DE102008052279A1 - Schaltbares Bauteil für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbares Bauteil (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (2), in dessen Bohrung (3) ein Innenelement (4) aufgenommen ist, das mit seinem Kopf (5) einen Rand (6) des Gehäuses (2) überragt, wobei die Elemente (2, 4) axial voneinander weg durch eine zwischen diesen eingespannte Lost-Motion-Feder (7) beaufschlagt sind und in einer Aussparung (8) des Innenelements (4) wenigstens ein Koppelkolben (9) sitzt, welcher in einer axial entfernten Relativstellung, über eine Ringfläche (10) zwischen diesen hinweg, abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche (11) des Gehäuses (2) verlagerbar ist, wobei in einer Ringnut (12) der Bohrung (3) des Gehäuses (2) ein Sicherungsringpaket (13) mit kreisbogenförmigem Außenmantel (14) anliegt, gegen dessen Unterseite (15) das Innenelement (4) im ausgefahrenen Zustand mit einer Ringstirn (16) anschlägt, so dass die Relativstellung definiert ist und wobei das Sicherungsringpaket (13), ausgehend von wenigstens einer dessen Mantelflächen [Außenmantel (14)/Innenmantel (16a)], mit Freistellungen (16b) zur Bildung von umfangsmäßig dazwischen liegenden, lappenähnlichen Abschnitten (16c) ausgebildet ist.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Schaltbares Bauteil für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere Stößel oder Abstützelement, mit einem Gehäuse, in dessen Bohrung ein Innenelement aufgenommen ist, das mit seinem Kopf im Bereich eines Randes des Gehäuses liegt oder dieses überragt, wobei die Elemente axial voneinander weg durch eine zwischen diesen eingespannte Lost-Motion-Feder beaufschlagt sind und in einer Aussparung eines der Elemente wenigstens ein Koppelkolben sitzt, welcher in einer axial entfernten Relativstellung der Elemente, über eine Ringfläche zwischen diesen hinweg, abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche des jeweils anderen Elements verlagerbar ist, wobei in einer Ringnut der Bohrung des Gehäuses ein Sicherungsring oder ein Sicherungsringpaket mit kreisbogenförmigem Außenmantel anliegt, gegen dessen Unterseite das Innenelement im ausgefahrenen Zustand mit einer Ringstirn anschlägt, so dass die Relativstellung definiert ist.
• Hintergrund der Erfindung
• Aus dem Stand der Technik sind schaltbare Bauteile wie Rollenstößel oder Abstützelemente vorbekannt, bei denen in eine Ringnut deren Gehäuses ein oder zwei übereinanderliegende Sicherungsringe eingeschnappt sind. An eine Unterseite dieser Sicherungsringe schlägt das relativ axial bewegliche Innenelement mit einem Ringabsatz oder einer Ringstirn an. Somit ist in erster Linie ein Höhenanschlag für das Innenelement in dessen ausgefahrener Position gegeben, so dass der wenigstens eine Koppelkolben im Innenelement zu dessen Mitnehmerfläche im Gehäuse in Flucht ist.
• Des weiteren kann über dickengruppiert vorgehaltenen Sicherungsringe auch das Koppelspiel eingestellt werden (minimal notwendiger und über eine breite Serie von gleichartigen Bauteilen (optimal) gleich eingestellter Leerweg, welchen Weg das Koppelmittel in ausgefahrener Position und bei Nockenhub bis zum unmittelbaren Erreichen seiner Mitnehmerfläche zurücklegt). Hierzu wird an dieser Stelle auf die Dokumente U.S. 6,321,704 (siehe 2, 3) und DE 102 04 672 verwiesen. Üblicherweise finden hierbei genormte oder denen ähnliche Sicherungsringe für Bohrungen Verwendung, die nach dem Prinzip ”Biegebalken”, ausgehend von ihren Ringaugen, eine ansteigende Breite aufweisen, welche Breite in einem den Ringaugen gegenüberliegenden Bereich am größten ist. Diese Breitenzunahme wird am Innenmantel der Sicherungsringe realisiert.
