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Die
Erfindung betrifft eine schaltbare Abstützvorrichtung für
einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Eine
derartige Abstützvorrichtung, welche zum automatischen
Ausgleich eines Ventilspiels eines Ventiltriebs von Brennkraftmaschinen
dient, ist beispielsweise bereits aus der
DE 102 47 949 A1 als bekannt
zu entnehmen und umfasst ein Außenteil mit einem Führungskanal
sowie ein Innenteil, welches mit geringem Spiel über einen
Längenbereich innerhalb des Führungskanals angeordnet
ist. Das Innenteil ist entlang einer Hauptachse des Führungskanals beweglich
geführt und umfasst seinerseits eine an sich bekannte hydraulische
Spielausgleichseinrichtung zur Abstützung eines Nockenfolgerelements des
Ventiltriebs der Brennkraftmaschine. Das Innenteil wird durch eine
innerhalb des Führungskanals angeordnete Spielausgleichsfeder
mit einer Federkraft beaufschlagt, so dass das Nockenfolgerelement, welches
beispielsweise als Schlepphebel, Kipphebel, Stößelkörper
oder dergleichen ausgebildet sein kann, immer spielfrei an einem
Nocken einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine anliegt. Um gezielt
ein Ventil bzw. einen Zylinder der Brennkraftmaschine zu- oder abschalten
zu können, umfasst die Abstützvorrichtung ein
Verriegelungselement, welches relativ zum Außenteil zwischen
einer Sperrstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist. Als Verriegelungselement
dienen dabei zwei Kolben, deren Bauteilachsen senkrecht gegenüber
der Hauptachse des Führungskanals in einer Radialbohrung des
Innenteils verlaufen. Zwischen den Kolben befindet sich ein Druckfederelement,
mittels welchem die Kolben gegeneinander nach außen gedrückt
werden. In der Freigabestellung werden beide Kolben mit Hilfe eines
Hydraulikmediums gegen die Kraft des Druckfederelements symmetrisch
in das Innenteil bewegt, wodurch die axial geführte Bewegung
des Innenteils freigegeben ist. Als Hydraulikmedium dient üblicherweise
das ohnehin vorhandene Motoröl, welches über eine
Druckumlaufschmierung dem Ventiltrieb zugeführt wird. Auf
diese Weise wird die Übertragung des Nockenhubs auf das
Ventil aufgehoben, so dass die Hubbewegung des Nockens zwar auf
das Nockenfolgerelement übertragen wird, das zugeordnete
Ventil aufgrund eines Einsinkens des Nockenfolgerelements jedoch
geschlossen bleibt. In der Sperrstellung drückt das Druckfederelement
die Kolben durch Durchtritte im Innenteil in eine umlaufende Innennut
des Außenteils und verunmöglicht dadurch eine
Bewegung des Innenteils relativ zum Führungskanal bzw.
zum Außenteil. Die Hubbewegung des Nockens kann somit auf
das Nockenfolgerelement übertragen und das der Abstützvorrichtung
zugeordnete Ventil der Brennkraftmaschine entsprechend betätigt
werden.
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Als
nachteilig an dieser schaltbaren Abstützvorrichtung ist
dabei der Umstand anzusehen, dass die beiden das Verriegelungselement
bildenden Kolben zusammen mit dem zugehörigen Druckfederelement
einen vergleichsweise hohen Bauraumbedarf besitzen, wodurch aufwändige
und kostspielige konstruktive Maßnahmen zur Integration
der Abstützvorrichtung in den Verbrennungsmotor erforderlich
sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine schaltbare Abstützvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen verringerten
Bauraumbedarf besitzt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine schaltbare
Abstützvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Eine
schaltbare Abstützvorrichtung, welche einen verringerten
Bauraumbedarf besitzt, ist erfindungsgemäß dadurch
geschaffen, dass das Verriegelungselement eine Bauteilachse aufweist,
welche in der Sperrstellung außerkoaxial und in der Freigabestellung
zumindest annähernd koaxial zur Hauptachse des Führungskanals
verläuft. Mit anderen Worten verlagert sich die Bauteilachse
des Verriegelungselements beim Bewegen desselben zwischen der Sperr-
und der Freigabestellung im Gegensatz zum Stand der Technik zwischen
einem gegenüber der Hauptachse außerkoaxialen
und einem mit der Hauptachse im Wesentlichen koaxialen Verlauf.
