DE102007051453A1

DE102007051453A1 - Schaltbarer Doppelstößel

Info

Publication number: DE102007051453A1
Application number: DE102007051453A
Authority: DE
Inventors: Florin Canton Bugescu; Matthew Warren Evans
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2007-10-27
Publication date: 2008-06-05
Also published as: US7637237B2; US20090173302A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Doppelstößel (1), insbesondere für einen Stößelstangenventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem zylindrischen Gehäuse (2), das über seinen Außenmantel (3) in einer brennkraftmaschinenseitigen Führung (4) oszillierend anordenbar ist und eine nockenwellenseitige Bohrung (5) aufweist, in welcher ein Innenelement (6) relativ hierzu axial beweglich verläuft, dem einerseits an seinem einen Rand (7) der Bohrung (5) überragenden oder im Bereich des Randes (7) verlaufenden unteren Kopf (9) eine Nockenkontaktfläche (10) sowie andererseits in seinem Inneren zumindest ein Koppelschieber (11) im Entkoppelfall immanent ist, der für einen Koppelfall in oder unter eine respektive Mitnehmerfläche (12) des Gehäuses (2) abschnittsweise verlagerbar ist, wobei zwischen einem dem unteren Kopf (9) abgewandten oberen Kopf (13) des Innenelements (6) und einer Unterseite (14) eines Querstegs (15) des Gehäuses (2) wenigstens eine Lost-Motion-Feder (16) eingespannt ist und wobei in einer nockenwellenfernen Bohrung (17) des Gehäuses (2), oberhalb vom Quersteg (15), zwei nebeneinander liegende Stützen (18) angeordnet sind, auf denen je ein Ende einer Stößelstange lagerbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein schaltbares Ventiltriebsglied, insbesondere ein schaltbares Ventiltriebsglied wie einen Stößel in einem Stößelstangenventiltrieb, mit einem zylindrischen Gehäuse, das über seinen Außenmantel in einer brennkraftmaschinenseitigen Führung oszillierend anordenbar ist und eine Bohrung mit einem hierzu axial beweglichen Innenelement aufweist, welches Innenelement zur Erzielung eines großen Ventilhubs wahlweise mit dem Gehäuse über Koppelschieber koppelbar ist, wobei bei Entkopplung bevorzugt ein Null-Ventilhub generiert ist.
Hintergrund der Erfindung
Derartige schaltbare Ventiltriebsglieder sind der Fachwelt hinreichend bekannt. Sollen beispielsweise mehrere gleichwirkende Gaswechselventile je Zylinder deaktiviert werden, so ist im Stand der Technik je Stößelstange ein schaltbarer Stößel vorgesehen. Jeder Stößel benötigt demzufolge eine eigene Führung mit eigener Hydraulikmittelzufuhr. Zudem muss die Nockenwelle je Stößel eine Nockenerhebung aufweisen. Somit stellt sich die vorgenannte Gestaltung als recht aufwändig dar und erfordert unnötig viel Bauraum sowie Montageaufwand.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stößel der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile beseitigt sind.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die neuen Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Doppelstößel vorgeschlagen, der in einem Gehäuse zwei Stützen für Stößelstangen vereinigt, wobei in einer nockenwellenseitigen Bohrung des Gehäuses ein Innenelement relativ hierzu axial beweglich verläuft, dem einerseits eine Nockenkontaktfläche sowie andererseits in seinem Inneren zumindest ein Koppelschieber im Entkoppelfall immanent ist, welcher Koppelschieber für einen Koppelfall in oder unter eine respektive Mitnehmerfläche des Gehäuses abschnittsweise verlagerbar ist, wobei es erfindungsgemäß des weiteren vorgesehen ist, zwischen einem dem unteren Kopf abgewandten oberen Kopf des Innenelements und einer Unterseite eines Querstegs des Gehäuses wenigstens eine Lost-Motion-Feder einzuspannen.
Durch die vorgenannte Gestaltung sind die eingangs zitierten Nachteile wirkungsvoll beseitigt. Der Gehäusedurchmesser muss gegenüber bisherig ausgeführten Gehäusen von Stößeln zur Beaufschlagung nur einer Stößelstange nicht oder ggf. nur geringfügig vergrößert werden. Denkbar und vorgesehen sind ggf. auch mehr als zwei Stützen im Gehäuse, so beispielsweise drei, wobei dann drei gleichwirkende Gaswechselventile gleichzeitig betätigt werden können.
