DE102008057830A1

DE102008057830A1 - Abschaltbarer Stößel

Info

Publication number: DE102008057830A1
Application number: DE102008057830A
Authority: DE
Inventors: Lucia Hinkovska; Mario Kuhl; Norbert Nitz; Sandra SCHÄFER; Lothar Von Schimonsky
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2009-05-28
Also published as: US20090159029A1; US8161929B2

Abstract

es Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem einen Boden (2) aufweisenden hohlzylindrischen Gehäuse (3), in dessen Bohrung (4) relativ axial beweglich hierzu ein Innenelement (5) geführt ist, an dessen nockenferner Stirn (6) eine Anlage für ein Gaswechselventil verläuft, wobei im Innenelement (5) eine radiale Bohrung (7) mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Kolben als Koppelmittel (8) appliziert ist, die für einen Koppelfall [voller Ventilhub] abschnittsweise, über eine Trennfläche (9) zwischen den Bauteilen (3, 5) hinweg, über die Kraft einer zwischen deren Innenstirnen (10) eingespannten Druckfeder (10a) in eine Mitnehmerfläche (12) des Gehäuses (3) verschiebbar sind, welche Mitnehmerfläche (12) unmittelbarer Bestandteil eines separaten Ringteils (13) ist, das in einem nockenfernen Bereich der Bohrung (4) des Gehäuses (3) befestigt ist, wobei in einem zwischen einer Unterseite (14) des Bodens (2) des Gehäuses (3) und einer nockenseitigen flachen Stirn (14a) des Innenelements (5) gebildeten zylindrischen Hohlraum (15) nur eine Druckfeder als Lost-Motion-Federmittel (16) verläuft und wobei das Innenelement (5) im Wesentlichen scheibenartig ist sowie die Trennfläche (9) zwischen den Bauteilen (3, 5) frei von Höhenanschlagmitteln vorliegt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen abschaltbaren Stößel, insbesondere Tassenstößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem einen Boden aufweisenden hohlzylindrischen Gehäuse, in dessen Bohrung relativ axial beweglich hierzu ein Innenelement geführt ist, an dessen nockenferner Stirn eine zumindest mittelbare Anlage für ein Gaswechselventil verläuft, wobei im Innenelement eine radiale Bohrung mit wenigstens einem im Entkoppelfall [0-Ventilhub] vollständig darin verlaufenden Koppelmittel appliziert ist, das für einen Koppelfall [voller Ventilhub] abschnittsweise, über eine Trennfläche zwischen den Bauteilen hinweg, über die Kraft wenigstens einer an dessen Innenstirn angreifenden Druckfeder in eine Mitnehmerfläche des Gehäuses verschiebbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Stößel kommen in OHC oder DOHC-Motoren zum Einsatz. Dabei erfüllen sie oft nicht Forderungen hinsichtlich Leichtbau, einfacher Konstruktion und Herstellbarkeit. Des Weiteren wird festgestellt, dass der Koppelmechanismus bei den vorbekannten Stößeln relativ kompliziert aufgebaut ist und dass getrennte Maßnahmen getroffen sind, um einerseits das Koppel- und andererseits das Ventilspiel einzustellen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen abschaltbaren mechanischen Stößel der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mitnehmerfläche unmittelbarer Bestandteil eines separaten Ringteil ist, welches in einem nockenfernen Bereich der Bohrung des Gehäuses befestigt ist, wobei in einem zwischen einer Unterseite des Bodens des Gehäuses und einer nockenseitigen flachen Stirn des Innenelements gebildeten zylindrischen Hohlraum nur eine Druckfeder/nur ein Druckfederpaket als Lost-Motion-Federmittel verläuft und wobei das Innenelement im wesentlichen scheibenartig ist sowie die Trennfläche zwischen den Bauteilen frei von Höhenanschlagmitteln vorliegt.
