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Title:
SWITCHING ELEMENT FOR A VALVE GEAR OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/067037
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching element (1) for a valve gear of an internal combustion engine, preferably for shutting off valves. Said valve comprises an external part (2), in addition to an internal element (5) that can be axially displaced in the bore (3) of said external part, said external part (2) and internal element (5) having at least one respective recess (7, 8) that lie in alignment with and at an axial distance from one another in a relative position that is achieved by a lost motion spring (6). In one of the recesses, coupling means (9), which are used for coupling the internal element (5) to the external part (2) in said relative position and which can be displaced in the direction of the other recess, are allocated to one another. Two pistons (10) are provided as the coupling means (9), said pistons running in the recess (8) that is configured as a radial bore of the internal element (5) and lying diametrically opposite one another. The recess (7) of the external part (2) is configured as an annular groove (16) in the bore (3) of said part and sections of the underside (17) of the pistons (10), which faces away from the cams, have a flat transversal surface (14), originating from the radially external front face (13) of said underside and acting as a contact area for a facing annular surface (15) of the annular groove (16). The pistons (10) are guided in the internal element (5) by means of an anti-torsion mechanism (19). The invention provides a switching element (1) that comprises a simply constructed coupling mechanism, which creates negligible stress on the components.

Inventors:
GEYER NORBERT (DE)
SAILER PETER (DE)
SCHNELL OLIVER (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/014431
Publication Date:
August 14, 2003
Filing Date:
December 18, 2002
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
GEYER NORBERT (DE)
SAILER PETER (DE)
SCHNELL OLIVER (DE)
International Classes:
F01L1/14; F01L1/245; F01L13/00; (IPC1-7): F01L13/00; F01L1/14; F01L1/24
Foreign References:
EP1149989A12001-10-31
US20020014217A12002-02-07
US20020046718A12002-04-25
DE19915531A12000-10-12
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schaltelement (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise zur Ventilabschaltung, mit einem Außenteil (2) sowie einem in dessen Bohrung (3) axial beweglichen Innenelement (5), wobei das Außenteil (2) und das In nenelement (5) in einer durch eine LostMotionFeder (6) erzielten axial ent fernten Relativstellung wenigstens je eine zueinander fluchtende Aufnahme (7, 8) besitzen und in einer der Aufnahmen in Richtung zur anderen Aufnahme verschiebliche Koppelmittel (9) zur Kopplung des Innenelements (5) mit dem Außenteil (2) bei der Relativstellung zueinander appliziert sind, dadurch ge kennzeichnet, daß als Koppelmittel (9) zwei Kolben (10) vorgesehen sind, welche in der als Radialbohrung ausgebildeten Aufnahme (8) des Innenele ments (5) verlaufen und sich dort diametral gegenüberliegen, wobei die Auf nahme (7) des Außenteils (2) als Ringnut (16) in dessen Bohrung (3) gefertigt ist und die Kolben (10) an ihrer nockenfernen Unterseite (17), ausgehend von ihrer radial äußeren Stirnfläche (13), abschnittsweise eine plane Querfläche (14) als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche (15) der Ringnut (16) aufweisen und wobei die Kolben (10) über eine Verdrehsicherung (19) im In nenelement (5) geführt sind.
2. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver drehsicherung (19) über ein Ringteil wie einen Sprengring realisiert ist, wel cher in einer Ringnut (20) an einem Außenmantel (4) des Innenelements (5) verläuft und auf einer derartigen Höhe angeordnet ist, daß er die plane Querfläche (14) der Kolben (10) untergreift.
3. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (8) im Innenelement (5) einen Anschlag (12) für radial innere Stirnflächen der Kolben (10) hat, welcher Anschlag (12) mittig positioniert ist.
4. Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf nahme (8) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, wobei als Anschlag (12) entweder ein Ringteil wie ein Sprengring vorgesehen ist, welcher in der Durchgangsbohrung gehalten ist, oder ein orthogonal in die Durchgangs bohrung ragendes Bauteil (21) wie ein Stift verwendet ist.
5. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Stirnfläche (13) der Kolben (10), zumindest im Kantenbereich (22) zur Querfläche (14), eine zu der Bohrung (3) des Innenelements (5) korre lierende Krümmung hat.
6. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Querfläche (14) mit der Unterseite (17) verbindende Stirnseite (18) der Kolben (10) eine zu der Bohrung (3) des Innenelements (5) korrelieren de Krümmung hat bzw. dachartig abgeschrägt in Unteransicht ausgebildet ist.
7. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (1) als Nockenfolger in einem Stößelstangentrieb hergestellt ist.
Description:
Bezeichnung der Erfindung Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Schaltelement für einen Ventiltrieb einer Brennkraftma- schine, vorzugsweise zur Ventilabschaltung, mit einem Außenteil sowie einem in dessen Bohrung axial beweglichen Innenelement, wobei das Außenteil und das Innenelement in einer durch eine Lost-Motion-Feder erzielten axial entfernten Re- lativstellung wenigstens je eine zueinander fluchtende Aufnahme besitzen und in einer der Aufnahmen in Richtung zur anderen Aufnahme verschiebliche Koppel- mittel zur Kopplung des Innenelements mit dem Außenteil bei der Relativstellung zueinander appliziert sind.

