Schaltbarer Stößel

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Stößel, insbesondere Tassenstößel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem hohlzylindrischen Au¬ ßen- und einem Innenkörper, die teleskopartig ineinander gesteckt und relativ zueinander axial beweglich sind, wobei jeder der Körper einen Boden hat und einer der Böden von wenigstens einem Groß- und der andere der Böden von wenigstens einem Klein- oder Nullhubnocken beaufschlagbar sind, wobei in einem der Körper Koppelmittel appliziert sind, die für einen Koppelzustand der Körper zur Aktivierung des Großhubes abschnittsweise in den jeweils anderen Körper verlagerbar sind und wobei die Koppelmittel für einen Entkoppelzustand der Körper zur Aktivierung des Kleinhubes allein in dem einen Körper verlaufen. Hintergrund der Erfindung

Ein gattungsgemäßer Stößel geht aus der DE 44 92 633 C1 hervor. Dessen Innenkörper ist in Kontakt mit einem Kleinhubnocken, wohingegen dessen Au- ßenkörper, welcher den Innenkörper konzentrisch umschließt, in Kontakt mit zwei Großhubnocken ist. Kolbenartige Koppelmittel verlaufen im Innenkörper und können für den Koppelfall abschnittsweise in den Außenkörper verlagert werden.

Dem vorgenannten Stößel sind mehrere Nachteile immanent. Zum einen hat der einen Boden des Innenkörpers kontaktierende Kleinhubnocken nur eine relativ geringe Auswanderungsfläche. Dies bedeutet in der Praxis, dass auch nur relativ geringe Teilhübe im Entkoppelfall (bspw. 5 mm) gefahren werden können. Um diesem Problem ansatzweise zu begegnen, ist daher der Stößel in Auswanderungsrichtung der Nocken zylindrisch dargestellt. Diese zylindrische Auswölbung erhöht wiederum den Fertigungsaufwand.

Zum anderen erkennt der Fachmann, dass der vorbekannte Stößel, insbeson¬ dere dessen Innenkörper, in nachteiliger Art und Weise relativ kompliziert auf- gebaut ist.

Außerdem sind der gattungsgemäßen Druckschrift keine Maßnahmen ent¬ nehmbar, wie der dort ausgeführte Stößel in einem preiswerten Fertigungsver¬ fahren hergestellt werden kann.

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 dadurch gelöst, dass der Stößel so aus¬ gebildet ist, dass der Boden des Innenkörpers mit dem Groß- und der Boden des Außenkörpers mit dem wenigstens einen Klein- oder Nullhubnocken kom¬ munizieren.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens einer der Körper aus dünnwandi¬ gem Stahlblech besteht und in einem Tiefziehverfahren hergestellt ist.

Somit sind die eingangs beschriebenen Nachteile wirkungsvoll eliminiert. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des An¬ spruchs 3.

Dadurch, dass nunmehr der Boden des Außenkörpers mit dem wenigstens einen Klein- oder Nullhubnocken kommuniziert, liegen für diesen Nocken (spe¬ ziell im Fall eines Kleinhubnockens) deutlich größere Auswanderungsflächen als im Stand der Technik vor. Zweckmäßigerweise sind jedoch zwei Klein- oder Nullhubnocken in einer Anordnung vorgesehen, in welcher sie den Großhubno- cken einschließen. Summa summarum können größere Teilhübe, bspw. 7 mm oder dgl., im Entkoppelfall gefahren werden.

Der Boden des Innenkörpers liegt im Koppelfall vorzugsweise plan an einer Unterseite des Bodens des Außenkörpers an und durchragt eine diametral komplett durchgehende Aussparung des Bodens des Außenkörpers. Somit ist mit einfachen Mitteln sicher gestellt, dass der den Innenkörper kontaktierende Großhubnocken eine ausreichende Auswanderungsfläche, quasi den gesam¬ ten Durchmesser des Stößels, hat. Auf eine aufwändige zylindrische Boden¬ auswölbung, wie im Stand der Technik zu verzeichnen, kann vorzugsweise, muss jedoch nicht, verzichtet werden. Der vorgeschlagene Stößel lässt sich zudem relativ problemlos aus Blech in einem Tiefziehverfahren fertigen. Er besteht quasi lediglich aus zwei topfartigen sowie teleskopartig ineinander gesteckten Elementen, mit einer überschauba¬ ren Zahl von Zusatzbauteilen.