• Nachteilig ist es bei den vorgenannten Ausgestaltungen, dass dem Innenelement bei Höhenanschlag an der Unterseite des entsprechenden Sicherungsrings, aufgrund dessen ansteigender Breite, nur eine ungenügend große „sichelartige” Auflagefläche zur Verfügung steht. Des weiteren wird festgestellt, dass sich eine Verwendung der vorgenannten Sicherungsringe insbesondere bei sehr kleinen Bauteildurchmessern als problematisch erweist. Hier kommt es beim Zusammenbiegen im Montagefall ggf. zu plastischen Verformungen bzw. generell zu unerwünscht überhöhten Spannungen im Ringmaterial.
• Aufgabe der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind.
• Lösung der Aufgabe
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Sicherungsring/das Sicherungsringpaket, ausgehend von wenigstens einer dessen Mantelflächen [Außenmantel/Innenmantel], mit Freistellungen zur Bildung von umfangsmäßig dazwischen liegenden, lappenähnlichen Abschnitten ausgebildet ist.
• Somit liegt ein Bauteil vor, bei welchem die eingangs zitierten Nachteile beseitigt sind. In erster Linie soll der wenigstens eine Sicherungsring als Höhenanschlag für das Innenelement dienen. Bevorzugt ist es jedoch auch, den oder die Sicherungsringe in der Montage dickengruppiert vorzuhalten, so dass hierüber gleich das notwendige Koppelspiel eingestellt werden kann.
• Des weiteren ist es nach einer besonders zweckmäßigen Variante der Erfindung vorgesehen, über den wenigstens einen Sicherungsring ebenfalls eine Verdrehsicherung des Innenelements zum Gehäuse über miteinander kommunizierende Anflachungen vorzusehen.
• Aufgrund der vorschlagsgemäßen Freistellungen, welche in Konkretisierung der Erfindung dem jeweiligen Sicherungsring an seiner entsprechenden Mantelfläche beispielsweise ein wellen- oder kastenähnliches Profil verleihen, liegt eine besonders spannungsoptimierte Variante vor. Auftretende Biegespannungen, insbesondere bei einer Montage (Zusammenbiegen und anschließendes Aufschnappen in die Ringnut der Bohrung des Gehäuses) werden hierbei nicht mehr nach dem Prinzip ”Biegebalken” über einen Weg gleichmäßig, sondern auf diskrete Zonen nach dem Prinzip ”flexibles Rohr” verteilt. Gleichzeitig findet das Innenelement bei Anlage am entsprechenden Sicherungsring eine ausreichend große Fläche, so dass dessen Kippneigung bzw. die Flächenpressung in diesem Bereich deutlich reduziert ist.
• Des Weiteren wird festgestellt, dass beim Einsatz des wenigstens einen Sicherungsrings sich dessen Montagekräfte deutlich in Grenzen halten und es insbesondere bei sehr kleinen Bauteildurchmessern nicht mehr zu plastischen Verformungen am Sicherungsring kommt.
• Bei Integration der vorschlagsgemäßen Verdrehsicherungsfläche kann auf aufwändige separate Verdrehsicherungsmaßnahmen, wie derartige über in das Gehäuse eingepresste Pins o. dgl., verzichtet werden.
• Der wenigstens eine Sicherungsring mit den erfindungsgemäßen Freistellungen kann eine konstante Breite besitzen. Er kann jedoch auch so ausgestaltet sein, dass er bspw. an seinem den Ringaugen gegenüberliegenden Abschnitt eine größte und im Abschnitt der Ringaugen eine kleinste (durchschnittliche) Breite hat.
• Für den Fachmann erschließen sich an dieser Stelle eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten der Mantelflächen des entsprechenden Sicherungsrings. Wichtig ist es an dieser Stelle lediglich, dass die Biegespannung gut auf diskrete Zonen verteilt wird.