Dadurch entfällt die Notwendigkeit, das Verriegelungselement
mehrteilig ausbilden zu müssen, so dass die gesamte Abstützvorrichtung
wesentlich bauraumsparender ausgebildet und entsprechend einfacher
in einen Verbrennungsmotor integriert werden kann. Zudem entfällt
der konstruktive Aufwand, welcher zum koordinierten Bewegen der
aus dem Stand der Technik bekannten Kolben zwischen der Sperr- und
der Freigabestellung erforderlich ist. Aufgrund der Möglichkeit,
das Verriegelungselement leichter ausbilden zu können,
kann aufgrund der reduzierten bewegten Masse eine verringerte Reaktionszeit
und damit ein schnelleres Schalten der Abstützvorrichtung
gewährleistet werden. Weiterhin wird durch die reduzierte
Komplexität und aufgrund der geringeren Toleranzanforderungen
die Gefahr eines Verkantens beim Bewegen des Verriegelungselements
signifikant gesenkt, wodurch eine erheblich gesteigerte Zuverlässigkeit
der Abstützvorrichtung erzielt wird. Zusätzlich
wird die Führungslänge für das Verriegelungselement
verlängert, wodurch eine weitere Senkung der Verkantungsgefahr
gegeben ist. Ein wesentlicher Vorteil des Verriegelungselements
besteht zudem darin, dass die Abstützvorrichtung beim Anschlagen
auf einem oberen Rand der Abstützvorrichtung einen verringerten
axialen und radialen Bauraumbedarf besitzt, da im Gegensatz zum
Stand der Technik kein axialer Platz für eine interne Nut
zur Sicherstellung der benötigten Führungslänge
benötigt wird. Die Abstützvorrichtung kann demnach
insbesondere mit einem verringerten Außendurchmesser ausgebildet
werden. Der Begriff „außerkoaxial" subsummiert
vorliegend verschiedene Verlaufstypen zwischen der Bauteil- und
der Hauptachse. So meint der Begriff „außerkoaxial"
im Wesentlichen einen achsparallelen Verlauf der Bauteil- und der
Hauptachse. Ebenso ist unter „außerkoaxial" zu
verstehen, dass die Bauteil- und die Hauptachse so verlaufen, dass
sie sich deutlich außerhalb der Abstützvorrichtung
schneiden. Dies bedeutet, dass das Verriegelungselement in der Sperrstellung
leicht geneigt gegenüber dem Führungskanal angeordnet
ist. Schließlich kann der Begriff „außerkoaxial"
auch einen windschiefen Verlauf der Bauteil- und der Hauptachse
zueinander bezeichnen. Auch in diesem Fall ist das Verriegelungselement
in der Sperrstellung gegenüber dem Führungskanal
geneigt angeordnet. Dem Fachmann ist zudem bewusst, dass der Begriff „koaxial"
im Rahmen des technisch Möglichen geringe Winkel- und Abstandsabweichungen
zwischen Bauteil- und Hauptachse mit einschließt. Dabei
kann auch vorgesehen sein, dass das Bewegen des Verriegelungselements
bzw. seiner Bauteilachse zwischen der Sperr- und der Freigabestellung
durch Verschieben und/oder Deformieren des Verriegelungselements
bewerkstelligt wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass eine Mantelkontur des Verriegelungselements in Abhängigkeit
der Schaltstellung zumindest zeit- und bereichsweise korrespondierend
mit einer Kontur des Führungskanals ausgebildet ist. Dadurch
kann eine zuverlässige Abdichtung zwischen beiden Bauteilen
erzielt und beispielsweise das Einsaugen von Luft in ein Hydraulikmedium
beim Bewegen des Innenteils verhindert werden.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass das Verriegelungselement
zumindest abschnittsweise im Querschnitt kreisringsektorförmig
ausgebildet ist. Dies gewährleistet insbesondere in Verbindung mit
einem zylindrischen Führungskanal eine optimale Abdichtung
des Führungskanals sowie eine gleichmäßige
Kraftverteilung über das gesamte Verriegelungselement.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Verriegelungselement mittels eines Hydraulikmediums und/oder
mittels einer mechanischen Schalteinrichtung und/oder mittels einer
pneumatischen Schalteinrichtung und/oder mittels einer elektromagnetischen
Schalteinrichtung zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung
zu bewegen ist. Auf diese Weise kann die Abstützvorrichtung
variabel ausgebildet und einfach an unterschiedliche Ventiltrieb-Ausgestaltungen
angepasst werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Außenteil ein Verdrehsicherungselement, insbesondere
eine Zylinderrolle, umfasst, mittels welchem ein Verdrehen des Außenteils
gegenüber dem Ventiltrieb und/oder ein Verdrehen des Innenteils
gegenüber dem Führungskanal und/oder ein Verdrehen
des Verriegelungselements gegenüber dem Führungskanal
zu verunmöglichen ist. Mit einem derartigen Verdrehsicherungselement
können auf konstruktiv einfache und kostengünstige
Weise definierter Bauteilorientierungen sichergestellt werden.
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Dabei
hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, dass
das Innenteil und/oder das Verriegelungselement eine korrespondierend
mit dem Verdrehsicherungselement ausgebildete Nut umfasst, welche
mit dem Verdrehsicherungselement in Überdeckung zu bringen
ist. Eine derartige Nut stellt eine konstruktiv einfache und kostengünstige Methode
dar, um im Zusammenwirken mit dem Verdrehsicherungselement ein relatives
Verdrehen des Innenteils und/oder des Verriegelungselements zu verunmöglichen,
ohne die Bewegbarkeit des Innenteils entlang des Führungskanals
und/oder die Bewegbarkeit des Verriegelungselement zwischen Sperr-
und Freigabestellung zu behindern.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Innenteil einen Anschlag umfasst, mittels welchem eine
Bewegbarkeit des Innenteils entlang der Hauptachse des Führungskanals
durch Anschlagen am Verdrehsicherungselement begrenzbar ist. Durch
einen derartigen Anschlag kann beispielsweise ein „Herausfallen"
des Innenteils aus dem Führungskanal zuverlässig
verhindert werden. Alternativ oder zusätzlich kann natürlich
mit Hilfe des Anschlags auch die Bewegung des Innenteils in den
Führungskanal hinein begrenzt werden.
