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Title:
SWITCHABLE CAM FOLLOWER FOR A VALVE DRIVE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/063537
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a directly effective, switchable cam follower (1) for a valve drive of an internal combustion engine, comprising a housing (3) that is provided with an axial cavity (2) inside which an inner element (4) is enclosed, said inner element (4) being movable in an axial direction relative to the housing (3). The housing (3) and the inner element (4) can be coupled to each other in a relative axial position to each other via coupling means (5). A piston (7) comprising an inner sleeve section (8) is fastened within a transversal bore (6) of the inner element (4). An outer sleeve section (9) of said piston (7) engages into a long hole (10) of the housing (3) in order to prevent torsion thereof relative to the inner element (4). One end (11) of the long hole (10) forms a top stop for a facing contact area (12) of the outer sleeve section (9) so as to define the relative position. According to the invention, at least the contact area (12) of the outer sleeve section (9) of the piston (7) is produced so as to expand or taper in a conical manner while the upper end (11) of the long hole (10) of the housing (3) is beveled in a manner that is similar thereto. The piston (7) is fixed within the transversal bore (6) in the area of the inner sleeve section (8) thereof via a screw-type connection (13).

Inventors:
FARIA CHRISTOF (DE)
SCHNELL OLIVER (DE)
SAILER PETER (DE)
TOVAR JOCHEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/014133
Publication Date:
July 29, 2004
Filing Date:
December 12, 2003
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
FARIA CHRISTOF (DE)
SCHNELL OLIVER (DE)
SAILER PETER (DE)
TOVAR JOCHEN (DE)
International Classes:
F01L1/14; F01L1/24; F01L13/00; (IPC1-7): F01L1/14; F01L1/245; F01L13/00
Foreign References:
US6196175B12001-03-06
DE10055014A12002-05-08
DE19915531A12000-10-12
DE10146129A12003-04-03
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Claims:
Patentansprüche
1. Direkt wirkender, schaltbarer Nockenfolger (1) eines Ventiltriebs einer Brenn kraftmaschine oder schaltbares Abstützelement für einen hebelartigen Nocken folger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem mit einer Axial aussparung (2) versehenen Gehäuse (3), in welcher Axialaussparung (2) ein relativ zum Gehäuse (3) axial bewegliches Innenel'ement (4) eingeschlossen ist, wobei das Gehäuse (3) und das Innenelement (4) in einer axial'en Relativ stellung zueinander über Koppelmittel (5) miteinander koppelbar sind, wobei in einer Querbohrung (6) des Innenelements (4) ein Kolben (7) mit einem Innen mantelabschnitt (8) befestigt ist, welcher Kolben (7) mit einem Außenmantelab schnitt (9) in ein Langloch (10) des Gehäuses (3) zur Verhinderung dessen Verdrehung zum Innenelement (4) eingreift, wobei ein Ende (11) des Lang lochs (10) einen Höhenanschlag für einen zugewandten Kontaktbereich (12) des Außenmantelabschnitts (9) zur Definierung der Relativstellung bildet, da d'urch gekennzeichnet, daß zumindest der Kontaktbereich (12) des Außenmantelabschnitts (9) des Kolbens (7) sich konusartig erweiternd oder verjüngend hergestellt ist, wo bei das obere Ende (11) des Langlochs (10) des Gehäuses (3) hierzu ähn lich angeschrägt ist und wobei der Kolben (7) über eine Schraubverbindung (13) im Bereich seines Innenmantelabschnitts (8) in der Querbohrung (6) befestigt ist.
2. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens eines der Elemente Außenmantelabschnitt (9) des Kol bens (7) /oberes Ende (11) des Langlochs (10) konvex ballig ausgeführt ist.
3. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolben (7) über eine Preßverbindung (14) im Bereich seines In nenmantelabschnitts (8) zusätzlich in der Querbohrung (6) gehalten ist.
4. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß im Bereich der Schraubverbindung (13) des weiteren reibungserhö hende Mittel wie Lacke, Kunststoffe, aufgetragene Schichten appliziert sind.
5. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, 'daß über die Tiefe der Schraubverbindung (13) ein Spiel des Koppelmit tel's in seinem gekoppelten Zustand in einer Aufnahme (15) des Gehäu ses (3) eingestellt ist.
6. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolben (7) radial über einen Außenmantel (16) des Gehäuses (3) hinausgeführt ist.
7. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolben (7) mit wenigstens einem achsparallelen Luftdurchtritt (17) versehen ist.
Description:
Bezeichnung der Erfindung Schaltbarer Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen direkt wirkenden, schaltbaren Nockenfolger eines Ven- tiltriebs einer Brennkraftmaschine oder ein schaltbares Abstützelement für einen hebelartigen Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem mit einer Axialaussparung versehenen Gehäuse, in welcher Axialaussparung ein relativ zum Gehäuse axial bewegliches Innenelement eingeschlossen ist, wobei das Gehäuse und das Innenelement in einer axialen Relativstellung zueinander über Koppelmittel miteinander koppelbar sind, wobei in einer Querbohrung des Innenelements ein Kolben mit einem Innenmantelabschnitt befestigt ist, welcher Kolben mit einem Außenmantelabschnitt in ein Langloch des Gehäuses zur Ver- hinderung dessen Verdrehung zum Innenelement eingreift, wobei ein Ende des Langlochs einen Höhenanschlag für einen zugewandten Kontaktbereich des Au- ßenmantelabschnitts zur Definierung der Relativstellung bildet.