Ggf. kann der erfindungsgemäß vorgeschlagene Doppelstößel auch bei einem Ventiltrieb mit seitlich angeordneter Nockenwelle eingesetzt werden, bei dem nur eine sehr kurze Stößelstange oder gar keine je Stütze vorliegt, so dass die jeweilige Stütze dann beispielsweise direkt auf eine Unterseite eines Kipphebels einwirkbar ist.
Als Nockenkontaktfläche ist in Konkretisierung der Erfindung wenigstens eine wälz- oder gleitgelagerte Rolle vorgesehen. Ggf. ist in diesem Bereich auch ein Gleitabgriff möglich, wobei sich hierfür zylindrische oder ballige Gestaltungen anbieten.
Die eben genannte Rolle verläuft bevorzugt auf einem Bolzen, der an lappenähnlich von dem unteren Kopf des Innenelements abhängenden Abschnitten befestigt ist. Ggf. ist in diesem Bereich auch ein vollkommen umschließender Gehäuseabschnitt denkbar.
Als Lost-Motion-Feder ist wenigstens eine Schraubendruckfeder vorgeschlagen, wobei auch generell an Federpakete gedacht ist. Zur Minimierung des Bauraums kann die Schraubendruckfeder beispielsweise in einer taschenartigen Aussparung am oberen Kopf des Innenelements platziert sein.
In Konkretisierung der Erfindung ist es des Weiteren vorgesehen, als Koppelschieber zwei sich in einer Radialbohrung des Innenelements diametral gegenüber liegende Kolben oder dergleichen zu applizieren. Als Gegenfläche für die Kopplung am Innenmantel des Gehäuses kann hierbei eine Ringnut vorgesehen sein, denkbar ist jedoch auch ein Eingriff der Kolben in entsprechende Bohrungen/Durchgangsbohrungen oder Ringsegmente. Zumindest im Falle der Ringnut können die Kolben an ihrer jeweiligen Oberseite mit abgeflachten Stufenabschnitten ausgebildet sein, so dass es im Kopplungsfall zu geringen Hertzschen Pressungen kommt.
Ggf. ist bei der hier vorgestellten erfindungsgemäßen Lösung auch an eine Kopplung über ein Schieberpaket oder an eine Kopplung über lediglich nur einen Koppelschieber gedacht.
In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Koppelschieber in ihre Koppelrichtung über die Kraft wenigstens einer Druckfeder zu verlagern, wobei eine Verlagerung in deren Entkoppelrichtung über vor deren Außenmäntel heranleitbares Hydraulikmittel vorgesehen ist. Ggf. kann auch deren Verlagerung in Koppelrichtung über Hydraulikmitteldruck und in Entkoppelrichtung über Federkraft bewerkstelligt werden, wobei auch eine beidseitige Beaufschlagung über Hydraulikmitteldruck denkbar und vorgesehen ist. Außerdem bieten sich weitere Servomittel wie magnetische, elektromagnetische etc. zur Verstellung an.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stützen als Druckkolben von hydraulischen Spielausgleichselementen an sich bekannter Bauart (beispielsweise von den aus der Massenfertigung her bekannten hydraulischen Abstützelementen) ausgeführt sind. Diese Druckkolben sollen dann in Bohrungen von oberhalb des beispielsweise in etwa mittigen Querstegs angeordneten Führungshülsen verlaufen, welche Führungshülsen mit ihren Böden einer Oberseite des vorgenannten Querstegs dann zweckmäßigerweise gegenüber liegen.
Zur einfachen Anordnung und Befestigung der Führungshülsen ist es vorgeschlagen, diese in einer beispielsweise brillenartigen Querführung im Oberteil des Gehäuses anzuordnen.
Das Gehäuse und das Innenelement können auch eine von der Zylinderform abweichende Geometrie aufweisen.
Bevorzugt sollen die Stützen bzw. Druckkolben der hydraulischen Spielausgleichselemente so nebeneinander liegend im Gehäuse angeordnet sein, dass deren Verbindungslinie parallel zur Axiallinie des Bolzens bzw. parallel zur Nockenwellenaxiallinie verläuft.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines zeichnerischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Doppelstößel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Dargestellt ist ein schaltbarer Doppelstößel 1, der insbesondere zur Beaufschlagung zweier gleichwirkender Gaswechselventile in einem Stößelstangenventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung eingesetzt wird. Der Doppelstößel 1 hat ein zylindrisches Gehäuse 2, das über seinen Außenmantel 3 in einer mit der Brennkraftmaschine verbundenen Führung oszillierend anordenbar ist. Das Gehäuse 2 kann an seinem Außenmantel 3 mit nicht näher dargestellten Verdrehsicherungsmitteln wie Anflachungen oder abragenden Stiften etc. versehen sein.