• Wird, so wie in Fortbildung der Erfindung vorgeschlagen, über eine vom Innenmantel des entsprechenden Sicherungsrings radial einragende Anflachung eine Verdrehsicherung dargestellt, so ist es besonders zweckmäßig, die Ringaugen des entsprechenden Sicherungsrings radial nach außen in eine Durchbrechung des Gehäuses ragen zu lassen und dort über ihre Außenseiten an respektiven Innenseiten der Durchbrechung zu fixieren. Somit kann ein eventuell auftretendes Drehmoment gut aufgenommen werden.
• In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Ringnut der Bohrung des Gehäuses zur Aufnahme des wenigstens einen Sicherungsrings unmittelbar im Bereich des Randes des Gehäuses zu applizieren. Somit erweist sich eine Montage „von oben” als besonders einfach. Denkbar und vorgesehen ist es jedoch auch, die Ringnut auf einem anderen Höhenabschnitt der Bohrung des Gehäuses anzuordnen. Ggf. kann der wenigstens eine Sicherungsring auch am Außenmantel des Innenelements verlaufen und mit einer entsprechenden Anschlagfläche am Gehäuse kommunizieren. Eine derartige Ausgestaltung ist ausdrücklich vom Schutzbereich der Erfindung mit umfasst.
• Schließlich ist es vorgeschlagen, zwei sich diametral gegenüberliegende Koppelkolben in der Radialbohrung des Innenelements zu positionieren, welche im Koppelfall in eine bspw. als Fenster, Bohrung, Ringnut oder Ringnutsegment ausgebildete Mitnehmerfläche im Gehäuse verlagerbar sind. Der respektive Kolben kann, ausgehend von seiner radial äußeren Stirn, an dessen „Koppelseite” abschnittsweise abgeflacht sein. Es ist jedoch auch denkbar und vorgesehen, den Koppelkolben zylindrisch darzustellen.
• Als schaltbares Bauteil mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, an ein schaltbares Abstützelement oder an einen schaltbaren Rollen- oder Pilzstößel gedacht. Vorzugsweise soll das schaltbare Bauteil mit einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung versehen sein.
• Über den wenigstens einen Sicherungsring nach der Erfindung ist es somit möglich a) nur einen Höhenanschlag darzustellen, b) einen Höhenanschlag und eine Einstellung eines Koppelspiels vorzunehmen, c) einen Höhenanschlag und eine Verdrehsicherung zu realisieren, d) lediglich eine Verdrehsicherung zu schaffen oder e) einen Höhenanschlag sowie eine Verdrehsicherung vorzunehmen und gleichzeitig das Koppelspiel einzustellen. Dabei ist klar, dass die Variante ”Einstellung des Koppelspiels” den Höhenanschlag bevorzugt mit einschließt.
• Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 ein als Abstützelement ausgebildetes Bauteil im Längsschnitt mit zwei Koppelkolben;
• 2 das Bauteil nach 1, jedoch um 90° gedreht und die
• 3 bis 8 Querschnitte durch das Bauteil im Abschnitt der Sicherungsringe.
• Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
• Die 1, 2 offenbaren ein als Abstützelement ausgebildetes schaltbares Bauteil 1. Dieses besteht aus einem topfartigen Gehäuse 2, in dessen Bohrung 3 axial beweglich ein Innenelement 4 aufgenommen ist. Letztgenanntes überragt mit seinem Kopf 5 einen Rand 6 des Gehäuses 2. Auf dem vorgenannten Kopf 5 kann einenends ein Schlepphebel abgestützt werden.
• Das Innenelement 4 hat in seinem unteren Abschnitt eine als Radialbohrung ausgebildete Aussparung 8. In dieser liegen sich, radial nach außen angefedert, zwei Koppelkolben 9 diametral gegenüber, wobei hier eine Koppelzustand dargestellt ist. Der jeweilige Koppelkolben 9 greift mit seiner an dessen Unterseite dargestellten abschnittsweisen flachen Gegenfläche 29 in eine als Fenster ausgebildete Mitnehmerfläche 11 im Gehäuse 2 und überbrückt somit eine Ringfläche 10 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Innenelement 4.