Somit liegt ein abschaltbarer Stößel vor, bei dem die vorgenannten Nachteile beseitigt sind. Der Stößel ist bevorzugt (jedoch nicht Bedingung) ohne hydraulischen Spielausgleich ausgebildet. Er soll zwar insbesondere bei OHC- oder DOHC-Ventiltrieben zum Einsatz kommen. Denkbar ist jedoch auch dessen Einsatz in einer Raumnockenventilsteuerung, als Einspritzpumpenstößel oder als Stößel für einen Ventiltrieb mit untenliegender Nockenwelle und Stößelstange.
Der erfindungsgemäße Stößel ist simpel aufgebaut, benötigt relativ wenig Bauteile und lässt sich einfach fertigen. Ein wesentliches Merkmal ist es, dass die jeweilige Mitnehmerfläche in oder an einem separaten Ringteil angeordnet ist, welches in die Bohrung des Gehäuses beispielsweise eingepresst oder dort angeschweißt ist. Somit können die Mitnehmerflächen „extern" angebracht sowie (fein)bearbeitet werden und es entfallen aufwändige Maßnahmen am Hemd des Gehäuses.
Als Mitnehmerfläche ist bevorzugt an ein Fenster oder dergleichen gedacht. Es ist jedoch auch denkbar und vorgesehen, eine Ringnut im separaten Ringteil zu applizieren (auch ein Ringnutsegment). Das separate Ringteil versteift zudem das Gehäuse des Stößels, so dass dieses ggf. dünnwandiger gebaut werden kann. Somit sind die oszillierenden Ventiltriebsmassen absenkbar.
Durch den vorgeschlagenen Verzicht auf Höhenanschlagmitteln an der Trennfläche zwischen Gehäuse und Innenelement oder genauer gesagt an der Trennfläche zwischen dem im Gehäuse fest verlaufenden Ringteil und dem Innenelement ist die Lost-Motion-Feder quasi direkt auf der Gaswechselventilfeder abgestützt. Die Stößelbauteile müssen für den Transport lediglich zusammen gehalten werden. Beim Einstellen des Ventilspiels beim Motorenhersteller wird gleichzeitig ein minimal notwendiges Verriegelungsspiel mit eingestellt, so dass anders gesagt das Verriegelungsspiel dem Ventilspiel entspricht.
Die gemäß einem weiteren Unteranspruch vorgeschlagenen Durchbrechungen am Innenelement verringern einerseits dessen Masse und zum anderen dienen sie einer „Entlüftung" des Hohlraums zwischen dem Boden des Gehäuses und dem Innenelement im Abschaltfall.
Besonders bevorzugt ist es, wenn zwei sich diametral gegenüber liegende Kolben oder ähnliche Bauteile als Koppelmittel in der radialen Bohrung des Innenelements verlaufen. Die Erfindung funktioniert jedoch auch mit lediglich einem Kolben oder mit mehreren sternförmig verteilten Elementen.
Eine einfache Beaufschlagungsform der Kolben als Koppelmittel in deren Koppelrichtung ist über eine Druckfeder vorgesehen, die zwischen deren Innenstirnen quasi eingespannt ist. Somit ist klar, dass die radiale Bohrung im Innenelement als Durchgangsbohrung (ggf. gestuft für eine innere Anlage der entsprechenden Kolben) vorliegt. Ggf. kann die entsprechende Bohrung für den jeweiligen Kolben auch als Sackbohrung dargestellt werden, wobei dann jeder Kolben von einer „eigenen" Druckfeder radial nach außen beaufschlagt ist.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, das Innenelement mit einer Verdrehsicherung gegenüber dem Gehäuse oder genauer gesagt gegenüber dem separaten Ringteil im Gehäuse zu versehen. Hier bietet sich beispielsweise ein Pin oder eine einfache Wälzlagerkugel an, der oder die beispielsweise im Außenmantel des Innenelements befestigt ist und in einer komplementären Längsnut am Innenmantel des Ringteils verläuft. Ggf. kann dieser Verdrehsicherungskörper auch radial nach innen vom Ringteil ausgehen. Somit ist stets eine genaue Lagezuordnung der Kolben als Koppelmittel zur Mitnehmerfläche gegeben. Im Falle einer Verwendung einer Ringnut als Mitnehmerfläche kann (muss jedoch nicht) auf die vorgenannte Verdrehsicherung verzichtet werden.
