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Patent Searching and Data


Title:
SWITCHED CAM FOLLOWER OR SWITCHED SUPPORT ELEMENT OF A VALVE GEAR OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/060294
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switched cam follower (1) or to a switched support element of a valve gear of an internal combustion engine. Said follower or element comprises an outer part (2) which is assembled with an inner part (4) that is mobile relative thereto in the direction of cam travel. Said inner part (4), at its separation gap (5) to the outer part (2), is provided with two spaced apart or opposite openings (6, 7) for coupling means. Said openings (6, 7), in a cam position, are aligned with one further opening (10, 11) each for coupling means in the outer part (2). The coupling means are configured and arranged in such a manner that, when coupled, one each on a coupling side (12, 13) extends across the separation gap (5) in such a manner that it extends simultaneously inside the opening (10, 6) of the outer and inner part (2, 4). According to the invention, in a decoupled position of the coupling means (14, 16), an axial empty run of the coupling means (15) on the one coupling side (12) is large up to the moment of coupling and the axial empty run of the coupling means (14) on the other coupling side (13) is small up to the moment of coupling. The invention provides a switched cam follower (1) or a switched support element which can be produced with little complication, has a reduced complexity and substantially reduces the risks of miscouplings.

Inventors:
SPEIL WALTER (DE)
KARBSTEIN HENNING (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/000158
Publication Date:
July 24, 2003
Filing Date:
January 10, 2003
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
SPEIL WALTER (DE)
KARBSTEIN HENNING (DE)
International Classes:
F01L1/14; F01L1/46; F01L13/00; (IPC1-7): F01L13/00; F01L1/24
Foreign References:
US6321705B12001-11-27
DE10102130A12002-07-25
DE10119366A12002-10-24
DE19913290A12000-09-28
DE19728100A11999-01-07
DE19801701A11999-07-22
US6273041B12001-08-14
DE19801701A11999-07-22
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. 1 Schaltbarer Nockenfolger (1) oder schaltbares Abstützelement eines Ven tiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenteil (2), welches mit ei nem in Nockenhubrichtung zu diesem relativ beweglichen Innenteil (4) zu sammengebaut ist, wobei das Innenteil (4) an dessen Trennspalt (5) zum Außenteil (2) zwei voneinander beabstandete oder sich gegenüberliegende Öffnungen (6,7) für Koppelmittel besitzt, weiche Öffnungen (6,7) bei einer Nockenstellung zu je einer weiteren Öffnung (10,11) für Koppelmittel im Außenteil (2) fluchten und wobei die Koppelmittel derartig ausgebildet und angeordnet sind, daß bei Kopplung je eines auf einer Koppelseite (12,13) den Trennspalt (5) derartig übergreift, daß es gleichzeitig in der Öffnung (10,6) des Außenund Innenteils (2,4) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Entkoppelstellung der Koppelmittel (14,15) ein axialer Leer weg des Koppelmittels (15) auf der einen Koppelseite (12) bis zur Kopplung groß und der axiale Leerweg des Koppelmittels (14) auf der anderen Kop pelseite (13) bis zur Kopplung klein ausgelegt ist.
2. Nockenfolger oder Abstützelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kopplung der Koppelmittel (14,15) ein radiales Spiels, allein oder gemeinsam mit ei ner Toleranz des radialen Spiels, des Koppelmittels (15) auf der einen Kop pelseite (12) in bezug auf dessen Öffnung (10) groß und auf der anderen Koppelseite (13) in bezug auf dessen Öffnung (7) klein ausgebildet ist.
3. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 1oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Öffnungen (6,7, 10,11) als Bohrungen sowie die Koppelmittel (15,14) als kolbenartige Schieber ausgebildet sind.
4. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß in die Öffnungen (11,6 und 7), in welchen die Koppelmittel (14,15) im Entkoppelfall verlaufen, hülsenartige Körper (21,19) eingebaut sind, innerhalb deren Bohrungen (22,20) die Koppelmittel (14,15) unmit telbar angeordnet sind.
5. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Außenteil (2) ringförmig ausgebildet ist, wobei in dessen Bohrung (3) das Innenteil (4) verläuft.
6. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß nur ein Rand (9) der Öffnung (7) für das Koppelmittel (14) auf der anderen Koppelseite (13), in welche Öffnung (7) das Koppelmittel (14) bei Kopplung penetriert, als Planfläche hergestellt ist.
7. Nockenfolger oder Abstützelement nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberpaket bestehend aus insgesamt zwei Koppelmitteln (14,15) eingesetzt ist, wobei die Öffnungen (6,7) im Innenteil (4) zu einer Durchgangsbohrung vereinigt sind, innerhalb derer sich das eine Koppelmittel (15) zumindest nahezu über dessen ge samte Länge erstreckt, wobei das andere Koppelmittel (14) in die Öffnung (11) der anderen Koppelseite (13) eingebaut ist und radial innen eine balli ge Stirnseite (17) als Kontaktfläche für eine Stirnfläche (16) am einen Kop pelmittel (15) im Innenteil (4) hat und wobei die Stirnseite (17) an der Stirn fläche (16) im Entkoppelfall während der einen Nockenstellung anliegt.
8. Nockenfolger oder Abstützelement nach Anspruch 1,2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Nockenstellung durch einen Grundkreis kontakt des Nockens oder der Nocken determiniert ist.
Description:
Bezeichnung der Erfindung Schaltbarer Nockenfolger oder schaltbares Abstützelement eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Nockenfolger oder ein schaltbares Ab- stützelement eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenteil, welches mit einem in Nockenhubrichtung zu diesem relativ beweglichen In- nenteil zusammengebaut ist, wobei das Innenteil an dessen Trennspalt zum Außenteil zwei voneinander beabstandete oder sich gegenüberliegende Öff- nungen für Koppelmittel besitzt, welche Öffnungen bei einer Nockenstellung zu je einer weiteren Öffnung für Koppelmittel im Außenteil fluchten und wobei die Koppelmittel derartig ausgebildet und angeordnet sind, daß bei Kopplung je eines auf einer Koppelseite den Trennspalt derartig übergreift, daß es gleich- zeitig in der Öffnung des Außen-und Innenteils verläuft.