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Eine
besonders exakte Bewegung des Verriegelungselements ist dadurch
gewährleistet, dass das Verriegelungselement in einer Außennut
des Innenteils geführt ist. Durch eine derartige Führung wird
zudem ein Verkanten des Verriegelungselements beim Bewegen zwischen
der Sperr- und der Freigabestellung zuverlässig verhindert.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass dem Verriegelungselement
und der Außennut miteinander korrespondierende Anschläge
zugeordnet sind, mittels welchen die Sperrstellung und/oder die Freigabestellung
bestimmt ist. Derartige Anschläge stellen eine robuste,
kostengünstige und konstruktiv einfache Möglichkeit
dar, die Sperrstellung und/oder die Freigabestellung zu definieren
und damit die Bewegbarkeit des Verriegelungselements definiert zu begrenzen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass dem Verriegelungselement ein Federelement zugeordnet ist, gegen
dessen Federkraft das Verriegelungselement aus der Sperrstellung
in die Freigabestellung oder aus der Freigabestellung in die Sperrstellung
bewegbar ist. Mit Hilfe eines derartigen Federelements kann die
Abstützvorrichtung in Abhängigkeit der konstruktiven
Erfordernisse wahlweise die Bewegung des Innenteils entlang der
Hauptachse des Führungskanals drucklos sperren oder drucklos
freigeben.
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Dabei
hat es sich insbesondere als vorteilhaft gezeigt, dass das Federelement
als Blattfeder ausgebildet ist, wobei beide Enden der Blattfeder
vorzugsweise abgebogen sind. Eine Blattfeder erlaubt eine einfache
und kostengünstige Einstellung der Kraft, mit welcher das
Verriegelungselement beaufschlagt werden muss, an die jeweiligen
konstruktiven Gegebenheiten und Erfordernisse. Durch das Abbiegen
der Enden der Blattfeder wird vorteilhafterweise eine reduzierte
Reibung zwischen Verriegelungs- und Federelement und damit eine
geringe Schaltzeit der Abstützvorrichtung gewährleistet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass dem Innenteil eine hydraulische Spielausgleichseinrichtung
zur Abstützung eines Nockenfolgerelements des Ventiltriebs
zugeordnet ist. Mit Hilfe einer derartigen, an sich bekannten Spielausgleichseinrichtung
wird eine zuverlässige Spielfreiheit des Ventiltriebs sichergestellt.
Durch die Zuordnung der Spielausgleichseinrichtung zum Innenteil
wird zudem ein möglichst großer Hub der Abstützvorrichtung
bei möglichst geringer Bauteillänge gewährleistet.
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Dabei
hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, dass
das Verriegelungselement und die Spielausgleichseinrichtung über
ein gemeinsames Leitungssystem mit Hydraulikmedium zu beaufschlagen
sind. Dies erlaubt es, die Abstützvorrichtung einflutig
auszubilden, so dass über eine gemeinsames Leitungssystem
sowohl die Abstützfunktion als auch die Schaltfunktion
der Abstützvorrichtung zu bewerkstelligen sind. Dadurch
kann die Abstützvorrichtung problemlos in bereits bestehenden Ventiltrieben
verwendet und beispielsweise als Nachrüstteil angeboten
werden, da keine Neugestaltung des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine
erforderlich ist.
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Umgekehrt
kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein,
dass das Verriegelungselement über ein zugeordnetes Leitungssystem
mit Hydraulikmedium zu beaufschlagen ist. Eine derartige, gegebenenfalls
zweiflutig ausgebildete Abstützvorrichtung erlaubt aufgrund
der Entkopplung von Abstütz- und Schaltfunktion eine besonders schnelle
und zuverlässige Ansteuerung des schaltbaren Verriegelungselements
bei geringen Druckniveaus.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass das Verriegelungselement
in der Sperrstellung zumindest abschnittsweise auf einer oberen
Randfläche des Außenteils abgestützt
ist. Auf diese Weise können die konstruktiven Anforderungen
an die schaltbare Abstützvorrichtung hinsichtlich geringem Bauraumbedarf
bei gleichzeitig verkipp- und klemmsicherer Bewegung des Verriegelungselements
zwischen Sperr- und Freigabestellung zuverlässig verwirklicht
werden. Durch eine Abstützen des Verriegelungselements
auf der oberen Randfläche des Außenteils ist zudem
sichergestellt, dass das Verriegelungselement nicht im Bereich von
inneren Spielausgleichsfedern angeordnet werden muss, in keiner Stellung
seitlich übersteht oder die Gesamtlänge der Abstützvorrichtung
bestimmt.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement in der Sperrstellung
zumindest abschnittsweise innerhalb einer Innennut des Führungskanals
angeordnet ist. Dies erlaubt zumindest abschnittsweise eine formschlüssige
Abstützung des Verriegelungselementes an der Innennut des
Führungskanals und damit eine mechanisch stabile Sperrung
der Bewegung des Innenteils.
