DE9315436U1

DE9315436U1 - Nockenfolger

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Publication number: DE9315436U1
Application number: DE9315436U
Authority: DE
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2003-10-14

Description

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach

ANR 17 17 332

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Nockenfolger

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 einen Nockenfolger für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher trieblich zwischen einer Nockenwelle und einem Gaswechselventil angeordnet ist, bestehend aus zumindest zwei relativ zueinander verschieblichen Einheiten, die mit Nocken unterschiedlichen Hubverlaufes kommunizieren, wobei über einen ersten Nocken ein geringer und zumindest über einen neben diesem angeordneten Nocken ein größerer Hub des Gaswechselventils hergestellt ist und wobei beide Einheiten über radial und/oder axial bzw. tangential verlagerbare Koppelmittel auf eine von den Nocken auf das Gaswechselventil übertragbare Hubbewegung wahlweise koppelbar sind.

Eine derartige Vorrichtung geht beispielsweise aus der DE-A-42 06 166 hervor. Diese besteht aus einem zweigeteilten Gehäuse, dessen Boden durch zumindest zwei Nocken unterschiedlichen Hubverlaufes beaufschlagbar ist. Die Kopplung beider Gehäuseteile erfolgt radial nach innen über mit Hydraulikmittel beaufschlagbare Kolben. Im entkoppelten Zustand vollzieht das äußere Gehäuseteil einen Leerhub. Das innere Gehäuseteil folgt der Kontur des inneren Nockens. Das Ventil vollzieht somit einen kleineren Hub. Grundsätzlich nachteilig bei der gattungsgemäßen und bei sämtlichen weiteren zum Anmeldezeitpunkt vorveröffentlichten Vorrichtungen zum Schalten des Hubverlaufes eines Gaswechselventils auf unterschiedliche Nockenkonturen ist es, daß zum Koppeln der relativ zueinander beweglichen Elemente eines Nockenfolgers eine Servounterstützung/Hydraulikdruck und zum Entkoppeln die Kraft einer Druckfeder genutzt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 9 einen Nockenfolger für einen

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Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher trieblich zwischen einer Nockenwelle und einem Gaswechselventil angeordnet und von einem Nocken beaufschlagt ist, wobei in seinem Inneren radial und/oder axial verlagerbare Schaltmittel zum wahlweisen Zu- und Abschalten des Gaswechseiventils von einer von einem Nocken der Nockenwelle übertragenen Hubbewegung vorgesehen sind. Im Fall einer vollständigen Zylinderabschaltung, beispielsweise einer gesamten Zylinderreihe bei einem V-Motor, was bei Teillast oder Leerlauf sinnvoll wäre, liegt bei dieser Einstellung kein (ausreichender) Öldruck am Koppelelement zum Koppeln an, da dies auch nicht gewünscht ist. Dies führt dazu, daß beim Start der Brennkraftmaschine, die betreffenden Zylinder nicht befeuert werden können, das heißt Startprobleme auftreten, da die entsprechenden Gaswechselventile geschlossen sind. Aufwendige Hilfsaggregate, beispielsweise elektromotorisch betriebene, wären notwendig, eine Kopplung vorab zu erwirken. Des weiteren ist es wünschenswert, daß bei fehlendem oder nicht ausreichendem Öldruck ein Gaswechsel in Form eines Notprogrammes weiterhin ermöglicht ist, was bei den bisher aus dem Stand der Technik vorbekannten Koppeleinrichtungen nicht gelöst ist. Auch erweist sich die eingangs genannte Vorrichtung für partielle Abschaltungen von Einlaßventilen (beispielsweise bei Vier- oder Mehrventiltechnik) nachteilig, da ein Notlauf zum einen für den zumeist gefahrenen Drehzahlbereich (mittlerer) ausgelegt werden soll, wobei jedoch dann eine Öffnung beider Einlaßventile wünschenswert wäre (siehe auch DE-GM 93 06 685.6), die bei fehlendem Hydraulikdruck hier nicht realisiert ist. Zum anderen müßte die Kraft der Druckfeder, welche den "äußeren" Stößel in Nockenkontakt hält, relativ stark ausgelegt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Nockenfolger der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und bei dem insbesondere eine Kopplung seiner beiden Einheiten ohne öldruckabhängige Servounterstützung realisiert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine Kopplung der beiden Einheiten auf den Nocken größeren Hubverlaufes über wenigstens ein mechanisches