• Zwischen einer Unterseite des Innenelements 4 und einem Boden des Gehäuses 2 ist in an sich bekannter Art und Weise eine Lost-Motion-Feder 7 eingebaut. Diese beaufschlagt das Innenelement 4 axial aus dem Gehäuse 2 heraus.
• Wie des Weiteren den 1, 2 entnehmbar ist, weist die Bohrung 3 des Gehäuses 2, nahe dessen Rand 6, eine Ringnut 12 auf. In dieser verläuft ein Sicherungsringpaket 13, bestehend aus zwei übereinander liegenden Sicherungsringen. Das Sicherungsringpaket 13 überragt radial nach innen geringfügig die Ringfläche 10 zwischen den Bauteilen 2, 4. Das Innenelement 4 schlägt gegen eine Unterseite 15 des Sicherungsringpakets 13 mit einer Ringstirn 16 an. Somit ist eine Koppelposition der Koppelkolben 9 wie dargestellt gegeben. Gleichzeitig wird bei dieser Variante durch dickengruppiert vorgehaltene Sicherungsringe 13 (dickengleiche untere und dickenvariable obere Sicherungsringe) das Koppelspiel ”feineingestellt” (siehe eingangs zitierte DE 102 04 672 ). Alternativ können auch dickengruppierte Koppelkolben 9 vorgehalten werden oder diese in Kombination mit dickengruppierten Sicherungsringen 13.
• Wie aus 2 hervorgeht, hat das Innenelement 4 am Außenmantel 22, an einem den Rand 6 des Gehäuses 2 schneidenden Abschnitt, eine Längsanflachung 21. Mit dieser kommuniziert eine vom Innenmantel 16a des jeweiligen Sicherungsrings 13 radial nach innen ragende, bogensehnenartige Anflachung 20 (s. a. 3 bis 8). Ringaugen 17, 18 des Sicherungsrings 13, welche der Längsanflachung 21 diametral gegenüberliegen, stehen radial nach außen ab und ragen in eine Durchbrechung 23 des Gehäuses 2 (siehe 4). Sie liegen mit ihren Außenseiten 25, 26 an aufrechten Stirnwänden 27, 28 der Durchbrechung 23 und stützen ein evtl. Drehmoment hervorragend ab. Somit ist eine einfach aufgebaute Verdrehsicherung des Innenelements 4 gegenüber dem Gehäuse 2 dargestellt und es kann auf separate Maßnahmen wie beschreibungseinleitend dargelegt verzichtet werden.
• Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich auf die spezielle Ausgestaltung des wenigstens einen Sicherungsrings 13. Dabei hat der Sicherungsring 13, in Anlehnung an standardisierte Sicherungsringe für Bohrungen, einen gleichblei benden Außendurchmesser (Hüllkreises A). Am Außenmantel 14 und/oder am Innenmantel 16a des Sicherungsrings 13 sind Freistellungen 16b zur Bildung von umfangsmäßig dazwischen liegenden, lappenähnlichen Abschnitten 16c ausgebildet. Der Sicherungsring 13 hat nach 3 ein Wellenprofil, nach 4 ein Rillenprofil, nach den 5, 6 ein Zahn- oder Kastenprofil und nach den 7, 8 wiederum ein Wellenprofil.
• Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des wenigstens einen Sicherungsrings 13 sind die Biegespannungen im Montagefall, insbesondere bei sehr kleinen Bohrungsdurchmessern, gegenüber den bisherigen ausgeführten Lösungen deutlich minimiert und es ist die Gefahr einer plastischen Verformung am Sicherungsring 13 reduziert bzw. gebannt.
• Des Weiteren wird festgestellt, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen das Innenelement 4 bei Anlage mit seiner Ringstirn 16 an einer Unterseite 15 des Sicherungsringpakets 13 eine hervorragend ausgebildete Auflagefläche hat, so dass die Bauteilbelastung und Kippneigung des Innenelements 4 verringert ist.

