DE102021111919A1

DE102021111919A1 - Push rod of a variable displacement valve drive of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102021111919A1
Application number: DE102021111919.7A
Authority: DE
Inventors: Johannes Lebender
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-05-07
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2022-11-10

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Schubstange (1) eines hubvariablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, von welcher Schubstange (1) Stellfinger (2) zur jeweiligen Beaufschlagung eines Koppelmittels eines schaltbaren Ventiltriebsglieds abragen, wobei die Schubstange (1) eine Kontaktfläche (3) für einen Aktor zu deren Vorwärts- sowie ein Federbein (4) zu deren Rückwärtsverlagerung (Rv, RR) hat, wobei von der Schubstange (1) eine Tragplatte (5) mit einer Öffnung (6) hierin absteht, in welcher eine Führungsbuchse (7) mit einem teleskopisch hierin geführten Federbein (4) sitzt, das, in Richtung der Vorwärtsverlagerung (Rv) gesehen und nach einer Außenwand (8) der Tragplatte (5), mit einem von wenigstens einer Schraubendruckfeder (9) umfassten Stab (10) hinaussteht, welche Schraubendruckfeder (9) einenends an der Außenwand (8) abgestützt ist und anderenends eine zumindest mittelbare Abstützfläche (11) für eine Gegenkontur an der Brennkraftmaschine hat, wobei die Tragplatte (5) über am Umfangsbereich ihrer Öffnung (6) applizierte, im Wesentlichen radial nach innen ausgerichtete Materialverdrängungen (12) fest mit der Führungsbuchse (7) gefügt ist.Proposed is a push rod (1) of a variable-stroke valve drive of an internal combustion engine, from which push rod (1) adjusting fingers (2) protrude for the respective loading of a coupling means of a switchable valve drive member, the push rod (1) having a contact surface (3) for an actuator to move it forward - as well as a spring strut (4) for its rearward displacement (Rv, RR), wherein a support plate (5) with an opening (6) in it protrudes from the push rod (1), in which a guide bush (7) with a telescopically guided therein The spring strut (4) is seated, which, seen in the direction of forward displacement (Rv) and towards an outer wall (8) of the support plate (5), protrudes with a rod (10) surrounded by at least one helical compression spring (9), which helical compression spring (9) is supported at one end on the outer wall (8) and at the other end has an at least indirect support surface (11) for a counter-contour on the internal combustion engine, the support plate (5) on the peripheral area h its opening (6) applied, essentially radially inwardly aligned material displacements (12) is firmly joined to the guide bush (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schubstange eines hubvariablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, von welcher Schubstange Stellfinger zur jeweiligen Beaufschlagung eines Koppelmittels eines schaltbaren Ventiltriebsglieds abragen, wobei die Schubstange eine Kontaktfläche für einen Aktor zu deren Vorwärts- sowie ein Federbein zu deren Rückwärtsverlagerung hat, wobei von der Schubstange eine Tragplatte mit einer Öffnung hierin absteht, in welcher eine Führungsbuchse mit einem teleskopisch hierin geführten Federbein sitzt, das, in Richtung der Vorwärtsverlagerung gesehen und nach einer Außenwand der Tragplatte, mit einem von wenigstens einer Schraubendruckfeder umfassten Stab hinaussteht, welche Schraubendruckfeder einenends an der Außenwand abgestützt ist und anderenends eine zumindest mittelbare Abstützfläche für eine Gegenkontur an der Brennkraftmaschine hat.The invention relates to a push rod of a variable-stroke valve drive of an internal combustion engine, from which push rod adjusting fingers protrude for the respective actuation of a coupling means of a switchable valve drive member, wherein the push rod has a contact surface for an actuator for its forward displacement and a spring strut for its rearward displacement, with the push rod having a Support plate with an opening protruding in it, in which a guide bushing with a telescopically guided spring leg sits, which, seen in the direction of forward displacement and towards an outer wall of the support plate, protrudes with a rod comprised of at least one helical compression spring, which helical compression spring is supported at one end on the outer wall is and at the other end has an at least indirect support surface for a counter-contour on the internal combustion engine.