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Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass ein weiteres Verriegelungselement
vorgesehen ist, welches – beispielsweise in der Sperrstellung – an einem
Außenumfang des Verriegelungselements angeordnet ist und
zumindest abschnittsweise innerhalb der Innennut des Führungskanals
angeordnet ist. Ein derartiges weiteres Verriegelungselement erlaubt
eine besonders zuverlässige Verriegelung des Innenteils
gegenüber dem Außenteil, so dass die Abstützvorrichtung
in der Sperrstellung hohe Kräfte aufnehmen kann.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
perspektivische Schrägansicht einer schaltbaren Abstützvorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2a eine
perspektivische Schnittansicht der Abstützvorrichtung entlang
der in 1 repräsentierten Schnittebene IIa-IIa;
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2b eine
perspektivische Schnittansicht der Abstützvorrichtung entlang
der in 1 repräsentierten Schnittebene IIb-IIb;
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3a eine
Schnittansicht der Abstützvorrichtung entlang der in 1 repräsentierten
Schnittebene IIa-IIa, wobei der Hintergrund nicht dargestellt ist;
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3b eine
Schnittansicht der Abstützvorrichtung entlang der in 1 repräsentierten
Schnittebene IIb-IIb, wobei der Hintergrund nicht dargestellt ist;
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4a eine
perspektivische Schrägansichten der Abstützvorrichtung
gemäß 1 bis 3,
wobei sich das Verriegelungselement in der Sperrstellung befindet;
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4b eine
perspektivische Schrägansichten der Abstützvorrichtung
gemäß 4a, wobei sich
das Verriegelungselement in der Freigabestellung befindet;
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4c eine
perspektivische Schrägansichten der Abstützvorrichtung
gemäß 4a und 4b,
wobei sich das Verriegelungselement in der Freigabestellung befindet
und das Innenteil in den Führungskanal bewegt ist;
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5 eine
Schnittansicht der Abstützvorrichtung entlang der in 4c repräsentierten Schnittebene
V-V;
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6 eine
perspektivische Schrägansicht des Außenteils der
Abstützvorrichtung gemäß 1 bis 5;
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7 eine
perspektivische Schrägansicht des Innenteils der Abstützvorrichtung
gemäß 1 bis 5;
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8 eine
perspektivische Schrägansicht des Verriegelungselements
gemäß 1 bis 5;
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9 eine
schematische Schnittaufsicht des Abstützelements entlang
der in 3a repräsentierten
Schnittlinie IX-IX;
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10 eine
perspektivische Schrägansicht der Abstützvorrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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11a eine perspektivische Schnittansicht der Abstützvorrichtung
entlang der in 10 repräsentierten
Schnittebene XIa-XIa;
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11b eine perspektivische Schnittansicht der Abstützvorrichtung
entlang der in 10 repräsentierten
Schnittebene XIb-XIb;
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12a eine Schnittansicht der Abstützvorrichtung
entlang der in 10 repräsentierten Schnittebene
XIa-XIa, wobei sich das Verriegelungselement in der Sperrstellung
befindet;
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12b eine Schnittansicht der Abstützvorrichtung
entlang der in 10 repräsentierten Schnittebene
XIb-XIb;
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13 eine
Schnittansicht der Abstützvorrichtung gemäß 12a und b, wobei sich das Verriegelungselement
in der Freigabestellung befindet und das Innenteil in den Führungskanal
hinein bewegt ist;
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14 eine
schematische Schnittaufsicht des Abstützelements entlang
der in 12a repräsentierten
Schnittlinie XIV-XIV;
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15 eine
perspektivische Schrägansicht des Innenteils der Abstützvorrichtung
gemäß 10 bis 13;
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16a eine schematische Perspektivansicht der Abstützvorrichtung
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
wobei sich zwei Verriegelungselemente in der Sperrstellung befinden;
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16b eine schematische Perspektivansicht der Abstützvorrichtung
gemäß 16a,
wobei sich die Verriegelungselemente in der Freigabestellung befinden;
und
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16c eine schematische Perspektivansicht der Abstützvorrichtung
gemäß 16a und 16b, wobei sich die Verriegelungselemente in der
Freigabestellung befindet und das Innenteil in den Führungskanal
hinein bewegt ist.
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1 zeigt
eine perspektivische Schrägansicht einer schaltbaren Abstützvorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Abstützvorrichtung umfasst dabei ein Außenteil 10 mit
einem im Wesentlichen zylindrischen Führungskanal 12,
innerhalb welchem ein Innenteil 14 über einen
Längenbereich angeordnet und entlang einer Hauptachse H schiebegeführt
bewegbar ist. Das Innenteil 14 umfasst eine waagrecht gegenüber
der Hauptachse H angeordnete Außennut 16 (s. 7),
in welcher ein zwischen einer Sperr- und einer Freigabestellung gleitend
bewegbares Verriegelungselement 18 geführt ist
(s. 9). Das Verriegelungselement 18 umfasst
eine Bauteilachse B, welche in der gezeigten Sperrstellung achsparallel
zur Hauptachse H des Führungskanals verläuft.
