DE10061595A1

DE10061595A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren schaltbaren Abstützelementen

Info

Publication number: DE10061595A1
Application number: DE10061595A
Authority: DE
Inventors: Joachim Seitz; Michael Haas; Bodo Roerig; Dieter Schmidt
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-13
Also published as: US6655333B2; US20030111034A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem schaltbaren Abstützelement (1), dessen Lost-Motion-Feder (18) axial versetzt neben dem Abstützelement (1) angeordnet und über einen Quersteg (20) mit einem Innenelement (3) des Abstützelements (1) gekoppelt ist. DOLLAR A Durch die somit außenliegende Feder (18) benötigt das Abstützelement (1) nur einen relativ geringen Bauraum.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren schaltbaren Abstützelementen, die mit ihrem Innenelement in einer Aufnahme eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine relativ axial beweglich angeordnet sind, welches Innenelement mit seinem ein Lager für einen Schlepphebel aufweisenden Kopf die Aufnahme überragt, wobei dem Abstüt zelement Koppelmittel zur wahlweisen Kopplung des Innenelements relativ zur Aufnahme in dessen axial aus der Aufnahme gefahrenen Zustand zugeordnet sind und wobei das Innenelement von zumindest einer Feder von der Aufnah me weg beaufschlagt ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Ventiltrieb geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 44 22 340 A1 hervor. Diesem ist der Nachteil immanent, daß das gezeigte Ab stützelement relativ hoch baut. Wie sich der Fachmann der Figur entnehmen kann, ist durch die unterhalb des Innenelements positionierte Druckfeder ein erheblicher Bauraumbedarf vorhanden. Soll ein derartiges Abstützelement bei spielsweise in vorhandene Motorenkonzepte implementiert werden, so kann es aufgrund seiner relativ großen Höhe zu Bauraumproblemen kommen. Auch ist es oftmals nicht möglich, die Aufnahme im Zylinderkopf für das Abstützelement tiefer zu bohren, da man hier in den Bereich von beispielsweise Einlaß-, Aus laß-, Kühlkanälen o. Ä. kommt.

Des weiteren sind schaltbare Abstützelemente vorbekannt, die aufgrund ihrer speziellen konzentrischen Federanordnung oder anderer Ausgestaltungen re lativ breit bauen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ventiltrieb der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist die Feder axial versetzt neben dem je weiligen Abstützelement angeordnet und über einen Quersteg mit dem In nenelement gekoppelt.

Alternativ hierzu ist es Gegenstand eines nebengeordneten Anspruchs, der sich auf eine Ausgestaltung mit zwei Abstützelementen bezieht, daß die zwei Abstützelemente von einer gemeinsamen Feder beaufschlagt sind, die zumin dest weitestgehend außerhalb einer Erstreckung der Abstützelemente verlau fen.

Durch diese eben genannten erfindungsgemäßen Ausgestaltungen sind die eingangs beschriebenen Bauraumprobleme mit einfachen Mitteln beseitigt.

Somit ist ein Ventiltrieb mit wenigstens einem bzw. zwei schaltbaren Abstütze lementen vorgeschlagen, die nur einen geringen Bauraum brauchen und daher weitestgehend in bisher vorhandene Motorenkonzepte integriert werden kön nen. Dadurch erübrigen sich beim Motorenhersteller aufwendige Änderungen am Gesamtdesign des Motors. Einmal festgelegte Abstände, wie beispielswei se derjenige von Nockenwellenachse zur Kurbelwellenachse, können beibe halten werden.

Insbesondere baut der vorgeschlagene Ventiltrieb mit den Abstützelementen durch die außenliegende und lateral versetzte Anordnung der Feder relativ flach gegenüber den bisher aus dem Stand der Technik vorbekannten Ausge staltungen, so beispielsweise auch gegenüber der aus der DE 197 10 578 A1 entnehmbaren.

Denkbar sind eine Vielzahl von Federelementen, wie beispielsweise auch Spi ralfedern, Drehstabfedern, aber auch pneumatische oder magnetische und ähnliche Mittel. Aufgrund der Bauraumfreiheiten, welche durch die außenlie gende Lage der Federn bedingt sind, können größere Federkräfte realisiert werden. Somit ist im entkoppelten Zustand des jeweiligen Abstützelements auch noch eine sichere Lost-Motion-Bewegung des Innenelements bei hohen bis sehr hohen Drehzahlen möglich.