Hintergrund der Erfindung Ein derartiger Nockenfolger, hier als schaltbarer Tassenstößel ausgebildet, ist aus der DE 198 01 701 A1 vorbekannt. Nachteilig ist es bei diesem, daß des- sen zwei Koppelseiten äußerst genau hinsichtlich der Leerwege der beiden Koppelmittel sowie des radialen Spiels und einer Spieltoleranz gefertigt werden müssen. Gleichfalls werden nur geringste Formabweichungen zugelassen.

Somit liegt ein schaltbarer Nockenfolger vor, welcher zum einen relativ komplex aufgebaut ist und somit hohe Fertigungskosten verursacht. Zum anderen steigt durch die zweifache Genauigkeit das Systemrisiko an den Koppelseiten.

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

Zusammenfassung der Erfindung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeich- nungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Demnach soll in einer Entkoppelstellung der Koppelmittel ein axialer Leerweg des Koppelmittels auf der einen Koppel- seite bis zur Kopplung groß und der axiale Leerweg des Koppelmittels auf der anderen Koppelseite bis zur Kopplung klein ausgelegt sein.

Alternativ hierzu bzw. gemeinsam mit den vorgenannten Maßnahmen ist es weiterer Gegenstand der Erfindung, daß bei der Kopplung der Koppelmittel ein radiales Spiel, allein oder gemeinsam mit einer Toleranz des radialen Spiels, des Koppelmittels auf der einen Koppelseite in Bezug auf dessen Öffnung groß und auf der anderen Koppelseite klein ausgebildet ist.

Somit wird der vorher genannte Fertigungsaufwand nur noch an einer Koppel- seite betrieben, wohingegen die andere Koppelseite hinsichtlich des axialen Leerwegs bzw. radialen Spiels entfeinert ist. Der Fertigungsaufwand und die Kosten lassen sich somit drastisch senken, ohne nennenswerte Beeinflussung der Eigenschaften des Nockenfolgers oder Abstützelements.