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Element, vorzugsweise eine Druckfeder, herstellbar ist, welches auf das beide Einheiten übergreifende Koppelmittel einwirkt und daß eine Entkopplung der beiden Einheiten auf den Nocken geringen Hubverlaufes über eine Servoverstellung realisiert ist. Durch diese Maßnahme ist mit einfachen Mitteln ein Nockenfolger geschaffen, der zum einen ein sicheres Starten der Brennkraftmaschine gestattet und zum anderen während einer einzuplanenden Notlaufphase die erforderliche Ventilerhebung garantiert. Der Fachwelt war dieses Problem, durch welches ein eigentlicher weitgestreuter Praxiseinsatz verhindert war, zwar bekannt, jedoch gingen sämtliche Überlegungen zur Verbesserung derartiger Vorrichtungen nach wie vor von dem eingangs kritisch betrachteten Grundkonzept aus. Da nun im Stillstand der Brennkraftmaschine beide Einheiten des Nockenfolgers auf einen großen Nockenhub gekoppelt sind, ist ein sicherer Start der Brennkraftmaschine, auch bei mangelhaftem Druck an Hydraulikmittel, sichergestellt, da die beschriebene Druckfeder das Koppelmittel beide Einheiten, so wie in einem ersten und weiteren Ausführungsbeispiel beschrieben, übergreifen läßt. Die weitere Ausführungsform betrifft einen Stößel als Nockenfolger, jedoch bezieht sich diese Erfindung gleichermaßen auf Kipp- oder Schlepphebel oder wie in dem unabhängigen Anspruch 9 beschrieben, auf Ventilabschaltungen, bei welchen der Nockenfolger lediglich von einem Nocken beaufschlagt sein kann. Gleichermaßen bezieht sich diese Erfindung auch auf Einsteckelemente für Schlepphebel, bzw. auf Stößelbrücken, das heißt, Vorrichtungen, bei denen über einen Nocken und eine Brücke zwei oder mehr Ventile zugleich betätigt sind.

In Konkretisierung der Erfindung betreffen die Ansprüche 4 bis 8 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines an sich bekannten, tassenförmigen Stößels als Nockenfolger, wobei eine einfache Variante der Anordnung und Befestigung der jeweiligen Koppel- und Entkoppelelemente beschrieben ist. Denkbar ist es auch, auf die Schieber, die auch sternförmig in dem kreisförmigen Bodenabschnitt verlaufen können, zu verzichten und statt dessen den Druck an Hydraulikmittel direkt auf die Kolben in Entkopplungsrichtung zu leiten. Gleichermaßen ist es Gegenstand der Erfindung, eine Kopplung radial von innen nach außen über Federkraft und eine Entkopplung von außen (das heißt vom kreisringförmigen Bodenteil aus) nach innen über Hydraulikmittel zu erzielen, wobei die

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Koppelmittel auch über die gesamte Länge des Nockenfolgers verteilt angeordnet sein können.

In weiterer Gestaltung der Erfindung gehen aus den Anprüchen 5 und 6 Maßnahmen zur Versorgung des Nockenfolgers mit Hydraulikmittel hervor, wobei dieser als hydraulisch wirkender (siehe Anspruch 6) oder aber auch als mechanisch wirkendes Bauteil hergestellt sein kann. Denkbar ist auch, eine getrennte Versorgung der Entkoppeleinheiten von der des Spielausgleichselementes vorzusehen.
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Durch das in Anspruch 7 beschriebene Begrenzungselement mit Loch ist eine gewisse Leckage an Hydraulikmittel hergestellt, wobei über dieses Loch auch Luft/Ölschaum entweichen kann.