Denkbar ist es zwar, nur lediglich eine Führungssäule mit einer einzelnen Fe der zu verwenden, welche dann über einen Schenkel auf das entsprechende Innenelement einwirkt, besser ist es jedoch, zumindest zwei sich diametral ge genüberliegende Führungssäulen mit den entsprechenden Federn einzuset zen, zwischen denen das Innenelement verläuft. Aufgrund dieser Maßnahme sind Verkippungen und ähnliche negative Begleiterscheinungen ausgeschlos sen.

In zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung sollen die Federn die Führungs säulen umschließen. Denkbar sind auch ineinander geschachtelte Ausgestaltungen der beispielsweise als Schrauben- oder Spiralfedern vorgeschlagenen Feder.

Eine einfache Möglichkeit einer Verbindung des Quersteges mit dem In nenelement ist in Konkretisierung der Erfindung vorgeschlagen. Hierbei kann der Quersteg quasi brillenartig das Innenelement umschließen. Alternativ hier zu ist es vorgesehen, den Quersteg zu teilen und über zwei sich somit gegen überliegende Schenkel einen Eingriff am Innenelement zu realisieren. Als ein fache Mitnehmermittel am Innenelement können beispielsweise Sicherungsrin ge, ringartige Ansätze u. Ä. vorgesehen sein.

Beispielsweise bei Bauraumproblemen, jedoch auch zur Kostenminimierung, können zumindest zwei Abstützelemente von einem Quersteg beaufschlagt sein. Vorzugsweise soll eine Beaufschlagung des Querstegs über die Federn an seinen Enden erfolgen. Gegebenenfalls kann auch ein mittig zwischen zwei Abstützelementen liegender Bereich des Querstegs zusätzlich von einer Feder beaufschlagt werden und evtl. auch mit einer Führungssäule versehen sein.

Wie in der vorhergehenden Diskussion kurz dargelegt, bezieht sich ein neben geordneter Anspruch darauf, daß zwei Abstützelemente auch von einer ge meinsamen Feder beaufschlagt werden können, die querbalkenartige Geome trie haben kann. In zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung soll die Feder als Blattfeder bzw. Blattfederpaket hergestellt sein. Diese Maßnahme ist relativ kostengünstig zu realisieren, wobei sich eine Montage als relativ einfach er weist. Die oberen Stirnseiten der Blattfeder können auf die Innenelemente der zwei Abstützelemente in Ausschieberichtung einwirken.

Zugleich ist es vorgeschlagen, einen mittigen Bereich von Lagen der Feder über ein Verbindungsmittel wie einen Niet zusammenzuhalten. Dieser Niet kann ggf. auf dem Zylinderkopf aufliegen. Somit ist ein quasi geteiltes Blattfe derpaket geschaffen.

Untere Stirnseiten der Blattfeder können sich wahlweise auf einem Rand eines Gehäuses für das Innenelement abstützen bzw. auch auf dem Zylinderkopf eine Anlage erfahren.

Denkbar ist es zwar, das Innenelement unmittelbar in der Aufnahme des Zylin derkopfes gleiten zu lassen, zweckmäßigerweise ist hier jedoch ein Gehäuse vorgeschlagen, welches dann unmittelbar in der Aufnahme des Zylinderkopfes ortsfest verläuft.

Als Koppelmittel für das Innenelement mittelbar mit dem Zylinderkopf sind me chanische und nicht näher erläuterte Mittel wie Kolben, Kugeln, Bolzen etc. vorgesehen. Diese können in wenigstens eine Verlagerungsrichtung über Hy draulikmittel beaufschlagt werden.

Schließlich ist es vorgeschlagen, Ventilspielausgleichsmaßnahmen am jeweili gen Abstützelement bzw. Ventiltrieb zu treffen. Beispielsweise kann jedes Ab stützelement mit einem an sich bekannten hydraulischen Spielausgleichsmittel versehen sein. Somit erübrigen sich aufwändige mechanische Einstellmaß nahmen nach definierten Befeuerungszyklen der Brennkraftmaschine.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb mit zwei Abstützelementen und einer Feder;

Fig. 2 eine alternative Ausgestaltung gegenüber der vorgenannten im Schnitt und mit einem Abstützelement und die Fig. 3 eine Lösung wie oben genannt, jedoch mit zwei Abstützelemen ten.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 offenbart zwei Abstützelemente 1 eines Ventiltriebs einer Brennkraft maschine. Jedes Abstützelement 1 hat ein Gehäuse 2, in welches axial beweg lich ein Innenelement 3 eingebaut ist. Das Gehäuse 2 (siehe auch Fig. 2, 3) verläuft ortsfest in einer Aufnahme 4 eines Zylinderkopfes 5.