Dem Verriegelungselement 18 ist dabei eine Blattfeder 19 zugeordnet,
durch deren Federkraft das Verriegelungselement 18 aus
der Freigabestellung (s. 4b) in
die gezeigte Sperrstellung bewegt wird. Die Abstützvorrichtung
wird dadurch im vorliegenden Beispiel drucklos verriegelt. Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement 18 durch
die Kraft der Blattfeder 19 aus der Sperrstellung in die
Freigabestellung gedrückt wird und die Abstützvorrichtung
damit drucklos entriegelt wird.
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Das
Verriegelungselement 18 ist in der gezeigten Sperrstellung
abschnittsweise auf einer oberen Randfläche 20 des
Außenteils 10 abgestützt und verunmöglicht
dadurch eine Bewegung des Innenteils 14 in den Führungskanal 12 hinein.
Dem Innenteil 14 trägt eine an sich bekannte hydraulische
Spielausgleichseinrichtung 22 zur einendigen Abstützung eines
Nockenfolgerelements eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine
(nicht abgebildet). Das Innenteil 14 ist durch innerhalb
des Außenteils angeordnete Kegelfedern 24a, b
mit einer Kraft beaufschlagt. Das Außenteil 10 umfasst
ein als Zylinderrolle ausgebildetes Verdrehsicherungselement 26,
welches durch die Seitenwand des Außenteils 10 eingepresst
ist und gleichzeitig als Längsanschlag für das
Innenteil 14 fungiert (s. 3a). Das
Verdrehsicherungselement 26 verunmöglicht dabei
ein Verdrehen der Abstützvorrichtung gegenüber
einem Gehäuse des Ventiltriebs (nicht abgebildet) sowie
ein Verdrehen des Außenteils 10 gegenüber
dem Innenteil 14 sowie dem Verriegelungselement 18.
Zu diesem Zweck umfasst das Innenteil 14 eine in Bewegungsrichtung verlaufende
Nut, welche mit dem Verdrehsicherungselement 26 in Überdeckung
zu bringen ist. Das Verriegelungselement 18, welches im
Querschnitt im Wesentlichen kreisringsektorförmig ausgebildet
ist (s. 8), umfasst im Bereich der Blattfeder 19 eine Aussparung,
welche beim Eintauchen des Verriegelungselements 18 in
den Führungskanal 12 ebenfalls mit dem Verdrehsicherungselement 26 in Überdeckung
zu bringen ist. Dabei kann alternativ vorgesehen sein, dass das
Verriegelungselement 18 deformierbar ausgebildet ist und unter
Deformation zwischen der Sperr- und der Freigabestellung zu bewegen
ist. Da das Verriegelungselement 18 nicht innerhalb des
Außenteils 10 bzw. im Bereich der Kegelfedern 24a,
b untergebracht werden muss, kann die Abstützvorrichtung
sehr kompakt ausgebildet werden.
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2a zeigt
eine perspektivische Schnittansicht der Abstützvorrichtung
entlang der in 1 repräsentierten Schnittebene
IIa-IIa. Dabei ist insbesondere der in der Spielausgleichseinrichtung 22 integrierte
Ventilblock 30 erkennbar, welcher beim Ablaufen eines Nockens
dafür sorgt, dass so lange Hydraulikmedium in den Ventilblock 30 nachströmt,
bis die Spielausgleichseinrichtung 22 wieder spielfrei
anliegt. Dadurch wird eine hydraulisch starre Verbindung gewährleistet,
so dass sich die Abstützvorrichtung wie ein starrer Körper
verhält und in der Sperrstellung immer auf das Nockenfolgerelement
drückt. Die Zu- und Abführung des Hydraulikmediums,
bei welchem es sich üblicherweise um das ohnehin vorhandene
Motoröl handelt, erfolgt über entsprechende Bohrungen 32a–g,
wobei das Beaufschlagen des Verriegelungselements 18 mit
Hydraulikmedium und die Versorgung der Spielausgleichseinrichtung 22 im vorliegenden
Beispiel über voneinander getrennte Leitungssysteme 34a,
b (s. 3a, 3b) erfolgt, so
dass die Abstützvorrichtung zweiflutig ausgebildet ist.
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2b zeigt
eine perspektivische Schnittansicht der Abstützvorrichtung
entlang der in 1 repräsentierten Schnittebene
IIb-IIb. Hier sind insbesondere die den beiden Leitungssystemen 34a,
b zugeordneten Bohrungen 32a–g aus einem anderen Blickwinkel
zu erkennen.
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3a zeigt
eine Schnittansicht der Abstützvorrichtung entlang der
in 1 repräsentierten Schnittebene IIa-IIa, wobei
der Hintergrund der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt
ist. Dabei ist insbesondere das Leitungssystem 34a erkennbar,
welches zum Bewegen des Verriegelungselements 18 aus der
Sperr- in die Freigabestellung gegen die Kraft der Blattfeder 19 mit
Hilfe von Hydraulikmedium dient. Das Hydraulikmedium kann dazu über
die Bohrung 32f im Außenteil 10 in das
Leitungssystems 34a des Innenteils 14 geleitet
bzw. aus diesem abgeleitet werden. Ebenfalls erkennbar ist ein dem
Innenteil 14 zugeordneter Anschlag 36, mittels
welchem die Bewegbarkeit des Innenteils 14 im Zusammenwirken mit
dem Verdrehsicherungselement 26 zu begrenzen ist, wodurch
das Innenteil 14 nicht aus dem Führungskanal 12 herausfallen
kann. Das Innenteil 14 liegt zudem mit einem Stützbereich 38 am
Führungskanal 12 an, wodurch sowohl eine Abstützung
des Innenteils 14 als auch eine Abdichtung des Führungskanals 12 gewährleistet
ist. Die Dimensionen des Stützbereichs 38 bzw.
des Führungskanals 12 können dabei derart
aufeinander abgestimmt sein, dass eine durch den Betrieb der Brennkraftmaschine
verursachte Wärmeausdehnung kompensiert werden und überschüssiges
Hydraulikmedium gegebenenfalls in geringen Mengen austreten kann.