Die in einem weiteren Anspruch beschriebene ballige Ausbildung der Stirnfläche des Ausrückers gewährleistet eine ungehinderte Relativbewegung beider Einheiten im entkoppelten Zustand zueinander, wobei auch nicht näher beschriebene Wegbegrenzer zwischen diesen vorgesehen sind.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nockenfolger und

Figur 2 eine Teilansicht eines abschaltbaren Nockenfolgers.

Aus Figur 1 geht ein als Stößel ausgebildeter Nockenfolger 1 hervor. Dieser ist trieblich zwischen einer Nockenwelle 2 und einem Gaswechselventil 3 angeordnet und besteht aus zwei relativ zueinander verschieb! ichen Einheiten 4, 5 mit einem ringförmigen und einem kreisför-

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migen Bodenabschnitt 6, 7. Der kreisförmige Bodenabschnitt 7 ist über einen Nocken 8 der Nockenwelle 2 geringen Hubverlaufes und der ringförmige Bodenabschnitt 6 über zwei Nocken 9 größeren Hubverlaufes beaufschlagt.
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Von einem Außenrand 10 des ringförmigen Bodenabschnittes 6 erstreckt sich in nockenferne Richtung ein hohlzylindrisches Hemd 11. Mit diesem Hemd 11 ist der Nockenfolger 1 in einer Aufnahmebohrung 12 eines Zylinderkopfes 13 längsbeweglich gelagert. Von einem Innenrand 14 des ringförmigen Bodenabschnittes 6 weist eine hohlzylindrische Führungshülse 15. In dieser Führungshülse 15 ist ein hydraulisches Spielausgleichselement 16 bekannter Bauart aufgenommen.

Die kreisförmigen und ringförmigen Bodenabschnitte 7, 6 weisen in einer Grundkreisphase der Nocken 8, 9 zueinander fluchtende Bohrungen 17, 18 auf. In der Bohrung 18 des ringförmigen Bodenabschnittes 6 ist wenigstens ein Kolben 19 als Koppelmittel angeordnet. Dieser Kolben 19 ist an seinem Boden 20 von einer Druckfeder 21 beaufschlagt, welche sich anderenends auf ein einen Bohrungsrand 22 der Bohrung 18 des ringförmigen Bodenabschnittes 6 verschließendes Begrenzungselement 23 abstützt und über ein Loch 24 verfügt, durch welches eine Leckage von Hydraulikmittel/Luft hergestellt ist. Im kreisförmigen Bodenabschnitt 7 ist wenigstens ein hydraulisch beaufschlagbarer Ausrücker 25 positioniert, dessen außenliegende Stirnfläche 26 im Grundkreis der Nocken 8, 9 den Boden 20 des Kolbens 19 in Entkoppelrichtung beaufschlagt.

Zwischen einander zugewandten Stirnseiten 27 der Ausrücker 25 ist ein Druckraum 28 für Hydraulikmittel angeordnet, welcher über eine parallel zur Stößelachse verlaufende Bohrung 29 mit Hydraulikmittel versorgt ist.

Bei nichtanliegendem Druck an Hydraulikmittel, das heißt dieser Druck ist geringer als der Druck der Druckfeder 21, schiebt die Druckfeder 21 den Kolben 19 derart radial nach innen, daß dieser mit seiner Außenmantelfläche 30 eine sich in Axialrichtung erstreckende, ringförmige Trennfläche 31 zwischen beiden Einheiten 4, 5 übergreift. Beide Einheiten 4, 5 sind physisch gekoppelt. Der Nockenfolger 1 folgt der

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Kontur des großen Nockens 9. Ist nun ein Entkoppeln beider Einheiten 4, 5 gewünscht, beispielsweise bei geringer Drehzahl/Last, wird über ein nicht dargestelltes Drosselventil außerhalb des Nockenfolgers 1 ein Druck an Hydraulikmittel freigegeben, welcher ausreicht, die Ausrücker 25 entgegen der Kraft der Druckfeder 21 derart zu beaufschlagen, daß die Kolben 19 in den ihnen zugeordneten Bohrungen 18 verharren. Der Nockenfolger 1 folgt der Kontur des kleinen Nockens 8. Das Gaswechselventil 3 öffnet geringfügig.