Hintergrund der Erfindung Ein derartiges Schaltelement, hier als Nockenfolger in einem Stößelstangen- trieb ausgebildet, ist aus der DE 199 15 531 vorbekannt. Nachteilig ist es bei diesem, dass als Koppelmittel lediglich ein Kolben vorgesehen ist. Dem Fach- mann ist klar, dass aufgrund der Ein-Kolben-Kopplung eine erhöhte Bauteile- lastung im Koppelbereich vorliegt. Auch besteht eine relativ große Kippgefahr

des Innenelements gegenüber dem Außenteil. Nachteilig ist es auch, dass als Aufnahme, in welche der Kolben als Koppelmittel einfährt, eine Bohrung vorge- sehen ist. Hier kann es, aufgrund der speziellen Durchdringung der Körper, bei ungenügend ausgefahrenem Koppelmittel zu einer äußerst unerwünschten Kantenbelastung kommen.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schaltelement der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als Koppelmittel zwei Kolben vorgesehen sind, welche in der als Radialbohrung ausgebildeten Auf- nahme des Innenelements verlaufen und sich dort diametral gegenüberliegen, wobei die Aufnahme des Außenteils als Ringnut in dessen Bohrung gefertigt ist und die Kolben an ihrer nockenfernen Unterseite, ausgehend von ihrer radial äu- ßeren Stirnfläche, abschnittsweise eine plane Querfläche als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche der Ringnut aufweisen und wobei die Kolben über eine Verdrehsicherung im Innenelement geführt sind.

Hierdurch ist ein Schaltelement mit einem sehr sicheren Koppelmechanismus ge- schaffen. Die Bauteilbelastung ist durch die Zwei-Kolben-Verriegelung drastisch reduziert, ebenfalls die Kippneigung. Zum anderen ist festzuhalten, dass aufgrund der als umlaufende Ringnut ausgebildeten Aufnahme im Außenteil eine einfach zu fertigende Koppelöffnung vorliegt. Die Kolben haben erfindungsgemäß an ihrer Unterseite eine plane Querfläche als Kontaktbereich zu der Ringnut, so dass hier die Flächenpressung drastisch reduziert ist. Mit anderen Worten gesagt gelingt es aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen, den Nockenhub über sehr große

tragende Flächen auf das Innenteil zu übertragen. Gegebenenfalls können auch mehr als zwei Koppelmittel im Innenelement angeordnet werden, vorzugsweise sollen diese dann symmetrisch verteilt sein.

Damit stets die plane Querfläche in Kontakt zu der Ringfläche der Ringnut ist, sind die Kolben über eine einfache Verdrehsicherung gegenüber ihrer Aufnahme fixiert.

Hier ist in Konkretisierung der Erfindung beispielsweise an einen das Innenele- ment umschließenden Sprengring gedacht, auf welchem die Querfläche der Kol- ben im Aufnahmebereich aufliegt. Selbstverständlich können die Kolben auch selbst durch Anflachungen oder Feder-Nut-Ausgestaltungen in ihrer Aufnahme verdrehgesichert werden.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, im Innenelement einen An- schlag für die Kolben vorzusehen. Dieser ist mittig angeordnet, so dass beide Kol- ben stets einen gleichen Verfahrweg radial nach außen besitzen.

Vorzugsweise ist die Radialbohrung im Innenelement als Durchgangsbohrung gefertigt. Denkbar ist jedoch auch eine abgesetzte bzw. gestufte Ausbildung, so dass auf den vorgenannten Sprengring oder ein ähnliches Mittel verzichtet werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die radial äußere Stirnfläche der Kolben, zumin- dest im Kantenbereich zur Querfläche, eine zu der Bohrung des Innenelements korrelierende Krümmung aufweist. Somit ist auch schon beim geringsten Überfah- ren der Kolben in die Ringnut des Außenteils ein guter Tragebereich geschaffen.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich dar- auf, dass eine die Querfläche mit der Unterseite verbindende Stirnseite der Kolben eine zu der Bohrung des Innenelements korrelierende Krümmung hat bzw. dach- artig abgeschrägt ist. Somit ist klar, dass über diese einfachen Maßnahmen die Kolben radial sehr weit in die Ringnut im Koppelfall ausfahren können und sich somit ein hervorragendes Tragbild ergibt.

Der Schutzbereich dieser Erfindung bezieht sich ausdrücklich auf alle Arten von Schaltelementen in Ventiltrieben wie Nockenfolger in Stößelstangentrieben, Ab- stützelemente für Schlepphebel, Tassenstößel etc.