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3b zeigt
eine Schnittansicht der Abstützvorrichtung entlang der
in 1 repräsentierten Schnittebene IIb-IIb,
wobei auch hier der Hintergrund nicht dargestellt ist. Hier ist
insbesondere das der Spielausgleichseinrichtung 22 zugeordnete
Leitungssystem 34b erkennbar, über welches durch
die Bohrungen 32e, g im Außenteil 10 Hydraulikmedium
zu- oder abgeführt werden kann. Dadurch wird wie bereits
erwähnt bei sich in der Sperrstellung befindendem Verriegelungselement 18 ein
automatischer Ventilspielausgleich bewerkstelligt.
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4a zeigt
eine perspektivische Schrägansichten der Abstützvorrichtung
gemäß 1 bis 3, wobei
sich das Verriegelungselement 18 in der Sperrstellung befindet.
In Zusammenschau mit 4b, 4c und 9 wird
im Folgenden das Bewegen des Verriegelungselements 18 in
die Freigabestellung und das dadurch bewirkte Abschalten der Abstützvorrichtung
beschrieben werden. Über das Leitungssystem 34a wird
Hydraulikmedium in das Innenteil 12 gedrückt,
wodurch die der Blattfeder 19 gegenüberliegende
Seite des Verriegelungselements 18 gegen deren Kraft beaufschlagt
wird. Wie in 4b zu sehen, wird dadurch das
Verriegelungselement 18 in die dort gezeigte Freigabestellung
bewegt, in welcher die zuvor achsparallel mit der Hauptachse H verlaufende
Bauteilachse B nun koaxial mit der Hauptachse H verläuft.
Mit anderen Worten wird das Verriegelungselement 18 und
damit sein Schwerpunkt quer zur Hauptachse H verschoben, wodurch
die Bewegbarkeit des Innenteils 14 in den Führungskanal 12 hinein
ermöglicht wird, da sich das Verriegelungselement 18 in
der Freigabestellung nicht mehr auf der oberen Randfläche 20 des
Außenteils 10 abstützt. Das Verriegelungselement 18 wird, wie
aus 9 ersichtlich, bei der Bewegung in der Außennut 16 des
Innenteils 14 geführt. 4c zeigt schließlich
das durch die Bewegung des Verriegelungselements 18 in
die Freigabestellung ermöglichte Eintauchen des Innenteils 14 in
den Führungskanal 12, wodurch ein der Abstützvorrichtung
zugeordnetes Ventil (nicht abgebildet) in seiner Schließstellung
verbleibt und damit stillgelegt ist. Beim Bewegen des Innenteils 14 wird
durch Überdeckung der Nut 28 mit dem Verdrehsicherungselement 26 ein
Verdrehen des Innenteils 14 gegenüber dem Führungskanal 12 bzw.
dem Außenteil 10 verunmöglicht, wodurch
die im vorliegenden Beispiel erforderliche Trennung der Leitungssysteme 34a,
b gewährleistet ist. Durch die Anlage des Verriegelungselements 18 an
der Kontur des Führungskanals 12 wird zudem ein Verkanten
oder Verkippen des Innenteils 14 gegenüber dem
Außenteil 10 zuverlässig verhindert und
die gewünschte Abdichtung geschaffen. Die schaltbare Abstützvorrichtung
ermöglich damit die Bereitstellung von Brennkraftmaschinen
mit einem Verbrauchseinsparungs-Potential von 15% und mehr. Dabei
ist zu betonen, dass die Abstützvorrichtung auch bei Hybridtechnik
einsetzbar und problemlos mit anderen Kraftstoffeinsparungstechniken
kombinierbar ist. Wegen der hohen Stückzahlen, in welchen
derartige Abstützvorrichtungen hergestellt und verbaut
werden, wird somit eine signifikante Verbrauchs- und CO2-Reduktion
ermöglicht, ohne dass die Leistung oder Standfestigkeit
der Brennkraftmaschine nachteilig beeinflusst würden.
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5 zeigt
zur weiteren Verdeutlichung eine Schnittansicht der Abstützvorrichtung
entlang der in 4c repräsentierten
Schnittebene V-V, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit
kein Hintergrund dargestellt ist.
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6 zeigt
eine perspektivische Schrägansicht des Außenteils 10 der
Abstützvorrichtung gemäß 1 bis 5.
Dabei ist unter anderem ein Durchtritt 40 erkennbar, durch
welchen das zylinderförmige Verdrehsicherungselement 26 eingepresst werden
kann. Das Außenteil 10 besitzt im Bereich der
unteren Bohrungen 32a, b einen Gehäuseeinzug für
einen Gaswechsel-Kanalfreigang.
