DE102009040607A1

DE102009040607A1 - Baueinheit für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009040607A1
Application number: DE102009040607A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Christgen; Frank Himsel; Junichi Ichikawa
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-10
Also published as: US8776750B2; CN102482953B; WO2011029666A1; CN102482953A; US20120167850A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baueinheit (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem hydraulischen Abstützelement (2) und einem Schlepphebel (4), der an einem Ende (5) über eine in seiner Unterseite (7) befindliche Lagerfläche (6) auf einer komplementären Endstirn (8) eines Druckkolbens (9) des Abstützelements (2) sitzt, welcher Druckkolben (9) über seinen Außenmantel (10) in einer Bohrung (11) eines topfartigen Gehäuses (12) des Abstützelements (2) verläuft, wobei das Gehäuse (12) einen Durchlass (17) für Hydraulikmittel besitzt, das über einen Kanal (18) zwischen dem Gehäuse (12) und dem Druckkolben (9) zu wenigstens einem Durchtritt (19) im Druckkolben (9) zu einem Vorratsraum (20) in diesem leitbar ist, wobei im Abschnitt eines unmittelbaren Kontaktbereichs (3) zwischen der Lagerfläche (6) des Schlepphebels (4) und der Endstirn (8) des Druckkolbens (9) eine Verdrehsicherung (13) für den Druckkolben (9) gegenüber dem Schlepphebel (4) dargestellt ist, wobei der Druckkolben (9) definiert verdrehorientiert gegenüber dem Schlepphebel (4) eingebaut ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem hydraulischen Abstützelement und einem Schlepphebel, der an einem Ende über eine in seiner Unterseite befindliche Lagerfläche auf einer komplementären Endstirn eines Druckkolbens des Abstützelements sitzt, welcher Druckkolben über seinen Außenmantel in einer Bohrung eines topfartigen Gehäuses des Abstützelements verläuft, wobei das Gehäuse einen Durchlass für Hydraulikmittel besitzt, das über einen Kanal zwischen dem Gehäuse und dem Druckkolben zu wenigstens einem Durchtritt im Druckkolben zu einem Vorratsraum in diesem leitbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Stand der Technik ist eine Baueinheit, bei dessen Abstützelement der Druckkolben frei rotationsbeweglich im Gehäuse sitzt. Somit liegt ein Durchtritt des Druckkolbens für Hydraulikmittel im Betrieb an einer beliebigen Verdrehposition gegenüber dem Gehäuse und letztlich auch längs im Bereich von Zug- oder Druckspannungen, welche über den Kopf des Druckkolbens bei Nockenbeaufschlagung des aufliegenden Schlepphebels eingeleitet werden. Im Abschnitt des entsprechenden Durchtritts können die eingeleiteten Kräfte zu bauteilzerstörenden Spannungsspitzen führen. Um dem Vorgenannten zu begegnen, müssen die Elemente ggf. stärker dimensioniert werden oder es ist die zu fahrende Maximaldrehzahl herabzusetzen.
Außerdem kommt es bei einem Einbau der Baueinheit in einen Zylinderkopf mit einer schräg zur Lotrechten verlaufenden Aufnahme für das Abstützelement dazu, dass bei Letztgenanntem im ungünstigen Fall („untenliegender” Durchtritt) dessen Vorratsraum unerwünscht an Hydraulikmittel leer läuft, so dass ggf. Luft in einen Hochdruckraum der hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung gesaugt wird.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass im Abschnitt eines unmittelbaren Kontaktbereichs zwischen der Lagerfläche des Schlepphebels und der Endstirn des Druckkolbens eine Verdrehsicherung für den Druckkolben gegenüber dem Schlepphebel dargestellt ist, wobei der Druckkolben definiert verdrehorientiert gegenüber dem Schlepphebel eingebaut ist.
Somit liegt ein Bauteil vor, bei dem nicht mehr mit den eingangs zitierten Nachteilen zu rechnen ist. Der Durchlass im Druckkolben ist „zwangsweise” außerhalb eines Bereichs von Spannungsspitzen im Betrieb, somit seitlich positioniert und liegt im Bereich einer quasi spannungsfreien Faser. Mit einer Bauteilzerstörung durch unerwünschte Spannungsspitzen im Durchlassbereich ist nicht mehr zu rechnen. Lediglich durch eine geschickte Gestaltung des Kontaktbereichs zwischen dem Schlepphebel und einem Kopf des Druckkolbens des Abstützelements ist die Rotationssicherung geschaffen. Auf weitere Bauteile kann verzichtet werden.