Besonders bevorzugt ist es zudem, die Kolben an ihrer Oberseite mit einer abschnittsweisen Abflachung zu versehen, über die sie in die entsprechende Mitnehmerfläche verschiebbar sind. Somit liegt im Koppelfall nur eine geringe Bauteilbelastung vor.
Die Kolben werden gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung mit einer Verdrehsicherung in ihrer Bohrung im Innenelement geführt, so dass stets deren ausgerichtete Verschiebung gegeben ist. Als Verdrehsicherung bietet sich beispielsweise ein einfaches Einsatzstück wie ein Pin an, der sich von einem Bereich der oberen Stirn des Innenelements durch die radiale Bohrung auf die jeweilige Abflachung erstreckt.
Gemäß einem weiteren Unteranspruch ist es vorgeschlagen, den Stößel selbst frei verdrehbeweglich in seiner Umgebungskonstruktion einbaubar zu gestalten. Somit wird auf eine „äußere" Verdrehsicherung am Stößel verzichtet.
Zur Zuleitung von Hydraulikmittel vor die Außenstirnen der Koppelkolben ist es vorgesehen, am Außenmantel des Gehäuses eine Ringnut zu applizieren, von der in Einströmrichtung gesehen „dahinter" liegende Durchtritte im Gehäuse und im Ringteil ausgehen, von denen aus das Hydraulikmittel in eine Ringnut am Außenmantel des Innenelements leitbar ist.
Um stets gleich lange Hydraulikmittelwege zu garantieren, sind die Durchtritte vorteilhafterweise um 90° in Umfangsrichtung versetzt zu der radialen Bohrung im Innenelement angeordnet.
Des weiteren ist es vorgeschlagen, mittig aus dem Innenelement eine dessen radiale Bohrung entlüftende Öffnung wegzuführen. Somit wird ein „Aufpumpen" der Kolben als Koppelmittel bei deren Entkoppelbewegung wirksam vermieden.
Schließlich ist eine einfache Befestigung für das Ringteil in der Bohrung des Gehäuses vorgeschlagen. Dieses kann beispielsweise dort eingepresst oder angeschweißt sein. Alternativ bietet sich auch Kleben oder Schnappen an.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen abschaltbaren Stößel im Bereich dessen Koppelmittels und
2 einen Längsschnitt nach 1, jedoch um 90° gedreht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Dargestellt ist ein abschaltbarer Stößel 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Dieser besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 3, das an einem Ende durch einen Boden 2 verschlossen ist. Der Boden 2 dient als Anlauffläche für einen Hubnocken und kann ggf. in dessen Auswanderungsrichtung zylindrisch ausgewölbt dargestellt sein.
In einer Bohrung 4 des Gehäuses 2 ist relativ axial beweglich ein scheibenartiges Innenelement 5 aufgenommen. Zwischen einer nockenseitigen Stirn 14a des Innenelements 5 und einer Unterseite 14 des Gehäuses 3 ist ein Lost-Motion-Federmittel 16 eingespannt. Eine nockenferne Stirn 6 des Innenelements 5 dient als zumindest mittelbare Anlage für wenigstens ein Gaswechselventil.. Der vorgenannte Raum (Hohlraum 15) für das Lost-Motion-Federmittel 16 ist frei von weiteren Bauteilen.
Wie sich der Fachmann des weiteren der Zeichnung entnehmen kann, ist in der Bohrung 4, an einem nockenfernen Bereich, ein separates Ringteil 13 eingesetzt. Dieses hat zwei sich diametral gegenüber liegende Fenster als Mitnehmerflächen 12 für Koppelmittel 8.
Das Innenelement 5 besitzt eine radiale Bohrung 7 mit sich diametral gegenüber liegenden Kolben als Koppelmittel 8. Diese sind radial nach außen über die Kraft einer gegen deren Innenstirnen 10 wirkenden Druckfeder 10a beaufschlagt (Koppelrichtung) – siehe 1. Die Kolben als Koppelmittel 8 haben an ihrer jeweiligen Oberseite 23, ausgehend von deren Außenstirnen 24, eine abschnittsweise Abflachung 25. Über diese untergreifen sie im in 1 dargestellten Koppelfall eine entsprechende Unterseite der fensterartigen Mitnehmerfläche 12 im Ringteil 13.