Der weitere, prinzipielle Aufbau eines derartigen Stößels geht beispielsweise aus dem eingangs erwähnten DE-GM 93 06 685.6 hervor, so daß an dieser Stelle der Einfachheit halber auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird.

Figur 2 zeigt einen abschaltbaren Nockenfolger I₁ in diesem Beispiel als tassenförmiger Stößel ausgebildet. Der prinzipielle Aufbau stimmt im wesentlichen mit dem in Figur 1 Gezeigten überein. Ist nun ein Abschalten des Nockenfolgers 1 aufgrund der einleitend aufgeführten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gewünscht, wird der Ausrücker 25 über Hydraulikmittel den Kolben 19 entgegen der Kraft seiner Druckfeder 21 in Entkoppelrichtung beaufschlagen. Beide Einheiten 4, 5 sind physisch entkoppelt. Der ringförmige Bodenabschnitt 6 folgt der Kontur des Nockens 9, wobei die zentrale Einheit 5 auf dem Gaswechselventil 3 ruht und dieses somit nicht im Öffnungssinne betätigt.

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Bezugszahlenliste

1	Nockenfolger	17 Bohrung
2	Nockenwelle	18 Bohrung
3	Gaswechselventil	19 Kolben, Koppelmittel,
4	Einheit	Schaltmittel
5	Einheit	20 Boden
6	ringförmiger Bodenabschnitt	21 Druckfeder
7	kreisförmiger Bodenabschnitt	22 Bohrungsrand
8	Nocken	23 Begrenzungselement
9	Nocken	24 Loch
10	Außenrand	25 Ausrücker
11	Hemd	26 Stirnfläche
12	Aufnahmebohrung	27 Stirnseite
13	ZyIinderkopf	28 Druckraum
14	Innenrand	29 Bohrung
15	Führungshülse	30 Außenmantelfläche
16	Spiel ausgleichselement	31 Trennfläche

Claims

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach

ANR 17 17 332

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Ansprüche

1. Nockenfolger (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher trieblich zwischen einer Nockenwelle (2) und einem Gaswechselventil (3) angeordnet ist, bestehend aus zumindest zwei relativ zueinander verschieblichen Einheiten (4, 5), die mit Nocken (9, 8) unterschiedlichen Hubverlaufes kommunizieren, wobei über einen ersten Nocken (8) ein geringer und zumindest über einen neben diesem angeordneten Nocken (9) ein größerer Hub des Gaswechselventils (3) hergestellt ist und wobei beide Einheiten (4, 5) über radial und/oder axial bzw. tangential verlagerbare Koppelmittel auf eine von den Nocken (8,

9) auf das Gaswechselventil (3) übertragbare Hubbewegung wahlweise koppel bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopplung der beiden Einheiten (4, 5) auf den Nocken (9) größeren Hubverlaufes über wenigstens ein mechanisches Element, vorzugsweise eine Druckfeder (21), herstellbar ist, welches auf das beide Einheiten (4, 5) übergreifende Koppelmittel (19) einwirkt und daß eine Entkopplung der beiden Einheiten (4, 5) auf den Nocken (8) geringen Hubverlaufes über eine Servoversteiiung realisiert ist.

2. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoverstellung als über Hydraulikmittel betätigbare Vorrichtung (25) hergestellt ist, die entgegen der Kraft der Druckfeder (21) in Entkopplungsrichtung auf das Koppelmittel (19) zumindest mittelbar einwirkbar gehalten ist.