Somit ist, bezogen auf die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1, die Kopplung so ausgelegt, daß stets zuerst das Koppelmittel der anderen, feintolerierten Koppelseite in der entsprechenden Öffnung verläuft. Der bisher denkbare mögliche negative Effekt einer Fehischaltung, beispielsweise bei nicht genügend ausgefahrenem Koppelmittel trotz ausgelöstem Koppelbefehl, mit dem Ergebnis des Herausrutschens des Koppelmittels und einer starken

Überlastung der tragenden Bauteile, ist nicht mehr möglich. Definiert trägt so- mit zuerst das Koppelmittel auf der anderen Koppelseite und anschließend nach ausgelöstem Koppelbefehl erst das Koppelmittel der einen Koppelseite.

Im Falle von rotationssymmetrischen Nockenfolgern wie Tassenstößeln, Rol- lenstößeln bzw. von rotationssymmetrischen Abstützelementen beläßt man gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung zumindest einen Rand der Öffnung auf der einen, grobtolerierten Koppelseite einfach zylindrisch. Der Rand für das Koppelmittel auf der anderen, feintolerierten Koppelseite kann vorschlagsgemäß abgeflacht ausgeführt werden, muß jedoch nicht. So werden hier wiederum Fertigungskosten für das Anfertigen einer Planfläche zumindest an einer Koppelseite eingespart. Auf der anderen Koppelseite erfolgt bei Appli- zierung der Planfläche und ausreichendem Verfahrweg des entsprechenden Koppelmittels, über den Rand der vorgelagerten Öffnung hinweg, sofort ein allumfassendes Umschließen des Koppelmittels mit hervorragenden Trageei- genschaften.

Wird, wie oben genannt, auch das radiale Spiel, beispielsweise gemeinsam mit einer Toleranz des radialen Spiels des Koppelmittels, auf der einen Koppel- seite groß und auf der anderen Koppelseite klein ausgelegt, ist ein weiterer Beitrag in Richtung Minimierung der Fertigungskosten geleistet. Das Spiel wird hier als Leerweg des Koppelmittels in seiner Öffnung (Nockenhubrichtung) betrachtet. Sobald jedoch das geringe radiale Spiel an der"feinen"Koppelseite überwunden ist, erfolgt eine gewünschte Hubübertragung. Somit ist das radiale Spiel an der gröber tolerierten Koppelseite nicht maßgebend. Dieses bewirkt lediglich eine geringfügig höhere Verkippung des Außen-zum Innenteils, wel- che akzeptabel ist.

Der Schutzbereich der Erfindung bezieht sich insbesondere auf schaltbare Nockenfolger wie den genannten Tassenstößel, jedoch auch auf Rollen-bzw.

Pilzstößel zur Beaufschlagung von Stößelstangen, auf hebelartige Nockenfol- ger, auf Schaltbrücken zur Beaufschlagung mehrerer gleichwirkender Gas-

wechselventile und auf schaltbare Abstützelemente, sofern ein zweiseitiger Koppelmechanismus verwendet wird.

Auch bezieht sich der Schutzbereich der Erfindung auf schaltbare Ventiltriebs- glieder bei denen nicht ein Schieberpaket gleichgerichtet bewegt wird, sondern bei denen zwei gleichartige Koppelmittel appliziert sind, beispielsweise im In- enteil, und radial nach außen über den Trennspalt hinweg für den Kop- pelzweck verlagert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich darauf, daß die Öffnungen als Bohrung und die Koppelmittel als kolbenartige Schieber ausgebildet sind. Denkbar sind jedoch auch weitere Ausgestaltungen der Öff- nungen wie mehrkantartige, wobei sich dem Fachmann an dieser Stelle eben- falls eine Vielzahl von Koppelmitteln anstelle der Schieber erschließen. So ist beispielsweise auch an Keile, Kugeln u. ä. gedacht.

Aufgrund der separaten Hülsen gemäß einem weiteren Unteranspruch erübrigt sich eine aufwändige Feinbearbeitung der Laufbahnen für die Koppelmittel am Nockenfolger selbst.