In etwa im Bereich einer Mitte ist der Doppelstößel 1 durch einen Quersteg 15 geteilt. Unterhalb vom Quersteg 15 verläuft eine Bohrung 5. In Letzterer ist axial beweglich ein Innenelement 6 mit seinem Außenmantel 26 angeordnet. Das Innenelement 6 hat nockenwellenseitig (hier axial unten) einen unteren Kopf 9, von dem zwei lappenähnliche Abschnitte 25 abhängen. Zwischen diesen Abschnitten 25 ist eine hier wälzgelagerte Rolle als Nockenkontaktfläche 10 appliziert, die auf einem in den Abschnitten 25 verlaufenden Bolzen 24 angeordnet ist, wobei zwischen einem oberen Kopf 13 des Innenelements 6 und einer Unterseite 14 des Querstegs 15 wenigstens eine Lost-Motion-Feder 16 (Schraubendruckfeder) eingespannt ist.
Wie des Weiteren zu erkennen ist, hat das Innenelement 6 eine sich radial erstreckende Querbohrung 19 (ggf. ist auch ein sekantenartiger o. ä. Verlauf denkbar). In Letzterer verlaufen zwei sich diametral gegenüber liegende Koppelschieber 11. Diese sind radial nach außen (in Koppelrichtung) über die Kraft wenigstens einer Druckfeder 22 beaufschlagt, die gegen deren Innenseiten 8 wirkt. Im Bereich von Außenseiten 23 haben die Koppelschieber 11 an ihrer Oberseite 20 eine hier abgeflacht (gestuft) ausgebildete Kontaktfläche 21. Diese ist in dem zeichnerisch offenbarten Koppelzustand des Doppelstößels 1 in Eingriff mit einer Mitnehmerfläche 12 im oder am Gehäuse 2. Diese Mitnehmerfläche 12 kann als Bohrung, Ringnut oder Ringsegment dargestellt sein.
Axial oberhalb des hier in etwa mittig verlaufenden Querstegs 15 sind zwei Stützen 18 für Enden von Stößelstangen oder Unterseiten von Kipphebeln angeordnet. Diese Stützen 18 sind zweckmäßigerweise als Druckkolben 27 von hydraulischen Spielausgleichselementen 28 ausgebildet und verlaufen in entsprechenden Führungshülsen 29, deren Böden 31 hier direkt auf der Oberseite 32 des Querstegs 15 liegen.
Zur einfachen Führung der Führungshülsen 29 gegenüber einer oberen Bohrung 17 im Gehäuse 2 ist eine das Gehäuse 2 durchragende Querführung 30 vorgesehen, die beispielsweise einteilig mit dem Gehäuse 2 verbunden sein kann.
Im Falle einer gewünschten Abschaltung wird vor die Außenseiten 23 der Koppelschieber 11 Hydraulikmittel geleitet (Grundkreisphase), so dass diese entgegen der Kraft der Druckfeder 22 radial nach innen verlagert werden. Bei Nockenhub vollzieht das Innenelement 6 eine Leerhubbewegung gegenüber dem Gehäuse 2 und die betreffenden beiden Gaswechselventile bleiben geschlossen.

1: Doppelstößel
2: Gehäuse
3: Außenmantel
4: nicht vergeben
5: Bohrung
6: Innenelement
7: Rand
8: Innenseite
9: unterer Kopf
10: Nockenkontaktfläche
11: Koppelschieber
12: Mitnehmerfläche
13: oberer Kopf
14: Unterseite
15: Quersteg
16: Lost-Motion-Feder
17: Bohrung
18: Stütze
19: Querbohrung
20: Oberseite
21: Kontaktfläche
22: Druckfeder
23: Außenseite
24: Bolzen
25: Abschnitt
26: Außenmantel
27: Druckkolben
28: Spielausgleichselement
29: Führungshülse
30: Querführung
31: Boden
32: Oberseite
33: Ringschulter
34: Anschlagmittel

Claims

Schaltbarer Doppelstößel (1), insbesondere für einen Stößelstangenventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem zylindrischen Gehäuse (2), das über seinen Außenmantel (3) in einer brennkraftmaschinenseitigen Führung (4) oszillierend anordenbar ist und eine nockenwellenseitige Bohrung (5) aufweist, in welcher ein Innenelement (6) relativ hierzu axial beweglich verläuft, dem einerseits an seinem einen Rand (7) der Bohrung (5) überragenden oder im Bereich des Randes (7) verlaufenden unteren Kopf (9) eine Nockenkontaktfläche (10) sowie andererseits in seinem Inneren zumindest ein Koppelschieber (11) im Entkoppelfall immanent ist, der für einen Koppelfall in oder unter eine respektive Mitnehmerfläche (12) des Gehäuses (2) abschnittsweise verlagerbar ist, wobei zwischen einem dem unteren Kopf (9) abgewandten oberen Kopf (13) des Innenelements (6) und einer Unterseite (14) eines Querstegs (15) des Gehäuses (2) wenigstens eine Lost-Motion-Feder (16) eingespannt ist und wobei in einer nockenwellenfernen Bohrung (17) des Gehäuses (2), oberhalb vom Quersteg (15), zwei nebeneinander liegende Stützen (18) angeordnet sind, auf denen je ein Ende einer Stößelstange lagerbar ist.