Es ist zweckmäßig, das Gehäuse verdrehbeweglich gegenüber dem Druckkolben zu halten und an dessen Außenmantel eine Ringnut für einen Hydraulikmittelabgriff darzustellen. Ggf. kann das Gehäuse auch verdrehgesichert gegenüber dem Druckkolben vorliegen. Sollte auf die Ringnut verzichtet werden, so muss ggf. die Aufnahmebohrung im Zylinderkopf eine Ringnut aufweisen oder es muss ein gerichteter Einbau erfolgen.
Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Gestaltungen des Kontaktbereichs. Es ist vorgeschlagen, Letztgenannten mit einer von einer Halbsphäre (gotische Profile etc. eingeschlossen) abweichenden Geometrie auszubilden, die bis dato im St. d. Technik realisiert wurde. Der Freiheitsgrad im Gelenkbereich wird somit um 1 reduziert, um eine Verdrehbewegung des orientiert montierten Druckkolbens um seine Längsachse unter dem Schlepphebel zu verhindern.
Beispiele für Geometrien im Kontaktbereich sind, wie vorgeschlagen, einfach zu fertigende Zylinder- oder Tonnenabschnitte (auch zylinder- oder tonnenähnlich) oder Zylinderabschnitte mit stirnseitigen, viertelkugel- sowie kappenähnlichen Ansätzen.
Auch bei einem Schrägeinbau des Abstützelements in eine respektive Führungsbohrung des Zylinderkopfes greift die Erfindung. Hier kann über die Verdrehsicherung im Kontaktbereich der Durchtritt im Druckkolben an einer geodätisch hoch liegenden Stelle positioniert werden.
Um einem unerwünschten Verschleiß im Kontaktbereich zu begegnen, kann an wenigstens einem der Kontaktpartner eine Verschleißschutzschicht separat aufgetragen werden. Ggf. kommt auch eine spezielle Wärmebehandlung infrage.
Bei einer Montage der Baueinheit muss letztlich lediglich der Druckkolben des Abstützelements „gerichtet” zum Schlepphebel montiert werden.
Einfache Maßnahmen einer Zuleitung des Hydraulikmittels zum Vorratsraum im Druckkolben sind Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach ist, ausgehend von wenigstens einem Durchlass im Gehäuse, bevorzugt an einen Ringnutabgriff im Bereich einer Trennfläche zwischen Druckkolben und Gehäuse gedacht. Der wenigstens eine Durchlass und der wenigstens eine Durchtritt sind bevorzugt als Bohrungen dargestellt, wobei auch Fenster o. dgl. infrage kommen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Baueinheit;
die 2, 4, 6 offenbaren spezielle Gestaltungen einer Endstirn des Druckkolbens und
aus den 3, 5, 7 gehen hierzu komplementäre Ausführungen einer Lagerfläche am Schlepphebel hervor.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Gezeichnet ist eine Baueinheit 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Diese ist aus einem hydraulischen Abstützelement 2 und einem Schlepphebel 4 gebildet. Letztgenannter sitzt an einem Ende 5 über eine in seiner Unterseite 7 befindliche Lagerfläche 6 auf einer komplementären Endstirn 8 eines Druckkolbens 9 des Abstützelements 2. Der Druckkolben 9 verläuft über seinen Außenmantel 10 in einer Bohrung 11 eines topfartigen Gehäuses 12 des Abstützelements 2. Am anderen Ende 24 hat der Schlepphebel 4 an der Unterseite 7 eine Anlage 29 für einen Ventilschaft 25. Im Bereich einer Mitte besitzt der Schlepphebel 4 eine Nockenrolle 23. Diese ist bei Einbau in Kontakt mit einem Nocken 26.
Das Gehäuse 12 hat einen Durchlass 17 (Bohrung) für Hydraulikmittel, welches über einen Kanal 18 (Ringnutabgriff) zwischen dem Gehäuse 12 und dem Druckkolben 9 zu dem Durchtritt 19 (Bohrung) im Druckkolben 9 und von dort zu einem Vorratsraum 20 in diesem leitbar ist.
Ein direkter Kontaktbereich 3 zwischen der Lagerfläche 6 unter dem Schlepphebel 4 und der Endstirn 8 (Kopf) des Druckkolbens 9 des Abstützelements 2 fungiert als Verdrehsicherung 13 für den Druckkolben 9 gegenüber dem Schlepphebel 4. Somit wird der Freiheitsgrad im Gelenkbereich herabgesetzt.