2 offenbart, dass im Außenmantel 21 des Innenelements 5 ein Verdrehsicherungskörper 22 wie ein Pin befestigt ist, der abschnittsweise in einer Längsnut 23a im Innenmantel 20 des Ringteils 13 verläuft. Somit ist stets eine genaue Lagezuordnung der Kolben als Koppelmittel 8 zu ihrer jeweiligen fensterartigen Durchbrechung als Mitnehmerfläche 12 gegeben.
Mittig aus der radialen Bohrung 7 im Innenelement 5 führt orthogonal eine Öffnung 32 weg. Diese dient einem Ausschieben von Luft bei einer entsprechenden Entkoppelbewegung der Kolben als Koppelmittel 8.
Senkrecht unmittelbar vor jeder Abflachung 25 am Kolben als Koppelmittel 8 verläuft ein Einsatzstück 27a (Pin) als Verdrehsicherung 26. Dieser Pin kann über eine einfache Pressverbindung in einer entsprechenden Aussparung des Innenelements 5 befestigt sein.
Vom Außenmantel 27 des Gehäuses 2 ragt kein Verdrehsicherungskörper ab. Somit liegt der Stößel 1 frei rotationsbeweglich gegenüber seiner Umgebungskonstruktion vor. Zur Zuleitung von Hydraulikmittel vor Außenstirnen 24 der Kolben als Koppelmittel 8 hat der Außenmantel 27 eine Ringnut 28. Von dieser aus kann, so wie aus 2 hervorgeht, das Hydraulikmittel weiter über einen Durchtritt 29 im Gehäuse 2 in einen dahinter liegenden weiteren Durchtritt 30 im Ringteil 13 in eine Ringnut 31 am Außenmantel 21 des Innenelements 5 geleitet werden. Von dort aus wird das Hydraulikmittel weiter bis unmittelbar vor die Außenstirnen 24 der Kolben als Koppelmittel 8 umgelenkt.
Das Innenelement 5 ist zur Verringerung dessen Masse mit kreisringausschnittsartigen Durchbrechungen 17 versehen, so dass dazwischen liegende strahlenartige Verbindungsstege 18 gebildet sind. Über die Durchbrechungen 17 kann gleichfalls Luft aus dem Hohlraum 15 bei einer im Entkoppelfall vorliegenden Eintauchbewegung des Innenelements 5 in das Gehäuse 3 entweichen.

1: Stößel
2: Boden
3: Gehäuse
4: Bohrung
5: Innenelement
6: Stirn
7: Bohrung Innenelement
8: Koppelmittel
9: Trennfläche
10: Innenstirn
10a: Druckfeder
11: nicht vergeben
12: Mitnehmerfläche
13: Ringteil
14: Unterseite
14a: Stirn
15: Hohlraum
16: Lost-Motion-Federmittel
17: Durchbrechung
18: Verbindungssteg
19: nicht vergeben
20: Innenmantel Ringteil
21: Außenmantel Innenelement
22: Verdrehsicherungskörper
23: Oberseite Koppelmittel
23a: Längsnut
24: Außenstirn
25: Abflachung
26: Verdrehsicherung Koppelmittel
27: Außenmantel Gehäuse
27a: Einsatzstück
28: Ringnut
29: Durchtritt
30: Durchtritt
31: Ringnut
32: Öffnung

Claims

Abschaltbarer Stößel (1), insbesondere Tassenstößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem einen Boden (2) aufweisenden hohlzylindrischen Gehäuse (3), in dessen Bohrung (4) relativ axial beweglich hierzu ein Innenelement (5) geführt ist, an dessen nockenferner Stirn (6) eine zumindest mittelbare Anlage für ein Gaswechselventil verläuft, wobei im Innenelement (5) eine radiale Bohrung (7) mit wenigstens einem im Entkoppelfall [0-Ventilhub] vollständig darin verlaufenden Koppelmittel (8) appliziert ist, das für einen Koppelfall [voller Ventilhub] abschnittsweise, über eine Trennfläche (9) zwischen den Bauteilen (3, 5) hinweg, über die Kraft wenigstens einer an dessen Innenstirn (10) angreifenden Druckfeder (10a) in eine Mitnehmerfläche (12) des Gehäuses (3) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfläche (12) unmittelbarer Bestandteil eines separaten Ringteil (13) ist, welches in einem nockenfernen Bereich der Bohrung (4) des Gehäuses (3) befestigt ist, wobei in einem zwischen einer Unterseite (14) des Bodens (2) des Gehäuses (3) und einer nockenseitigen flachen Stirn (14a) des Innenelements (5) gebildeten zylindrischen Hohlraum (15) nur eine Druckfeder/nur ein Druckfederpaket als Lost-Motion-Federmittel (16) verläuft und wobei das Innenelement (5) im wesentlichen scheibenartig ist sowie die Trennfläche (9) zwischen den Bauteilen (3, 5) frei von Höhenanschlagmitteln vorliegt.