Gemäß der Erfindung ist der Außenkörper mittelbar mit den Koppelmitteln ver¬ sehen. Diese sind in Fortbildung der Erfindung einem Ringelement zugeordnet, das an einem dem Boden des Außenkörpers abgewandten Rand seines Hem¬ des befestigt ist.

Zwar ist zur Kopplung an dieser Stelle auch an die an sich bekannten Kolben bzw. Schieber gedacht, welche radial bzw. sekantenartig verlagert werden kön¬ nen. Jedoch ist es insbesondere vorgesehen, zwei sich diametral gegenüber¬ liegende, bremsbackenähnliche Segmente als Koppelmittel zu applizieren.

Diese Segmente sind in Konkretisierung der Erfindung dem Ringelement zuge¬ ordnet und verlaufen im Entkoppelfall radial innerhalb eines Innenmantels von zylindersegmentartigen Verlängerungen des Hemdes des Innenkörpers.

Vorschlagsgemäß können die Segmente für den Koppelfall derartig radial nach außen verschwenkt werden, so dass deren Oberseiten auf Unterseiten der Ver¬ längerungen stehen, so, dass der Hub des Großhubnockens, welcher auf den Boden des Innenkörpers einwirkt, über dessen Hemd, die Verlängerungen, die Segmente auf das Ringelement und mittelbar somit auf das Gaswechselventil übertragen werden kann. '

Vorgeschlagen ist es auch, den Stößel mit einer hydraulischen Spielaus¬ gleichseinrichtung zu versehen. Diese kann in einer Vertiefung bzw. Führung des Ringelements angeordnet sein und unmittelbar auf das Gaswechselventil einwirken. Denkbar und mit vom Schutzbereich dieser Erfindung eingeschlossen ist auch eine Lösung, bei der lediglich ein bremsbackenähnliches Segment zur Kopp¬ lung vorgesehen ist bzw. wenigstens ein Segment, welches nicht eine Untersei¬ te einer Verlängerung des Hemdes des Innenkörpers untergreift, sondern in eine entsprechende Aussparung des Hemdes des Innenkörpers für den Kop¬ pelfall verlagerbar ist.

Außerdem ist es denkbar und vorgesehen, beide bremsbackenähnlichen Seg¬ mente (einer Duplexbremse ähnlich) über hydraulische Kolben für den Koppel- fall nach außen zu verlagern. Zugleich wird betont, dass auch eine Verlagerung der bremsbackenähnlichen Segmente in ihrer Koppelrichtung über Federkraft und in Entkoppelrichtung über Hydraulikmittel bzw. in beide Richtungen hydrau¬ lisch bewirkt werden kann. Außerdem erschließen sich dem Fachmann an die¬ ser Stelle noch weitere externe oder interne Verlagerungsmittel, wie magneti- sehe, elektromagnetische etc. Definitiv sind vom Schutzbereich der Erfindung auch Kolben, Keile, Klinken und andere Eingriffsmittel als Koppelmittel einge¬ schlossen. Diese können linear oder im Schwenksinn verlagert werden.

Als einfaches Federmittel zur Rückverlagerung der bremsbackenähnlichen Segmente in ihre Entkoppelrichtung ist beispielsweise ein einfaches drahtbü- gelähnliches Element vorgesehen. Denkbar sind jedoch auch Schraubenzugfe- dem oder dergleichen.

Eine simpel aufgebaute und anzuordnende Lost-Motion-Feder ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach kann diese als wenigstens eine zy¬ lindrische oder kegelige Schraubendruckfeder ausgebildet sein, die im Inneren des Innenkörpers verläuft und sich einenends gegen eine Unterseite des Bo¬ dens des Innenkörpers und anderenends gegen eine Oberseite des Ringele¬ ments abstützt. Im Falle einer Verwendung einer kegeligen Schraubendruckfe- der können sich Bauraumvorteile ergeben. Last but not Ieast ist eine einfach aufgebaute Verdrehsicherung für den Stößel Gegenstand eines Unteranspruchs. Demnach kann dieser über Längsseiten der Segmente des Außenkörpers an der Aussparung an Seitenflächen des auflaufenden Nockens geführt werden. Somit entfallen separate Verdrehsiche- rungen wie am Hemd des Außenkörpers radial abstehende Körper und der entsprechende Bauaufwand im Zylinderkopf. Ggf. kann jedoch auch eine Füh¬ rung über die eben genannten Körper realisiert werden.