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7 zeigt
eine perspektivische Schrägansicht des vorliegend einstückig
ausgebildeten Innenteils 14 der Abstützvorrichtung
gemäß 1 bis 5. Dabei
ist insbesondere die horizontal verlaufende Außennut 16 erkennbar,
in welcher das Verriegelungselement 18 geführt
bewegbar ist. Weiterhin ist die vertikal verlaufende Nut 28 erkennbar,
welche bei montierter Abstützvorrichtung mit dem Verdrehsicherungselement 26 zusammenwirkt.
Ebenfalls sichtbar ist eine Öffnung des Leitungssystems 32e.
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8 zeigt
eine perspektivische Schrägansicht des Verriegelungselements 18 gemäß 1 bis 5.
Dabei ist die vorliegend im Bereich des Schwerpunkts des Verriegelungselements 18 verlaufende
Bauteilachse B erkennbar. Es kann jedoch in Abhängigkeit
der geometrischen Ausgestaltung des Verriegelungselements 18 ebenfalls
vorgesehen sein, dass dessen Bauteilachse B unmittelbar durch den
Schwerpunkt verläuft. Ebenfalls erkennbar ist in zugeordneten
Aufnahmen des Verriegelungselements 18 angeordnete und
vorgespannte Blattfeder 19, an welcher gegebenenfalls Hydraulikmedium
abfließen kann. Die Anordnung des Verriegelungselements 18 am
Innenteil 14 erfolgt beispielsweise durch einfaches Aufclipsen
auf die Außennut 16.
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9 zeigt
eine schematische Schnittaufsicht des Abstützelements entlang
der in 3a repräsentierten
Schnittlinie IX-IX. Der allgemeine Aufbau ist dabei bereits aus
den vorhergehenden Beschreibungen bekannt. Aus der vorliegenden
Abbildung sind dabei insbesondere die getrennten Leitungssysteme 34a,
b erkennbar. Durch die quer zum Bewegungsvektor des Verriegelungselements 18 angeordnete
Zuführung des Hydraulikmediums und die vorliegend drucklos
verriegelte Ausführungsform wird eine zuverlässige
Bewegung des Verriegelungselements 18 in die Freigabestellung
gewährleistet, da im Vergleich zur einflutigen Ausführungsform
(vgl. 10) geringere Druckniveaus des
Hydraulikmediums erforderlich sind. Ebenfalls erkennbar sind die miteinander
korrespondierend ausgebildeten Führungsflächen 42 der
Außennut 16 und des Verriegelungselements 18,
mittels welchen die geführte Bewegung des Verriegelungselements 18 zu
bewerkstelligen ist. Gleichzeitig dienen die Führungsflächen 42 auch
als Dichtflächen. Ebenfalls erkennbar sind die der Außennut 16 und
dem Verriegelungselement 18 zugeordneten, miteinander korrespondierenden Anschläge 44a,
mittels welchen die Freigabestellung des Verriegelungselements 16 definiert
ist. Demgegenüber ist die vorliegend abgebildete Sperrstellung des
Verriegelungselements 18 mittels der ebenfalls miteinander
korrespondierenden Anschläge 44b definiert. Zur
Verringerung der Reibung und damit zur Gewährleistung schneller
Schaltvorgänge können die meist scharfkantigen
Enden der Blattfeder 19 entsprechend abgebogen werden.
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10 zeigt
eine perspektivische Schrägansicht der Abstützvorrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu der aus dem ersten Ausführungsbeispiel
bekannten Abstützvorrichtung ist das Verriegelungselement 18 als
geschlossener Ring ausgebildet und besitzt eine entsprechende Nut 46,
welche beim Eintauchen des Innenteils 14 in den Führungskanal 12 in Überdeckung mit
dem Verdrehsicherungselement 26 zu bringen ist. Ein weiterer
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin,
dass der Spielausgleichseinrichtung 22 und dem Verriegelungselement 18 ein gemeinsames,
hydraulisches Leitungssystem 34c (s. 11a, b und 12a–c)
zugeordnet ist, über welches sowohl der automatische Ausgleich
eines Ventilspiels als auch das Bewegen des Verriegelungselements 18 aus
der Sperr- in die Freigabestellung zu bewerkstelligen ist. Die Abstützvorrichtung
ist mit anderen Worten einflutig ausgebildet, wodurch sie gegenüber
der in 9 gezeigten zweiflutigen Ausführung Reibungsvorteile
besitzt und problemlos in bereits existierende Zylinderköpfe
integriert werden kann, da motorseitig keine neuen Zu- und Ableitungen
von Hydraulikmedium vorgesehen werden müssen. Zudem werden
aufgrund der reduzierten Komplexität entsprechend Kosteneinsparungen
erzielt.
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11a zeigt eine perspektivische Schnittansicht
der Abstützvorrichtung entlang der in 10 repräsentierten
Schnittebene XIa-XIa. In Zusammenschau mit 11b,
welche eine perspektivische Schnittansicht der Abstützvorrichtung
entlang der in 10 repräsentierten
Schnittebene XIb-XIb zeigt, ist die das Verriegelungselement 18 in
die Sperrstellung drückende Blattfeder 19 und
insbesondere der Verlauf des Leitungssystems 34c unter
Berücksichtung der Bohrungen 32a–f zu
erkennen.