1

Bauteil

2

Gehäuse

3

Bohrung

4

Innenelement

5

Kopf

6

Rand

7

Lost-Motion-Feder

8

Aussparung

9

Koppelkolben

10

Ringfläche

11

Mitnehmerfläche

12

Ringnut

13

Sicherungsring, Sicherungsringpaket

14

Außenmantel

15

Unterseite

16

Ringstirn

16a

Innenmantel

16b

Freistellung

16c

Abschnitt

17

Ringauge

18

Ringauge

19

Abschnitt

20

Anflachung

21

Längsanflachung

22

Außenmantelfläche

23

Durchbrechung

24

nicht vergeben

25

Außenseite

26

Außenseite

27

Stirnwand

29

Gegenfläche

A

Hüllkreis

B

Hüllkreis

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - US 6321704 [0003]
• - DE 10204672 [0003, 0026]

Claims (8)

1. Schaltbares Bauteil (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere Stößel oder Abstützelement, mit einem Gehäuse (2), in dessen Bohrung (3) ein Innenelement (4) aufgenommen ist, das mit seinem Kopf (5) im Bereich eines Randes (6) des Gehäuses (2) liegt oder dieses überragt, wobei die Elemente (2, 4) axial voneinander weg durch eine zwischen diesen eingespannte Lost-Motion-Feder (7) beaufschlagt sind und in einer Aussparung (8) eines der Elemente (4, 2) wenigstens ein Koppelkolben (9) sitzt, welcher in einer axial entfernten Relativstellung der Elemente (4, 2), über eine Ringfläche (10) zwischen diesen hinweg, abschnittsweise in eine Mitnehmerfläche (11) des jeweils anderen Elements (2, 4) verlagerbar ist, wobei in einer Ringnut (12) der Bohrung (3) des Gehäuses (2) ein Sicherungsring oder ein Sicherungsringpaket (13) mit kreisbogenförmigem Außenmantel (14) anliegt, gegen dessen Unterseite (15) das Innenelement (4) im ausgefahrenen Zustand mit einer Ringstirn (16) anschlägt, so dass die Relativstellung definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring/das Sicherungsringpaket (13), ausgehend von wenigstens einer dessen Mantelflächen [Außenmantel (14)/Innenmantel (16a)], mit Freistellungen (16b) zur Bildung von umfangsmäßig dazwischen liegenden, lappenähnlichen Abschnitten (16c) ausgebildet ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen Hüllkreisen (A, B) des Sicherungsrings/Sicherungsringpakets (13) gebildeter und von dessen einem zum anderen Ringauge (17, 18) verlaufender Ring mit im wesentlichen konstanter Breite ausgebildet ist.
3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen Hüllkreisen (A, B) des Sicherungsrings/Sicherungsringpakets (13) gebildeter Ring in seinem Ringaugen (17, 18) des Sicherungsrings/Sicherungsringpakets (13) gegenüberliegenden Abschnitt (19) eine größte Breite hat, welche Breite von dem Abschnitt (19) aus in Umfangsrichtung auf die Ringaugen (17, 18) zu gesehen am inneren Hüllkreis (B) abnimmt.
4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Sicherungsring/das Sicherungsringpaket (13) ein Koppelspiel feineingestellt ist, wobei im Fall einer Verwendung des lediglich einen Sicherungsrings (13) dieser in einer Montage dickengruppiert vorgehalten ist und wobei im Fall einer Verwendung des Sicherungsringpakets (13) [zwei oder mehr Sicherungsringe] in einer Montage dickenkonstante untere und dickengruppierte oberste Sicherungsringe (13) vorgehalten sind.
5. Bauteil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass vom Innenmantel (16a) des Sicherungsrings/Sicherungsringpakets (13) eine bogensehnenartige Anflachung (20) radial nach innen ragt, die mit einer komplementären Längsanflachung (21) an einer Außenmantelfläche (22) des Innenelements (4) zusammenwirkt, wobei Ringaugen (17, 18) des Sicherungsrings/Sicherungsringpakets (13) radial nach außen gebogen in einer Durchbrechung (23) des Gehäuses (2) sitzen und mit ihren Außenseiten (25, 26) an Stirnwänden (27, 28) der Durchbrechung (23) an liegen, derart, dass eine Verdrehsicherung des Innenelements (4) zu dem Gehäuse (2) dargestellt ist.
6. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (12) der Bohrung (3) des Gehäuses (2) zur Aufnahme des Sicherungsrings/Sicherungsringpakets (13) unmittelbar im Bereich des Randes (6) des Gehäuses (2) liegt.
7. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freistellungen (16b) in Verbindung mit den lappenähnlichen Abschnitten (16c) der jeweiligen Mantelfläche [Außenmantel (14)/Innenmantel (16a)] ein wellen-, zahn- oder kastenähnliches Profil verleihen.
8. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (8) im Innenelement (4) verläuft und als Radialbohrung ausgebildet ist, in der sich genau zwei Koppelkolben (9) gegenüber liegen, wobei die Mitnehmerfläche (11) im Gehäuse (2) entweder als Fenster, Bohrung, Ringnut oder als Ringnutsegment ausgebildet ist, wobei eine Gegenfläche (29) des Koppelkobens (9) hierzu komplementär [flach oder zylindrisch] ist.