Eine gattungsgemäße Schubstange mit Tragplatte und Federbein eines hubvariablen Ventiltriebs, welcher auch als e-Rocker-Ventiltrieb bezeichnet wird, geht aus der DE 10 2019 102 765 B3 , 4 hervor. Die Führungsbuchse in der Bohrung der Tragplatte ist durch einen separaten Clip an der Vorderwand der Tragplatte gesichert.From DE 10 2019 102 765 B3 , 4 out. The guide bushing in the bore of the support plate is secured by a separate clip on the front wall of the support plate.

Zudem wird auf die DE 10 2017 101 792 B4 verwiesen. Dieses Dokument bietet eine Gesamtbeschreibung des hubvariablen Ventiltriebs mit Schubstange.In addition, on the DE 10 2017 101 792 B4 referred. This document provides an overall description of the push rod variable lift valve train.

Aufgabe ist es, eine Schubstange zu entwerfen, deren Rückstelleinheit (Tragplatte mit Federbein) weniger Bauteile benötigt und sich einfach montieren lässt.The task is to design a push rod whose return unit (support plate with spring strut) requires fewer components and is easy to assemble.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Tragplatte über am Umfangsbereich ihrer Öffnung applizierte, im Wesentlichen radial nach innen ausgerichtete Materialverdrängungen fest mit der Führungsbuchse gefügt ist.According to the invention, this object is achieved in that the support plate is firmly joined to the guide bush via material displacements applied to the peripheral area of its opening and aligned essentially radially inwards.

Somit ist eine Schubstange geschaffen, die sich sehr simpel und automatisiert fertigen / montieren lässt und vergleichsweise wenig Bauteile im Bereich deren Rückstelleinheit (Tragplatte mit Federbein) benötigt. In der Massenfertigung bedeutet dies eine sichtbare Kostenreduktion und weniger Ausschuss.A push rod is thus created that can be manufactured/assembled in a very simple and automated manner and requires comparatively few components in the area of its return unit (support plate with spring strut). In mass production, this means a visible reduction in costs and fewer rejects.

Als schaltbare Ventiltriebsglieder kommen insbesondere Hebel wie Schlepphebel in Betracht. Einbezogen sind auch Schwing- oder Kipphebel oder Abstützelemente für Schlepphebel.In particular, levers such as rocker arms come into consideration as switchable valve train elements. Rocker or rocker arms or supporting elements for rocker arms are also included.

Gemäß einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung soll zur Aufnahme der Materialverdrängungen ein Außenmantel der Führungsbuchse eine Ringnut haben, in welche das Material aus dem Umgebungsbereich der Öffnung der Tragplatte verdrängt wird, so dass ein Kraft-Formschluss im Fügebereich vorliegt. Ggf. kann auf die Ringnut verzichtet werden und es sind nur im Umfangsbereich der Materialverdrängungen respektive Taschen im Außenmantel der Führungsbuchse vorgesehen oder es wird ganz auf diese Taschen verzichtet, so, dass die Führungsbuchse im Wesentlichen kraftschlüssig in der Öffnung / Bohrung der Tragplatte gehalten ist.According to a preferred development of the invention, to absorb the displacement of material, an outer casing of the guide bushing has an annular groove into which the material is displaced from the area surrounding the opening of the support plate, so that there is a force-fit connection in the joining area. If necessary, the annular groove can be dispensed with and only in the peripheral area of the material displacements or pockets in the outer casing of the guide bushing are provided, or these pockets are dispensed with altogether, so that the guide bushing is held in the opening/borehole of the support plate essentially with a force fit.