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

Es zeigen : Figur 1 einen Längsschnitt durch ein als Rollenstößel ausgebildetes Schaltelement, Figur 2 einen um 90° gedrehten Teillängsschnitt nach Figur 1, Figur 3 einen ähnlichen Teillängsschnitt wie Figur 2, Figur 4 eine Unteransicht auf einen Kolben als Koppelmittel, Figur 5 den Kolben im Querschnitt und Figuren 6,7 alternative Ausgestaltungen zu denen nach Figur 4 und 5.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Die Figuren 1-3 offenbaren ein Schaltelement 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Dieses ist hier als Rollenstößel für einen Stößelstangen- trieb ausgebildet. Es besteht aus einem Außenteil 2, in dessen Bohrung 3 mit seinem Außenmantel 4 ein axial bewegliches Innenelement 5 verläuft. Das Außenteil 2 und das Innenelement 5 sind durch eine nicht näher zu erläuternde Lost-Motion-Feder 6 voneinander weg beaufschlagt.

In der zeichnerisch dargestellten axial voneinander entfernten Position des Außenteils 2 zum Innenelement 5 fluchten deren Aufnahmen 7,8 zueinander.

Die Aufnahme 7 des Außenteils 2 ist als umlaufende Ringnut gefertigt. Die Aufnahme 8 im Innenelement 5 hingegen ist als radial verlaufende Durch- gangsbohrung gefertigt. Ein bogensehnenartiger bzw. windschiefer Verlauf ist ebenfalls denkbar.

In der Aufnahme 8 des Innenelements 5 sind zwei sich diametral gegenüber- liegende Koppelmittel 9 angeordnet. Diese sind hier als Kolben 10 ausgebildet und durch ein Druckfedermittel 11 voneinander weg beaufschlagt. Mittig in der Aufnahme 8 ist ein Anschlag 12 für die Kolben 10 geschaffen. Dieser ist als Ringteil wie ein Sprengring ausgebildet. Somit ist in einer Entkoppelposition der Kolben 10 stets deren mittige Lage und somit gleicher Verfahrweg garan- tiert.

Die Kolben 10 haben, wie näher aus den Figuren 4-7 hervorgeht, ausgehend von ihrer radial äußeren Stirnfläche13, abschnittsweise eine plane Querfläche 14. Diese dient als Kontaktbereich zu einer zugewandten Ringfläche 15 (siehe Figuren 1-3) der als Ringnut 16 ausgebildeten Aufnahme 7. Wie ersichtlich, ist die Koppelöffnung im Außenteil 2 umlaufend ausgebildet, was beispielsweise fertigungstechnische Vorteile hat.

Die Stirnfläche 13 der Kolben 10 kann, wie in Figur 4 gezeigt, ebenso wie die Bohrung 3 des Außenteils 2 gekrümmt sein. Somit kommt es sofort nach Ein- fahren der Kolben 10 in die Ringnut 16 zu einem guten Tragbild. Sogenannte Kantenträger werden wirksam vermieden.

Auch ist es vorgesehen, wie aus den Figuren 4,6 ersichtlich, eine die Querflä- che 14 mit einer nockenfernen Unterseite 17 verbindende Stirnseite 18 der Kolben 10 ebenfalls mit einer zu der Bohrung 3 des Außenteils 2 korrelieren- den Krümmung zu versehen bzw. wie in Figur 6 gezeigt, dachartig abzuschrä- gen.

Da die Querflächen 14 der Kolben 10 stets der Ringfläche 15 der Ringnut 16 im Außenteil 2 zugewandt sein müssen, ist eine einfache Verdrehsicherung 19 für die Kolben 10 vorgesehen (s. Fig. 2). Diese besteht aus einem Ringteil wie einem Sprengring, welcher in einer Ringnut 20 am Außenmantel 4 des In- nenelements 5 angeordnet ist. Dabei verläuft die Verdrehsicherung 19 auf ei- ner derartigen Höhe, dass sie die Querfläche 14 der Kolben 10 untergreift.

Figur 3 zeigt eine alternative Maßnahme des mittigen Anschlags 12 für die Kolben 10. Dieser ist hier als orthogonal in die als Radialbohrung ausgebildete Aufnahme 8 des Innenelements 5 ragendes Bauteil 21 wie ein Stift ausgebildet.

Somit liegt ein Schaltelement 1 vor, welches einen sehr sicheren und einfach aufgebauten Koppelmechanismus besitzt, der nur eine geringe Bauteilbela- stung erzeugt.

Liste der Bezugszahlen 1 Schaltelement 2 Außenteil 3 Bohrung 4 Außenmantel 5 Innenelement 6 Lost-Motion-Feder 7 Aufnahme 8 Aufnahme 9 Koppelmittel 10 Kolben 11 Druckfedermittel 12 Anschlag 13 Stirnfläche 14 Querfläche 15 Ringfläche 16 Ringnut 17 Unterseite 18 Stirnseite 19 Verdrehsicherung 20 Ringteil 21 Bauteil 22 Kantenbereich