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12a und 12b zeigen
Schnittansichten der Abstützvorrichtung entlang der in 10 repräsentierten
Schnittebene XIa-XIa bzw. XIb-XIb, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit
jeweils keine Hintergründe dargestellt sind. Der allgemeine
Aufbau ist auch hier bereits den vorhergehenden Beschreibungen zu
entnehmen. Aus den vorliegenden Abbildungen ist insbesondere die
Ausgestaltung des gemeinsamen Leitungssystems 34c gut erkennbar.
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13 zeigt
eine Schnittansicht der Abstützvorrichtung gemäß 12a und b, wobei sich das Verriegelungselement 18 in
der Freigabestellung befindet, seine Bauteilachse B koaxial mit
der Hauptachse H verläuft und das Innenteil 14 in
den Führungskanal 12 bzw. das Außenteil 10 hinein
bewegt ist. Auch im vorliegenden Beispiel liegt das Verriegelungselement 18 zumindest
abschnittsweise formschlüssig an der Kontur des Führungskanals 12 an.
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14 zeigt
eine schematische Schnittaufsicht des Abstützelements entlang
der in 12a repräsentierten
Schnittlinie XIV-XIV. Auch hier ist der allgemeine Aufbau insbesondere
aus der Beschreibung zu 9 bekannt. Als Unterschied sind
lediglich die umlaufend geschlossene, im Wesentlichen ringförmige
Ausgestaltung des Verriegelungselements 18, die im Verriegelungselement 18 vorgesehene
Nut 26 zur Verdrehsicherung sowie das einflutige Leitungssystem 34c zu
nennen. Die Enden der Blattfeder sind im vorliegenden Beispiel abgebogen dargestellt.
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15 zeigt
eine perspektivische Schrägansicht des Innenteils 14 der
Abstützvorrichtung gemäß 10 bis 13.
Da das Verriegelungselement 18 im vorliegenden Beispiel
umlaufend geschlossen ausgebildet ist, besteht das Innenteil 14 aus
einem oberen Teil 14a, auf welches das Verriegelungselement 18 während
der Montage zunächst aufgeschoben wird. Anschließend
wird ein unteres Teil 14b aufgesteckt und beispielsweise
mittels Laserschweißen mit dem oberen Teil zum Innenteil 14 verbunden.
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16a–c zeigen schematische Perspektivansichten
der Abstützvorrichtung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen
ist das Verriegelungselement 18 vorliegend ringsegmentförmig
ausgebildet. Zusätzlich ist ein weiteres Verriegelungselement 18' vorgesehen,
welches in der in 16a gezeigten Sperrstellung
sowie in einer entriegelten Position bündig an der Mantelkontur
des Verriegelungselements 18 anliegt. Weiterhin umfasst
der Führungskanal 12 des Außenteils 10 eine
umlaufende Innennut 50, innerhalb welcher das weitere Verriegelungselement 18' und
das Verriegelungselement 18 in der Sperrstellung jeweils
abschnittsweise angeordnet sind. Gleichzeitig sind das Verriegelungselement 18 und
das weitere Verriegelungselement 18' jeweils abschnittsweise
in der Außennut 16 des Innenteils 14 angeordnet
und verunmöglichen somit eine Bewegung des Innenteils 14 gegenüber
dem Außenteil 10. Mit anderen Worten wird mit
Hilfe der beiden Verriegelungselemente 18, 18' ein
Formschluss von jeweils etwa 180° auf gegenüberliegenden
Seiten des Innenteils 14 erzeugt, wodurch eine besonders
zuverlässige Verriegelung gegeben ist und die Abstützvorrichtung
hohe Kräfte aufnehmen kann. Die Bauteilachse B des Verriegelungselements 18 und
die Bauteilachse B' des weiteren Verriegelungselements 18' verlaufen
in diesem Beispiel beide achsparallel zur Hauptachse H.
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In 16b sind das Verriegelungselement 18 und
das weitere Verriegelungselement 18' in die Freigabestellung
bewegt, wodurch ihre Bauteilachsen B, B' koaxial mit der Hauptachse
H verlaufen. Dabei ist das Verriegelungselement 18 vollständig
innerhalb der Außennut 16 des Innenteils 14 angeordnet
und ermöglicht ein Bewegen desselben. Das weitere Verriegelungselement 18' ist
seinerseits vollständig innerhalb der Innennut 50 des
Außenteils 10 angeordnet.
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16c zeigt eine schematische Perspektivansicht
der Abstützvorrichtung gemäß 16a und 16b,
wobei sich das Verriegelungselement 18 sowie das weitere
Verriegelungselement 18' in der Freigabestellung befinden
und das Innenteil 14 in den Führungskanal 12 hinein
bewegt ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass
das Bewegen des Verriegelungselements 18 zwischen der Sperr-
und der Freigabestellung wahlweise von innen (Innenteil 14)
oder von außen (Innennut 50) erfolgen kann. Denkbar
ist auch ein mechanisch oder elektromagnetisch induziertes Bewegen
des Verriegelungselements 18 bzw. des weiteren Verriegelungselements 18'.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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