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (5) in Umfangsrichtung gesehen außerhalb dessen Bohrungsbereichs mit kreisringausschnittsartigen Durchbrechungen (17) unter Bildung von dazwischen liegenden strahlenartigen Verbindungsstegen (18) versehen ist.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Bohrung (7) des Innenelements (5) als gestufte oder ungestufte Durchgangsbohrung dargestellt ist, in der zwei sich diametral gegenüberliegende Kolben als Koppelmittel (8) im Entkoppelfall vollständig verlaufen, zwischen deren Innenstirnen (10) die wenigstens eine Druckfeder (10a) zu deren Beaufschlagung in die Koppelrichtung eingespannt ist und wobei die Kolben als Koppelmittel (8) in die Entkoppelrichtung über Hydraulikmitteldruck beaufschlagbar sind.
Stößel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfläche (12) im separaten Ringteil (13) entweder als a) Ringnut, b) Ringnutsegment oder c) als fenster- o. sichelartige Einformung/Ausnehmung in dessen Innenmantel (20) dargestellt ist.
Stößel nach Anspruch 4, mit Varianten b) oder c), dadurch gekennzeichnet, dass vom Außenmantel (21) des Innenelements (5) ein Verdrehsicherungskörper (22) wie ein Pin/eine Kugel absteht, der in einer Längsnut (23a) am Innenmantel (20) des separaten Ringteils (13) verläuft.
Stößel nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Koppelmittel (8) an einer Oberseite (23) und ausgehend von dessen Außenstirn (24) mit einer abschnittsweisen Abflachung (25) als Koppelfläche versehen ist und welches jeweilige Koppelmittel (8) über eine Verdrehsicherung (26) in der radialen Bohrung (7) des Innenelements (5) geführt ist.
Stößel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass orthogonal unmittelbar auf oder vor jeder Abflachung (25) am Koppelmittel (8) ein Einsatzstück (27a) wie ein Pin als Verdrehsicherung (26) steht, der von einem Bereich der oberen Stirn (14a) des Innenelements (5) durch die radiale Bohrung (7) geht.
Stößel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (1) frei rotationsbeweglich in seine Umgebungskonstruktion einbaubar ist, wobei am Außenmantel (27) des Gehäuses (3) eine Ringnut (28) für Hydraulikmittel verläuft, von der aus Hydraulikmittel über hintereinander liegende Durchtritte (29, 30) im Gehäuse (3) und im separaten Ringteil (13) in eine Ringnut (31) am Außenmantel (21) des Innenelements (5) unmittelbar vor Außenstirnen (24) der zwei Kolben als Koppelmittel (8) leitbar ist und wobei die Durchtritte (29, 30) 90° in Umfangsrichtung versetzt zu der radialen Bohrung (7) im Innenelement (5) angeordnet sind.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittig aus dem Innenelement (5) zumindest eine dessen radiale Bohrung (7) entlüftende Öffnung (32) wegführt.
Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das separate Ringteil (13) in der Bohrung (4) des Gehäuses (3) über Einpressen, Schweißen, Kleben oder Schnappen befestigt ist.