Hintergrund der Erfindung Ein derartiger Nockenfolger geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 199 15 531 A1 hervor. Dessen Kolben als Verdrehsicherung und Höhenan- schlag ist in einer Radialbohrung des Innenelements eingepreßt. Die Radial- bohrung dient gleichzeitig als Aufnahme für ein Koppelmittel.

Die Preßpassung kann sich in der Praxis unter ungünstigen Umständen als nicht dauerfest erweisen. Ist beispielsweise das Koppelmittel für den Koppel- zweck nur ungenügend radial nach außen gefahren, kann bei Nockenhub die- se Kopplung abreißen. Hierunter ist zu verstehen, dass das Innenelement so- mit relativ zum Außenelement unter Nockenbeeinflussung einfährt und getrie- ben durch die Lost-Motion-Feder mit sehr hoher Geschwindigkeit in dessen Endlage (mögliche Koppelstellung) zurückgeschoben wird. Aufgrund dieses "ungebremsten"Rückführens d'es Innenelements schlägt der vorgenannte Kol- ben quasi ungebremst am oberen Ende des Langlochs des Außenelements an.

Durch die in Richtung der Aufnahme des Kolbens auftretende Kraftkomponente kann der Preßverbund gelockert bzw. gelöst werden. Der Endanschlag wandert unerwünscht aus bzw. geht ungünstigstenfalls vollständig verloren.

Des weiteren sind dem vorgenannten Dokument keine Maßnahmen entnehm- bar, wie mit einfachen Mitteln ein Spiel der Verriegelung eingestellt werden kann.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nockenfolger bzw. ein Abstützele- ment der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest der Kon- taktbereich des Außenmantelabschnitts des Kolbens sich konusartig erweiternd oder verjüngend hergestellt ist, wobei das obere Ende des Langlochs des Gehäu- ses hierzu ähnlich angeschrägt ist und wobei der Kolben über eine Schraubver- bindung im Bereich seines Innenmantelabschnitts in der Querbohrung befestigt ist.

Hierdurch sind die vorhergehend genannten Nachteile eliminiert. Je nach der Art des Konus wirkt eine entsprechende Querkomponente der Kontaktkraft in Boh- rungsrichtung gesehen nach innen oder außen. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Kontaktflächen (Kontaktbereich Kolben/oberes Ende des Langlochs) konvex ballig ausgeführt ist.