Das Innenelement 3 überragt mit seinem Kopf 6 einen Rand 7 des Gehäuses 2 in Richtung von der Aufnahme 4 weg. Es hat ein stirnseitiges Lager 8 zur ein endigen Abstützung eines Schlepphebels. Jedes Abstützelement 1 besitzt, wie in den Fig. 2, 3 angedeutet, Koppelmittel 9, die an dieser Stelle nicht näher erläutert werden müssen.

Zwischen den zwei Abstützelementen 1 nach Fig. 1 ist eine erfindungsgemä ße Feder 10 angeordnet. Diese ist als Blattfeder hergestellt und verbindet die zwei Abstützelemente 1 querstegartig. Enden 11 einer oberen Lage 12 der Feder 10 weisen von Enden 13 einer unteren Lage 14 der Feder 10 weg. Dabei greift je eine Stirnseite 15 der Lage 12 unter ein als Sicherungsring ausgebil detes Anschlagmittel 16 am Kopf 6 des jeweiligen Innenelements 3.

Die unteren Enden 13 sind auf dem Rand 7 des Gehäuses 2 abgestützt. Ein mittiger Bereich der Lagen 12, 14 ist über ein Verbindungsmittel 17 wie einen Niet zusammengehalten. Dieser kann, muß jedoch nicht, auf dem Zylinderkopf 5 gelagert werden.

Die Enden 11, 13 der Lagen 12, 14 sind gabelartig ausgebildet und umgreifen mit ihren so gebildeten Gabelbereichen zumindest segmentartig das jeweilige Innenelement 3. Denkbar ist es auch, dass die Enden 11, 13 das jeweilige In nenelement 3 vollständig umschließen.

Die Feder 10 ist als sogenannte Lost-Motion-Feder ausgebildet. Im Stand der Technik ist sie, wie beschreibungseinleitend dargelegt, innerhalb des Gehäu ses angeordnet und regelmäßig als Schraubenfeder hergestellt. Hier kann es zu Bauraumproblemen kommen. Durch die außenliegende Positionierung der Feder 10 bei sämtlichen Ausgestaltungen, auch bei den nachfolgend näher erläuterten, benötigt das Abstützelement 1 keinen bzw. keinen signifikant grö ßeren Bauraum als bisher ausgeführte, nichtschaltbare Abstützelemente. Gleichfalls können die Federkräfte ggf. erhöht werden, was eine sichere Lost-Motion-Bewegung des Innenelements 3 in dessen entkoppeltem Zustand bei hohen Drehzahlen garantiert.

Aus Fig. 2 kann sich der Fachmann eine alternative Ausgestaltung gegenüber der in Fig. 1 gezeigten entnehmen. Hier sind zwei sich diametral gegenüber liegende Federn 18 gezeigt, die als Schraubenfeder bzw. Wickelfeder ausge bildet sind. Jede Feder 18 umschließt eine Führungssäule 19, die parallel zur Axiallinie des Abstützelements 1 verläuft und im Zylinderkopf 5 befestigt ist. Ein Quersteg 20 verbindet die Führungssäulen 19 und ist in etwa mittig vom Kopf 6 des Innenelements 3 des Abstützelements 1 durchragt. Der Quersteg 20 um greift hier beispielsweise brillenartig das Abstützelement 1. Wie der Fig. 2 des weiteren entnehmbar ist, hat das Innenelement 3 ein Mitnehmermittel 21, wel ches als separater Sicherungsring ausgebildet ist.

Der Quersteg 20 ist somit aufgrund seiner Linearführung an den Führungs säulen 19 parallel zur Axiallinie des Abstützelements 1 in Richtung zum Zylin derkopf 5 verlagerbar. Bei dieser Ausgestaltung ist ein sehr gleichmäßiger Krafteintrag zum Innenelement 3 gegeben.

Das Innenelement 3 braucht mit seinem Boden 22 nur derartig von einem Grund 23 der Aufnahme 4 des Zylinderkopfes 5 entfernt zu sein, wie es für seine Lost-Motion-Bewegung benötigt. Hinzu kommt noch ein notwendiger Bauraum für die Koppelmittel 9, die ggf. auch an einem anderen Höhenab schnitt des Innenelements 3 appliziert sein können. Wie des weiteren zu er kennen ist, besteht das Gehäuse 2 aus einem dünnwandigen Leichtbauwerk stoff wie Blech.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausgestaltung wie Fig. 2, nur verbindet hier der Quersteg 20 zwei Abstützelemente 1 im Bereich deren Innenelemente 3. Die Führungssäulen 19 sind, genau wie in Fig. 2, an Enden 24 des Querstegs 20 mit den Federn 18 angeordnet. Ggf. kann auch ein mittiger Bereich des Quer stegs 20 zwischen den Abstützelementen 1 mit einer weiteren Feder 18 bzw. Führungssäule 19 versehen sein.