3. Nockenfolger nach Anspruch I₁ wobei dieser als Stößel ausgebildet ist, dessen Einheiten (4, 5) aus einem ringförmigen Bodenabschnitt (6), von dessen Außenrand (10) sich in nockenferne Richtung ein hohlzylindrisches Hemd (11) erstreckt, welches in einer Aufnahmebohrung

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(12) eines Zylinderkopfes (13) verläuft und einem kreisförmigen Bodenabschnitt (7), der mit seiner Führungshülse (15) konzentrisch im ringförmigen Bodenabschnitt (6) angeordnet ist, bestehen, wobei der kreisförmige Bodenabschnitt (7) von dem Nocken (8) geringer Erhebung und der ringförmige Bodenabschnitt (6) von dem Nocken (9) größerer Erhebung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im kreisförmigen und ringförmigen Bodenabschnitt (7, 6) radial verlaufende, in einer Grundkreisphase der Nocken (8, 9) fluchtende, Bohrungen (17, 18) angeordnet sind, in denen zumindest ein Kolben (19) als Koppelmittel verläuft, der im Kopplungsfall mit seiner Außenmantelfläche (30) eine sich in Axialrichtung erstreckende, ringförmige Trennfläche (31) zwischen beiden Einheiten (4, 5) übergreift und über Hydraulikmittel in Entkoppelrichtung beaufschlagbar ist.

4. Nockenfolger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (21) sich einenends auf ein einen Bohrungsrand (22) der Bohrung (18) des ringförmigen Bodenabschnittes (6) verschließendes Begrenzungselement (23) abstützt und anderenends auf einen Boden (20) des Kolbens (19) einwirkt, wobei im kreisförmigen Bodenabschnitt (7) über das Hydraulikmittel verschiebbare Ausrücker (25) in der Zahl der Kolben (19) angeordnet sind, deren radial außenliegende Stirnfläche (26) in der Grundkreisphase der Nocken (8, 9) auf den Boden (20) des Kolbens (19) in Ausschieberichtung einwirkbar gehalten ist, und wobei auf eine weitere, radial innenliegende Stirnseite (27) der Ausrücker

(25) das Hydraulikmittel einwirkt.

5. Nockenfolger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander zugewandten Stirnseiten (27) der Ausrücker (25) ein Druckraum (28) für das Hydraulikmittel angeordnet ist, der über eine parallel zur Stößelachse angeordnete Bohrung (29) mit Druckmittel aus dem Zylinderkopf (13) der Brennkraftmaschine versorgt ist.

6. Nockenfolger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er hydraulisch wirkend ausgelegt ist, wobei zur Versorgung eines zentrisch in der Führungshülse (15) des kreisförmigen Bodenabschnittes (7) angeordneten Spielausgleichselementes (16) und zur Versorgung der

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Ausrücker (25) eine gemeinsame Versorgung mit Hydraulikmittel im Nockenfolger (1) verläuft.

7. Nockenfolger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungselement (23) zumindest ein(e) Durchgangsbohrung/Loch (24) aufweist.

8. Nockenfolger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außenliegende Stirnfläche (26) des jeweiligen Ausrückers (25) ballig/zylindrisch ausgebildet ist, wobei deren minimale Wölbung in Umfangsrichtung übereinstimmend mit einem Außendurchmesser der Führungshülse (15) ist.

9. Nockenfolger (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher trieblich zwischen einer Nockenwelle (2) und einem Gaswechselventil (3) angeordnet und von einem Nocken (9) beaufschlagt ist, wobei in seinem Inneren radial und/oder axial verlagerbare Schaltmittel (19) zum wahlweisen Zu- und Abschalten des Gaswechselventils (3) von einer von einem Nocken (9) der Nockenwelle (2) übertragenen Hubbewegung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zuschalten der Hubbewegung des Gaswechselventils (3) über wenigstens ein mechanisches Element als Schaltmittel, vorzugsweise eine Druckfeder (21), und ein Abschalten der Hubbewegung über eine Servoversteliung, bevorzugt über Hydraulikmittel, hergestellt ist.