Eine Verdrehsicherung von Innen- zu Außenkörper kann beispielsweise über miteinander kommunizierende Anflachungen, Vorsprünge etc. dargestellt wer¬ den, müssen an dieser Stelle jedoch nicht näher ausgeführt werden.

Sollte übrigens der erfindungsgemäße Stößel zur Zylinderabschaltung einge¬ setzt werden, so ergeben sich im Zylinderkopf Bauraumvorteile, da am Außen- körper nur relativ schmale Grundkreisstütznocken erforderlich sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

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

Figur 1 Eine räumliche Außenansicht auf den erfindungsgemäßen Stößel;

Figur 2 Einen Querschnitt durch den Stößel nach Figur 1 im Kop¬ pelzustand;

Figur 3 Einen um 90° gegenüber Figur 2 gedrehten Querschnitt durch den Stößel, jedoch im Entkoppelzustand und die

Figur 4 Eine Draufsicht auf das Ringelement mit Koppelmitteln. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die Figuren 1 bis 3 offenbaren einen schaltbaren Stößel 1. Dieser besteht aus einem hohlzylindrischen Außenkörper 2, der mit einem tassenartigen Innenkör¬ per 3 teleskopartig und axial zueinander beweglich zusammen gesteckt ist.

Ein Boden 4 des Außenkörpers 2 hat eine in Nockenauswanderungsrichtung gesehen diametral komplett durchgehende Aussparung 7. Somit sind für einen Nockenanlauf beidseits der Aussparung 7 Kreissegmente 8 verblieben. Ein Boden 5 des Innenkörpers 3 ist geschlossen ausgebildet und liegt im Koppelfall an einer Unterseite 17 des Bodens 4 des Außenkörpers 2 an.

Ein in die Aussparung 7 des Außenkörpers 2 ragender Bodenabschnitt 18 des Innenkörpers 3 dient als Anlauf für einen Großhubnocken. Die Kreissegmente 8 des Bodens 4 des Außenkörpers 2 hingegen dienen hier als Anlauf für Klein¬ hubnocken.

Dadurch, dass der Boden 5 des Innenkörpers 3 komplett über den gesamten Stößeldurchmesser verläuft, ist eine große Auswanderungsfläche für den Großhubnocken gegeben. Der Boden 4 des Außenkörpers 2 bietet eine ge¬ genüber dem Stand der Technik deutlich vergrößerte Auswanderungsfläche für Kleinhubnocken (s. a. Beschreibungseinleitung).

Wie insbesondere den Figuren 2, 3 zu entnehmen ist, weisen der Innen- und Außenkörper 3, 2 eine vergleichsweise einfache Geometrie auf, so dass diese Bauteile aus Blech in einem Tiefziehverfahren kostengünstig gefertigt werden können.

Wie ebenfalls die Figuren 2, 3 am besten zeigen, ist an einem dem Boden 4 des Außenkörpers 2 abgewandten Rand 9 dessen Hemdes 10 ein Ringelement 11 befestigt. Dessen Unterseite 12 dient mittelbar als Anlage 13 für ein Gas- wechselventil. Dabei kann in dem domartigen und sich in Bodenrichtung erstre¬ ckenden Ansatz des Ringelements 11 eine hydraulische Spielausgleichsein¬ richtung, an sich bekannter Bauart, angeordnet werden, die unmittelbar auf das Gaswechselventil einwirkt.

Wie des weiteren zu erkennen ist, liegt an einem Innenmantel 14 des Hemdes 10 des Außenkörpers 2 ein Hemd 15 des Innenkörpers 3 an. Der Innenkörper 3 besitzt nachfolgend näher erläuterte Eingriffsflächen 20 für dem Ringelement 11 zugeordnete Koppelmittel 6, welche als zwei sich diametral gegenüber Ne- gende, bremsbackenähnliche Segmente vorgeschlagen sind.

Die Figuren 2, 3 offenbaren zudem, dass das Hemd 15 des Innenkörpers 3 sich lediglich über einen Teilbereich einer Höhe des Hemdes 10 des Außenkörpers 2 erstreckt. Von einem unteren Rand 20a des vorgenannten Hemdes 15 gehen zwei sich diametral gegenüberliegende, zylindersegmentartige Verlängerungen 21 aus. An deren Unterseiten 22 sind die vorgenannten Eingriffsflächen 20 für die bremsbackenähnlichen Segmente als Koppelmittei 6 angeordnet.