Bezugszahlenliste

1

Abstützelement

2

Gehäuse

3

Innenelement

4

Aufnahme

5

Zylinderkopf

6

Kopf

7

Rand

8

Lager

9

Koppelmittel

10

Feder

11

Ende

12

Lage

13

Ende

14

Lage

15

Stirnseite

16

Anschlagmittel

17

Verbindungsmittel

18

Feder

19

Führungssäule

20

Quersteg

21

Mitnehmermittel

22

Boden

23

Grund

24

Ende

25

Spielausgleichselement

Claims

1. Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren schaltbaren Abstützelementen (1), die mit ihrem Innenelement (3) in einer Aufnahme (4) eines Zylinderkopfes (5) der Brennkraftmaschine relativ axial beweglich an geordnet sind, welches Innenelement (3) mit seinem ein Lager (8) für einen Schlepphebel aufweisenden Kopf (6) die Aufnahme (4) überragt, wobei dem Abstützelement (1) Koppelmittel (9) zur wahlweisen Kopplung des In nenelements (3) relativ zur Aufnahme (4) in dessen axial aus der Aufnahme (4) gefahrenen Zustand zugeordnet sind und wobei das Innenelement (3) von zumindest einer Feder (10, 18) von der Aufnahme (4) weg beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (18) axial versetzt neben dem jeweiligen Abstützelement (1) angeordnet und über einen Quersteg (20) mit dem Innenelement (3) gekoppelt ist (Fig. 2, 3).

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (18) als wenigstens ein mechanisches Federelement wie eine Schrauben- bzw. Spiralfeder ausgebildet ist und auf oder zumindest abschnittsweise im Zylinderkopf (5) verläuft, wobei eine Führungssäule (19) als Längsführung für den Quersteg (20) parallel zur Längsachse des Abstützelements (1) vorgesehen ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (18) die Führungssäule (19) konzentrisch umschließt.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (3) eines Abstützelements (1) in etwa mittig den Quersteg (20) durchragt bzw. dass der Quersteg (20) zweigeteilt ausge bildet ist und zwei das Innenelement (3) einschließende, fluchtende Schenkel hat, wobei je ein Ende (24) des Querstegs (20) an einer Füh rungssäule (19) geführt ist (Fig. 2).

5. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 9 dass wenigstens zwei Abstützelemente (1) von einem gemeinsamen Quersteg (20) beaufschlagt sind, deren Innenelemente (3) den Quersteg (20) durchragen bzw. mit diesem verbunden sind. (Fig. 3).

6. Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest je ein außerhalb der Abstützelemente (1) liegendes En de (24) des Querstegs (20) an einer Führungssäule (19) geführt ist.

7. Ventiltrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit zwei Abstützele menten (1), dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Abstützelemente (1) von einer gemeinsamen Feder (10) beaufschlagt sind, die zumindest weitestgehend außerhalb einer Er streckung der Abstützelemente (1) verläuft (Fig. 1).

8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) als Blattfeder hergestellt ist, welche die zwei Abstüt zelemente (1) querstegartig verbindet, wobei je eine Stirnseite (15) der Feder (10) auf das angrenzende Innenelement (3) in Richtung von der Aufnahme (4) weg einwirkt.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) aus wenigstens zwei übereinander liegenden Lagen (12, 14) besteht, deren Enden (11, 13) voneinander weg gebogen ver laufen, wobei die Enden (11) der von der Aufnahme (4) entfernten obe ren Lage (12) die Stirnseite (15) haben.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (3) unmittelbar in einem Gehäuse (2) axial be weglich verläuft, welches ortsfest in der Aufnahme (4) des Zylinderkop fes (5) angeordnet ist.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 10, sofern dieser auf Anspruch 9 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (13) der zur Aufnahme (4) weisenden unteren Lage (14) wahlweise auf einem Rand (7) des Gehäuses (2) oder auf dem Zylinder kopf (5) abgestützt sind.

12. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (15) der Feder (10) gegen ein separates Anschlag mittel (16) wie einen Sicherungsring oder einen Ringabsatz am Kopf (6) des jeweiligen Abstützelements (1) wirken.

13. Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittiger Bereich der Lagen (12, 14) der Feder (10), bezogen auf eine Quermittelebene, über ein Verbindungsmittel (17) wie einen Niet zusammengehalten ist, der wahlweise auf dem Zylinderkopf (5) liegt.

14. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (1) mit Mitteln zum Ausgleichen des Ventil spiels wie einer hydraulischen Ausgleichseinrichtung versehen ist.