In Konkretisierung der Erfindung ist ausgeführt, das Außenteil ringförmig aus- zubilden und in dessen Bohrung das Innenteil zu applizieren. Es ist jedoch klar, daß der Schutzbereich dieser Erfindung sich nicht nur auf rotationssymmetri- sche Nockenfolger bzw. Abstützelemente bezieht. So können auch nebenein- anderliegende Nockenfolgerteile wie Hebel vorgesehen sein.

Als bevorzugte Nockenstellung zur Verlagerung der Koppelmittel ist ein Grund- kreiskontakt des oder der zugeordneten Nocken vorgesehen. Denkbar sind jedoch auch andere Hubstellungen.

Die Öffnungen im Außenteil für die Koppelmittel liegen sich bevorzugterweise diametral gegenüber. Vorgesehen ist jedoch auch eine in Umfangs-oder Hö- henrichtung versetzte Positionierung dieser. Auch ist es möglich, die Öffnung

im Innenteil nicht als Durchgangsbohrung zu fertigen, sondern Sackbohrungen zu applizieren.

Schließlich kann es auch vorgesehen sein, auf die Anflachung des einen Ran- des zu verzichten, sofern das entsprechende Koppelmittel verdrehgesichert in seiner Öffnung geführt ist und stirnseitig, d. h. in Koppelrichtung, von seiner Geometrie her komplementär zur gegenüberliegenden Fläche ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erklärt. Es zeigen : Figur 1 einen Längsschnitt durch einen als Tassenstößel ausgebildeten schaltbaren Nockenfolger im Bodenbereich und Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Figur 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Zum Aufbau : Der Nockenfolger 1, wie in beiden Figuren offenbart, besteht aus einem zylin- drischen Außenteil 2, in dessen Bohrung 3 ein hierzu relativ axial bewegliches Innenteil 4 eingebaut ist. Zwischen dem Innen-und dem Außenteil 4,2 verläuft ein ringförmiger Trennspalt 5. Das Innenteil 4 hat zwei sich diametral gegen- überliegende Öffnungen 6,7, die zu einer Durchgangsbohrung verbunden sind. Beide Öffnungen 6,7 haben einen Rand 8,9. Den Rändern 8,9 liegt in einer Nockenstellung (hier Grundkreisdurchlauf) je eine weitere Öffnung 10,11 für später zu erläuternde Koppelmittel fluchtend gegenüber. Die Öffnung 10 auf einer Koppelseite 12 weist im Entkoppeizustand kein Koppelmittel auf, wohin- gegen in der Öffnung 11 auf einer anderen Koppelseite 13 ein als kolbenartiger Schieber ausgebildetes Koppelmittel 14 positioniert ist.

Im Innenteil 4 ist ein als kolbenartiger Schieber ausgebildetes Koppelmittel 15 angeordnet. Es ist zu erkennen, daß das Koppelmittel 15 mit seiner einen Stirnfläche 16 unmittelbar an einer balligen Stirnseite 17 des anderen Koppel- mittels 14 im hier gezeigten Entkoppelzustand (bei Nockengrundkreisdurchlauf) anliegt. Im Bereich der einen Koppelseite 12 hingegen ist eine weitere Stirnflä- che 18 des Koppelmittels 15 beabstandet zum Trennspalt 5 ausgebildet.

Des weiteren kann sich der Fachmann den Figuren entnehmen, daß in den zu einer Durchgangsbohrung verbundenen Öffnungen 6,7 des Innenelements 4 ein hülsenartiger Körper 19 eingebaut ist, innerhalb dessen Bohrung 20 das Koppelmittel 15 unmittelbar verläuft. Gleichfalls hat die Öffnung 11 auf der an- deren Koppelseite 13 für das Koppelmittel 14 ebenfalls einen hülsenartigen Körper 21, innerhalb dessen Bohrung 22 das Koppelmittel 14 unmittelbar ver- läuft. Der Rand 9 am hülsenartigen Körper 19 umschließt, bei ausreichender Koppelbewegung des Koppelmittels 14 in die Öffnung 7, ringförmig und somit allumfassend das Koppelmittel 14. Auf der gegenüberliegenden einen Koppel- seite 12 hingegen ist dieser Vorteil nicht gegeben ; dies kann jedoch, wie nachfolgend erläutert wird, ohne weiteres hingenommen werden.