Somit ist ein Kolben als Verdrehsicherung und Höhenanschlag für den vorgenann- ten Nockenfolger bzw. für ein schaltbares Abstützelement geschaffen, der seine Lage während des Betriebs des Nockenfolgers nicht bzw. nicht signifikant verän- dert. Die vorgenannte Querkomponente der Kontaktkraft wird über den Formschluß der Schraubverbindung hervorragend abgestützt. Gleichzeitig kann, wie in Ausgestaltung der Erfindung aufgeführt, ein Spiel der Kopplung über ent- sprechend tiefes Einschrauben des Kolbens eingestellt werden, so daß bei ausge- fahrenem Kolben (Koppelstellung) dessen Leerweg in der Aufnahme des Gehäu- ses zwischen Ober-und Unterkante der Aufnahme auf ein Idealmaß justiert wer- den kann.

Wenn notwendig kann der Fachmann auch zusätzliche, reibungserhöhende Mittel wie Lacke bzw. auch gezielte"Verunreinigungen"im Schraubbereich applizieren, um den Kolben besser in seiner Aufnahme zu halten. Auch ist daran gedacht, wahlweise einen zusätzlichen Preßverbund am Innenmantelabschnitt des Kolbens gegenüber der Aufnahme herzustellen. Dieser kann einen Anteil der Querkompo-

nente der Kontaktkraft gut aufnehmen und dient einer präzisen Zentrierung des Kolbens im Innenelement.

Gegebenenfalls kann der vorgenannte Kolben auch radial noch weiter nach außen geführt werden, so dass er gleichzeitig eine Verdrehsicherung für den gesamten schaltbaren Nockenfolger bzw. das gesamte schaltbare Abstützelement gegenüber der Umgebungskonstruktion darstellen kann.

Dem Fachmann ist klar, dass er über eine geeignete Auslegung des Konus die Krafteinleitung von Anwendungsfall zu Anwendungsfall unterschiedlich gestalten kann.

Aufgrund der konvex-balligen Ausbildung des Außenmantelabschnitts (oder eines Teils davon) des Kolbens und/oder einer entsprechend schrägen Ausbildung, des oberen Endes des Langlochs können Fertigungstoleranzen der Konuswinkel in diesem Bereich mit einfachen Mitteln ausgeglichen werden. Bei einer ansonsten lediglich dachartig schrägen Ausbildung kann es, wie der Fachmann erkennt, zu verschleißfördernden Kantenträgern, oder ähnlich Unerwünschtem kommen. Auf- grund der vorgenannten Balligkeit wird idealisiert betrachtet ein Punktkontakt her- gestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen : Figur 1 einen Längsschnitt durch einen schaltbaren Rollenstößel als Nockenfolger ;

Figur 2 eine Teilansicht des Nockenfolgers im Bereich dessen Quer- bohrung und die Figur 3 eine Ansicht des Kolbens.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Figur 1 offenbart einen schaltbaren Nockenfolger 1, der hier als Rollenstößel ausgebildet ist. Selbstverständlich ist auch an eine Flachstößelausbildung o. ä. gedacht. Der Nockenfolger 1 hat ein Gehäuse 3, in dessen Axialaussparung 2 ein Innenelement 4 axial beweglich aufgenommen ist. In einer Relativstellung zueinander, hier Nockengrundkreis, sind das Gehäuse 3 und das Innenelement 4 über nicht näher zu erläuternde Koppelmittel 5 miteinander verbindbar. Dabei zeigt Figur 1 den gekoppelten Zustand des Nockenfolgers 1.

In einer Querbohrung 6 des Innenelements 4 ist ein Kolben 7 mit einem Innen- mantelabschnitt 8 über eine Schraubverbindung 13 (radial innen liegend) ge- halten. Eine zusätzliche Fixierung erfolgt über eine Preßverbindung 14 (s. Fig.

1), die gleichzeitig für eine präzise Zentrierung des Kolbens 7 mit seiner Doppelfunktion als Höhenanschlag und Verdrehsicherung sorgt. Auf die Preß- verbindung kann ggf. verzichtet werden, wie die Fig. 2,3 zeigen, wonach die Schraubverbindung 13 sich beispielsweise über eine gesamte Länge des In- nenmantelabschnitts 8 des Kolbens 7 erstreckt.