Doppelstößel nach Anspruch 1, wobei als Koppelschieber (11) zwei in einer Querbohrung (19) des Innenelements (6) verlaufende sowie sich diametral gegenüberliegende Kolben vorgesehen sind, die für den Koppelfall in je eine Bohrung/Umlaufnut (6) der Bohrung (5) des Gehäuses (2) einfahrbar sind.
Doppelstößel nach Anspruch 2, wobei die Koppelschieber (11) mit gestuften Oberseiten (20) für einen Kontakt mit einer oberen Kontaktfläche (21) der Bohrung/Umlaufnut (6) ausgebildet sind.
Doppelstößel nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Koppelschieber (11) über wenigstens eine an ihren Innenseiten (8) anliegende Druckfeder (22) in Koppelrichtung und über an ihre Außenseiten (23) leitbares Hydraulikmittel in Entkoppelrichtung verlagerbar sind.
Doppelstößel nach Anspruch 1, wobei als Nockenkontaktfläche (10) eine auf einem Bolzen (24) verlaufende, wälz- oder gleitgelagerte Rolle appliziert ist.
Doppelstößel nach Anspruch 5, wobei der Bolzen (24) endseitig an je einem vom unteren Kopf (9) des Innenelements (6) abhängenden lappenähnlichen Abschnitt (25) gehalten ist.
Doppelstößel nach Anspruch 1 oder 5, wobei zwischen Innenelement (6) und Gehäuse (2) eine Verdrehsicherung verläuft.
Doppelstößel nach Anspruch 7, wobei die Verdrehsicherung als Stift-Nut-, Kugel-Nut oder Feder-Nut-Verbindung oder über komplementäre Anflachungen am Außenmantel (26) des Innenelements (6) und der Bohrung (5) des Gehäuses (2) dargestellt ist.
Doppelstößel nach Anspruch 1, wobei für jede Stütze (18) ein Druckkolben (27) als Bestandteil eines hydraulischen Spielausgleichselements (28) vorgesehen ist, welches jeweilige Spielausgleichselement (28) des weiteren aus einer Führungshülse (29) besteht, in dem der Druckkolben (27) axial beweglich verläuft, wobei die Führungshülsen (29) in einer die obere Bohrung (17) des Gehäuses (2) durchspannenden Querführung (30) gehalten und mit Ihren Böden (31) zumindest mittelbar gegenüber einer Oberseite (32) des Querstegs (15) lagern.
Doppelstößel nach Anspruch 5, wobei die Stützen (18) so nebeneinander liegend im Gehäuse (2) angeordnet sind, dass deren Verbindungslinie parallel zur Axiallinie des Bolzen (24) verläuft oder dass der Doppelstößel (1) derart in seine Führung einbaubar ist, dass die Verbindungslinie zwischen dessen Stützen (18) parallel zur Nockenwelle verläuft.
Doppelstößel nach Anspruch 1, wobei ein Bereich des unteren Kopfes (9) des Innenelements (6) gestuft dargestellt ist, wobei eine Ringschulter (33) im Stufenbereich mit von der Bohrung (5) des Gehäuses (2) ausgehenden Anschlagmitteln (34) kommuniziert, über welche Anschlagmittel (34) wahlweise zusätzlich ein Spiel des wenigstens einen Koppelschiebers (11) im Koppelfall gegenüber seiner Mitnehmerfläche (12) im Gehäuse (2) einstellbar ist.
Doppelstößel nach Anspruch 11, wobei als Anschlagmittel (34) ein dickenvariabel vorgehaltener Ring oder zwei Ringe, von denen wenigstens einer dickenvariabel vorgehalten ist, vorgesehen sind.