Zur Funktion : Es ist aus beiden Figuren ersichtlich, daß in der hier gezeigten Entkoppelstel- lung der Koppelmittel 14,15, welche als Schieberpaket fluchtend hintereinan- der liegen, ein Leerweg des Koppelmittels 15 auf der einen Koppelseite 12 bis zur Kopplung in die Öffnung 10 deutlich größer ist, als derjenige des Koppel- mittels 14 auf der anderen Koppelseite 13 bis zum sicheren Einfahren über den Rand 9 und den Trennspalt 5 hinweg in die Öffnung 7 des Innenteils 4. Somit trägt auf jeden Fall zuerst die andere Koppelseite 13, bevor ein sicherer Kop- pelvorgang auf der einen Koppelseite 12 realisiert ist. Mit anderen Worten ge- sagt ist der Weg, welchen die Koppelmittel 14,15 im gewünschten Koppelfall zurücklegen, so ausgelegt, daß stets zuerst das Koppelmittel 14 auf der hin- sichtlich des axialen Leerweges feintolerierten anderen Koppelseite 13 trägt,

Die deutlich gröber tolerierte eine Koppelseite 12 koppelt erst später. Es ist niemals möglich, daß zuerst die"grobe", am Rand der Öffnung 10 zylindrisch gekrümmte, eine Koppelseite 12 zuerst trägt. Da somit zuerst die präzise, an- dere Koppelseite 13 gekoppelt ist, welche in den optional flachen Rand 9 der Öffnung 7 verlagert wird, kann es nicht mehr dazu kommen, daß das Koppel- mittel 15 aus dem nur zylindrischen Rand der Öffnung 10 mit den lediglich ge- ring tragenden Kanten herausrutscht.

Somit ist ohne separate Maßnahmen ein erhöhte Bauteilbelastung an diskreten Stellen der Koppelmittel 14,15 vermieden. Dadurch, daß nur die andere Kop- pelseite 13 hinsichtlich des axialen Leerweges präzise ausgelegt ist, lassen sich die Fertigungskosten und auch das Systemrisiko im Koppelmechanismus drastisch senken. Zum anderen sinkt auch die Komplexität des Aufbaus.

Des weiteren kann auch ein radiales Spiel bzw. eine Toleranz des radialen Spiels des Koppelmittels 14 auf der anderen Koppelseite 13 präzise ausgelegt sein, wohingegen ein radiales Spiel bzw. eine Spieltoleranz für das Koppel- mittel 15 auf der einen Koppelseite 12 grob ausgelegt ist. Wahlweise kann auch die Formabweichung wie vorgenannt gestaltet werden. Die gröbere Aus- legung des radialen Spiels auf der einen Koppelseite 12 bewirkt bei Kopplung eine lediglich geringfügig höhere Verkippung des Außen-zum Innenteils 2,4.

Das radiale Spiel wird von der anderen, feintolerierten Koppelseite 13 be- stimmt. Somit erfolgt eine Hubübertragung sofort, wenn das Koppelmittel 14 auf der feintolerierten anderen Koppelseite 13 seinen sehr minimalen Leerweg in nockenferne Richtung innerhalb der Öffnung 7 des Innenteils 4 zurückgelegt hat.

Bezugszahlenliste 1 Nockenfolger 2 Außenteil 3 Bohrung 4 Innenteil 5 Trennspalt 6 Öffnung 7 Öffnung 8 Rand 9 Rand 10 Öffnung 11 Öffnung 12 Koppelseite 13 Koppelseite 14 Koppelmittel 15 Koppelmittel 16 Stirnfläche 17 Stirnseite 18 Stirnfläche 19 Körper 20 Bohrung 21 Körper 22 Bohrung