Radial außen ist der Kolben 7 mit seinem Außenmantelabschnitt 9 in einem Langloch 10 des Gehäuses 3 geführt. Dabei hat das Langloch 10 eine axiale Erstreckung zumindest im Maß einer Relativbewegung des Innenelements 4 zum Gehäuse 3 während der Abkopplung. Der Kolben 7 hat, wie genannt, zwei Funktionen. Zum einen dient er aufgrund seiner Führung im Langloch 10 als Verdrehsicherung des Innenelements 4 gegenüber dem Gehäuse 3. Zum an- deren ist über seinen Kontaktbereich 12 im Zusammenwirken mit einem oberen

Ende 11 des Langlochs 10 ein Höhenanschlag zur Definierung der axialen Relativstellung gebildet.

Zu erkennen ist, dass der Außenmantelabschnitt 9 des Kolbens 7 im Bereich des Langlochs 10 sich konusartig nach außen erweitert. Hierzu passend ange- schrägt ist das obere Ende 11 des Langlochs 10. Kommt es im ungünstigsten Fall zu den beschreibungseinleitend dargestellten Fehlschaltungen mit dem Ergebnis eines unerwünscht starken Zurückschlagens des Innenelements 4 über den konusartigen Kontaktbereich 12 des Kolbens 7 an das obere Ende 11 des Langlochs 10, so wird aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen trotz allem ein Lösen des Kolbens 7 wirkungsvoll verhindern. Dies beruht darauf, dass die wirkende Kontaktkraft F (siehe auch Figur 2) in zwei Komponenten aufgeteilt wird. Zum einen in eine Axialkomponente FA und eine Querkompo- nente FQ. Der Kraftanteil aus FQ (nur Lösung nach Fig. 1) wird durch den Formschluß der Schraubverbindung 13 und wahlweise zusätzlich durch die Preßverbindung 14 wirkungsvoll abgestützt. Eine Koppelhöhe bleibt somit si- cher definiert. Zusätzliche Sicherheit können reibungserhöhende Mittel wie Lacke etc. im Bereich der Schraubverbindung 13 geben.

Vorzugsweise soll der Kontaktbereich 12 zwar allumlaufend konusartig ausge- bildet sein, wichtig ist es jedoch auf jeden Fall, dass zumindest der Abschnitt des Kontaktbereichs 12 konusartig ausgebildet wird, welcher im Kontakt zum oberen Ende 11 des Langlochs 10 ist.

Zu erkennen ist zudem in den Figuren 1, 2, daß der Kolben 7 mit einem Luft- durchtritt 17 versehen sein kann. Somit ist es möglich, die bei einer Entkoppel- bewegung des Koppelmittels 5 verdrängte Luft einfach abzuführen.

Über eine Einschraubtiefe des Kolbens 7 während dessen Montage kann zu- dem sehr einfach ein Spiel der Kopplung im Bereich des in seine Aufnahme 15 ausgefahrenen Koppelmittels 5 eingestellt werden.

Ggf. kann der Kolben 7 radial nach außen derartig verlängert werden, daß er somit auch als Verdrehsicherung des gesamten Nockenfolgers 1 gegenüber einer Umgebungskonstruktion dienen kann.

Liste der Bezugszahlen und-zeichen 1 Nockenfolger 2 Axialaussparung 3 Gehäuse 4 Innenelement 5 Koppelmittel 6 Querbohrung 7 Kolben 8 Innenmantelabschnitt 9 Außenmantelabschnitt 10 Langloch 11 Ende 12 Kontaktbereich 13 Schraubverbindung 14 Preßverbindung 15'Aufnahme 16 Außenmantel 17 Luftdurchtritt F Kontaktkraft FQ Querkomponente Kontaktkraft FA Axialkomponente Kontaktkraft