Um eine einfache Entkopplung und Lost-Motion-Bewegung des Innenkörpers 3 zu garantieren, hat das Ringelement 11 , im Umfangsabschnitt jeder Verlänge¬ rung 21 des Innenkörpers 3, eine entsprechend groß ausgebildete Ausneh¬ mung 23, so dass im Entkoppelfall, wie in Figur 3 erkennbar ist, der Innenkör¬ per 3 aus dem Ringelement 11 in Ventilrichtung austauchen kann.

Wie Figur 4 näher offenbart, sind die bremsbackenähnlichen Segmente als Koppelmittel 6 an einem Ende 27 verdrehbeweglich auf dem Ringelement 11 befestigt. Am anderen Ende 28 werden diese, in Verdrehrichtung nach außen, von je einem hydraulisch beaufschlagbaren Kolben 29 kontaktiert. Um eine Rückverlagerung der bremsbackenähnlichen Segmente als Koppelmittel 6 bei abgeschaltetem Hydraulikmitteldruck zu garantieren, ist ein Federmittel 30 vor¬ gesehen. Dieses ist hier als Bügelfeder dargestellt, welches die Segmente ra¬ dial nach innen zwingt. Ggf. können Oberseiten 26 der vorgenannten Segmente bzw. die Eingriffsflä¬ chen 20 der Verlängerungen 21 des Hemdes 15 des Innenkörpers 3 mit geeig¬ neten Verschleißschutzmaßnahmen wie aufgetragenen Schichten, Wärmebe- handlungen oder dgl. versehen werden.

Um im Entkoppelfall eine ausreichend schnelle Rückführung des Innenkörpers 3 in Nockenrichtung zu garantieren, ist im Innenkörper 3 eine Lost-Motion- Feder 31 vorgesehen. Diese ist hier als Schraubendruckfeder ausgebildet und wirkt einenends gegen den Boden 16 des Innenkörpers 3. Anderenends ist sie auf dem Ringelement 11 abgestützt, welches radial außen fest mit dem Hemd 10 des Außenkörpers 2 im Bereich dessen unteren Randes 9 verbunden ist.

Wie genannt, zeigt Figur 2 den Koppelzustand des Stößels 1. Somit folgt dieser dem Hub des Großhubnockens, welcher den Boden 5 des Innenkörpers 3 kon¬ taktiert. Soll nun auf einen Kleinhub umgeschaltet werden, beispielsweise bei niedriger Drehzahl / Last der Brennkraftmaschine, so wird im Nockengrundkreis der Hydraulikmitteldruck an den Kolben 29 (s. a. Figur 4) abgeschaltet. Das Federmittel 30 zwingt somit die bremsbackenartigen Segmente als Koppelmittel 6 nach innen. Die Unterseiten 22 der Verlängerungen 21 des Innenkörpers 3 kommen außer Kontakt von Oberseiten 26 der Koppelmittel 6. Beim nachfol¬ genden Nockenhub tauchen diese Verlängerungen 21 durch die Ausnehmun¬ gen 23 des Ringelements 11. Der Stößel 1 folgt somit lediglich noch dem Hub der den Außenkörper 2 im Bereich seines Bodens 4 (Kreissegmente 8) kontak- tierenden Kleinhubnocken. Liste der Bezugszahlen

1) Stößel 2) Außenkörper 3) Innenkörper 4) Boden Außenkörper 5) Boden Innenkörper 6) Koppelmittel 7) Aussparung 8) Kreissegment 9) Rand 10) Hemd Außenkörper 11) Ringelement 12) Unterseite 13) Anlage 14) Innenmantel 15) Hemd Innenkörper 16) Boden 17) Unterseite 18) Bodenabschnitt 19) nicht vergeben 20) Eingriffsfläche 20a) Rand 21) Verlängerung 22) Unterseite 23) Ausnehmung 24) Außenrand 25) Innenmantel 26) Oberseiten 27) Ende 28) Ende 29) Kolben 30) Federmittel 31) Lost-Motion-Feder 32) Unterseite 33) Oberseite 34) Längsseite