14 des Koppelkolbens 6 ausgeht. Aufgrund des Eingriffs des Ansatzes 15 in die desachsierte Bohrung 17 ist der Koppelkolben 6 wiederum auf sehr einfache Art und Weise an einem Verdrehen in seiner Führungsbohrung 5 gehindert.
Wie zudem 1 offenbart, verläuft zwischen dem Gehäuse 2 und dem Innenelement 4 ein Pin als Verdrehsicherung 30. Im Falle einer Verwendung einer Ringnut als Mitnehmerfläche 11 (hier im Gehäuse 2) kann gegebenenfalls auf diese Verdrehsicherung 30 verzichtet werden.

1: Schaltelement
2: Gehäuse
3: Bohrung
4: Innenelement
5: Führungsbohrung
6: Koppelkolben
7: koppelseitige Stirn
8: Axialseite
9: Abflachung
10: Ringfläche
11: Mitnehmerfläche
12: Verdrehsicherung
13: Lost-Motion-Feder
14: koppelferne Stirn
15: Ansatz
16: Aufnahme
17: desachsierte Bohrung
18: Klammer
19: Schenkel
20: Querschlitz
21: Außenmantel
22: Führungsabschnitt
23: erweiterter Bereich
24: Ringstufe
25: Druckfeder
26: Stirnbereich
27: Außenmantel
28: Kopf
29: Rand
30: Verdrehsicherung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6321704 B1 [0002]
- DE 10245301 A1 [0004]

Claims

Schaltelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das als Rollen-, Tassenstößel oder als Abstützelement ausgebildet ist, mit einem Gehäuse (2), in dessen Bohrung (3) ein relativ hierzu axial bewegliches Innenelement (4) verläuft, wobei in einer Führungsbohrung (5) eines der Bauteile [Innenelement (4) oder Gehäuse (2)] wenigstens ein Koppelkolben (6) sitzt, welchem, ausgehend von dessen koppelseitiger Stirn (7), an einer Axialseite (8) eine abschnittsweise Abflachung (9) immanent ist und der für einen Koppelfall, in einer axialen Relativstellung der Bauteile (4, 2) zueinander, über eine Ringfläche (10) zwischen diesen hinweg, abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche (11) des jeweils anderen Bauteils (2, 4) verlagerbar ist, wobei der Koppelkolben (6) über eine Verdrehsicherung (12) in seiner Führungsbohrung (5) geführt und wobei zwischen den beiden Bauteilen (4, 2) eine Lost-Motion-Feder (13) eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Verdrehsicherung (12) von einer koppelfernen Stirn (14) des Koppelkolbens (6) desachsiert ein stumpfartiger Ansatz (15) absteht, welcher in einer komplementären Aufnahme (16) der Führungsbohrung (5) sitzt.
Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufnahme (16) für den Ansatz (15) in der Führungsbohrung (5) eine sich in koppelferne Richtung an die Führungsbohrung (5) anschließende, desachsierte Bohrung (17) appliziert ist (3, 4).
Schaltelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung der desachsierten Bohrung (17) die Führungsbohrung (5) entweder zweigestuft ist oder dass in die Führungsbohrung (5) ein separates Bauteil wie ein Stopfen eingebaut ist, welcher die desachsierte Bohrung (17) hat.
Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufnahme (16) für den Ansatz (15) ein U-ähnliche Klammer (18) in der Führungsbohrung (5) verläuft, zwischen deren Schenkeln (19) der Ansatz (15) geführt ist (1, 2).
Schaltelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (15) in einem Querschlitz (20) des Koppelkolbens (6) liegt, in welchen die Klammer (18) einragt, wobei Letztgenannte mit ihrem Außenmantel (21) axial beweglich gegenüber der Führungsbohrung (5) ist.
Schaltelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung (5) zweigestuft ist und aus einem koppelseitigen eigentlichen Führungsabschnitt (22) für den Koppelkolben (6) und aus einem koppelfernen, im Durchmesser erweiterten Bereich (23) besteht, wobei an einer Ringstufe (24) zwischen dem Führungsabschnitt (22) und dem erweiterten Bereich (23) einenends eine Druckfeder (25) anliegt, die anderenends gegen einen Stirnbereich (26) der Klammer (18) agiert, welcher Stirnbereich (26) einen Außenmantel (27) des Koppelkolbens (6) in dem erweiterten Be reich (23) überragt, derart, dass der Koppelkolben (6) in dessen Entkoppelposition über die Druckfeder (25) beaufschlagt ist.
Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mitnehmerfläche (11) im/am jeweils anderen Bauteil (2, 4) entweder a) eine Ringnut, b) ein Ringnutsegment, c) ein Fenster oder d) eine Bohrung mit einer abgeflachten Gegenfläche appliziert ist.
Schaltelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Fall der Varianten b), c), d) oder bei sämtlichen Varianten a), b), c) u. d) das Innenelement (4) gegenüber dem Gehäuse (2) über einen Pin (30), eine Kugel oder über miteinander kommunizierende Anflachungen verdrehgesichert ist.