Wie zeichnerisch offenbart (1), ist der Durchtritt 19 für das Hydraulikmittel „zwangsweise” aus der eingangs beschriebenen Belastungszone gedreht und sitzt einfach gesagt seitlich im neutralen, quasi spannungsfreien Bereich des Druckkolbens 9. Eine Bruchgefahr nach Dauerbeanspruchung im Betrieb ist eliminiert. Ggf. können dünnwandiger als bisher ausgeführte Bauteile zum Einsatz kommen.
Nach den 2, 3 kann der Kontaktbereich 3 eine Form eines Zylinderabschnitts 14 beschreiben.
Gemäß den 4, 5 ist der Kontaktbereich 3 als Zylinderabschnitt 16 mit beidseitigen Viertelkugelabschnitten 21 ausgebildet.
Schließlich offenbaren die 6, 7 eine Gestaltung des Kontaktbereichs 3 als Tonnenabschnitt 15.
Klar ist, dass eine Vielzahl weiterer Geometrien zur Darstellung der Verdrehsicherung 13 am Kontaktbereich 3 denkbar sind, so bspw. ellipsoidähnliche.
Bezugszeichenliste

1: Baueinheit
2: Abstützelement
3: Kontaktbereich
4: Schlepphebel
5: eines Ende
6: Lagerfläche
7: Unterseite
8: Endstirn
9: Druckkolben
10: Außenmantel
11: Bohrung
12: Gehäuse
13: Verdrehsicherung
14: Zylinderabschnitt
15: Tonnenabschnitt
16: Zylinderabschnitt
17: Durchlass
18: Kanal
19: Durchtritt
20: Vorratsraum
21: Viertelkugelabschnitt
22: Ringnut
23: Nockenrolle
24: anderes Ende
25: Ventilschaft
26: Nocken
27: Außenmantel
28: Ringnut
29: Anlage

Claims

Baueinheit (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem hydraulischen Abstützelement (2) und einem Schlepphebel (4), der an einem Ende (5) über eine in seiner Unterseite (7) befindliche Lagerfläche (6) auf einer komplementären Endstirn (8) eines Druckkolbens (9) des Abstützelements (2) sitzt, welcher Druckkolben (9) über seinen Außenmantel (10) in einer Bohrung (11) eines topfartigen Gehäuses (12) des Abstützelements (2) verläuft, wobei das Gehäuse (12) einen Durchlass (17) für Hydraulikmittel besitzt, das über einen Kanal (18) zwischen dem Gehäuse (12) und dem Druckkolben (9) zu wenigstens einem Durchtritt (19) im Druckkolben (9) zu einem Vorratsraum (20) in diesem leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Abschnitt eines unmittelbaren Kontaktbereichs (3) zwischen der Lagerfläche (6) des Schlepphebels (4) und der Endstirn (8) des Druckkolbens (9) eine Verdrehsicherung (13) für den Druckkolben (9) gegenüber dem Schlepphebel (4) dargestellt ist, wobei der Druckkolben (9) definiert verdrehorientiert gegenüber dem Schlepphebel (4) eingebaut ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) verdrehbeweglich gegenüber dem Druckkolben (9) ist.
Baueinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenmantel (27) des Gehäuses (12) eine Ringnut (28) auf der Höhe des Durchlasses (17) appliziert ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (3) eine von einer Halbsphäre oder eines Sphärenabschnitts divergierende Gestaltung hat.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (3) eine Form eines Zylinderabschnitts (14) beschreibt.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (3) eine Form eines Tonnenabschnitts (15) beschreibt.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (3) eine Form eines Zylinderabschnitts (16) mit ein- oder beidseitigen, kappenähnlichen Viertelkugelabschnitten (21) beschreibt.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (3) eine Form eines Ellipsoids beschreibt.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (9) so im Gehäuse (12) gehalten ist, dass dessen Durchtritt (19) quer zur Hebellängsrichtung verläuft.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die in einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebaut oder einbaubar ist, welcher Zylinderkopf eine schräg zu einer Lotrechten verlaufende Führungsbohrung für das Abstützelement hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (9) derartig im Gehäuse (12) gehalten ist, dass dessen Durchtritt (19) bei Einbau des Abstützelements (2) in die Führungsbohrung umfangsmäßig an einer geodätisch hoch liegenden Stelle verläuft.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (19) zwischen dem Gehäuse (12) und dem Druckkolben (9) aus einer von dem Durchlass (17) im Gehäuse (12) geschnittenen Ringnut (22) in der Bohrung (11) des Gehäuses (12) besteht, die unmittelbar mit dem Durchtritt (19) im Außenmantel (10) des Druckkolbens (9) in Fluidverbindung ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (3) mit einer separaten Verschleißschutzschicht versehen ist.