Unter Umständen funktioniert die Erfindung auch mit lediglich einer örtlichen Materialverdrängung, die, und dies gilt auch für den bevorzugten Fall mit mehreren umfangsverteilten Materialverdrängungen, durch einen Verstemm- oder einen ähnlichen Vorgang realisiert werden kann. Wichtig ist, dass ohne ein weiteres Zusatzbauteil oder zusätzliches Material eine dauerhafte Halterung der Führungsbuchse an der Tragplatte bewerkstelligt ist.Under certain circumstances, the invention also works with only one local material displacement, which, and this also applies to the preferred case with several circumferentially distributed material displacements, can be realized by a caulking or a similar process. It is important that a permanent mounting of the guide bushing on the support plate is achieved without any further additional component or additional material.

Eine besonders bevorzugte Konkretisierung der Erfindung ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach soll die Tragplatte am Umfangsbereich ihrer Öffnung Durchbrüche oder Taschen haben, wobei die Materialverdrängungen durch Eingriff respektiver Aufweitdorne in die Durchbrüche realisiert sind. Diese Dorne werden vorzugsweise parallel zur Axiallinie des Federbeins in die Öffnungen, welche bspw. eine elliptische Geometrie aufweisen können, eingeführt und verschieben / verdrängen das in Radialrichtung „innen“ liegende Material der Tragplatte auf den Außenmantel oder in die Ringnut im Außenmantel der Führungsbuchse. Abschnittsweise kann es hierbei auch zu einem Ausdünnen von Tragplattenmaterial kommen.A particularly preferred specification of the invention is the subject of a further dependent claim. According to this, the support plate should have openings or pockets in the peripheral area of its opening, with the material being displaced by engaging or expanding mandrels in the openings. These mandrels are preferably inserted parallel to the axial line of the strut into the openings, which can have an elliptical geometry, for example, and move / displace the material of the support plate that is “inside” in the radial direction onto the outer casing or into the annular groove in the outer casing of the guide bush. In some sections, this can also lead to a thinning out of the base plate material.

Die Aufweitdorne, welche bevorzugt an einer gemeinsamen Werkzeughalterung sitzen, haben einen bspw. keglig ansteigenden Außenmantelabschnitt. Ggf. kommen auch Werkzeuge mit Aufspreizbacken infrage.The expanding mandrels, which are preferably located on a common tool holder, have an outer jacket section that rises conically, for example. If necessary, tools with expanding jaws can also be considered.

Einfache Maßnahmen einer anderenendigen Einspannung der wenigstens einen Schraubendruckfeder des Federbeins gehen aus einem weiteren Unteranspruch hervor. Demnach soll die Schraubendruckfeder an einem Ringkragen des Stabs des Federbeins anliegen. Das Federbein selbst hat außenstirnseitig eine Abstützfläche für die Rückstelleinheit an einer Gegenkontur der Brennkraftmaschine, welche Gegenkontur bevorzugt ein Steg eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine ist.Simple measures for clamping the at least one helical compression spring of the spring strut at the other end result from a further dependent claim. According to this, the helical compression spring should lie against an annular collar of the rod of the spring strut. The spring strut itself has a support surface for the restoring unit on the outside front side on a counter-contour of the internal combustion engine, which counter-contour is preferably a web of a cylinder head of the internal combustion engine.

Auch ist es vorgeschlagen, die Tragplatte auf der Seite der Stellfinger von der Schubstange abstehen zu lassen. Dabei kann die Tragplatte einteilig von dieser abgebogen sein oder als separat gefügtes Bauteil vorliegen. Alternativ kann die Tragplatte auch seitlich oder „hochstehend“ verlaufen. Sie kann, muss jedoch nicht, an einer Endstirn der Schubstange liegen, welche bspw. dem Aktor entfernt ist.It is also proposed to detach the support plate from the connecting rod on the side of the adjusting fingers to let go. The support plate can be bent in one piece from this or be present as a separately joined component. Alternatively, the support plate can also run laterally or "standing up". It can, but does not have to, lie on an end face of the connecting rod which is, for example, removed from the actuator.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Stufung der Führungsbuchse. Demnach hat Letztgenannte mehrere Ringabschnitte, von denen der mittlere, kragenartig ausgebildete Ringabschnitt als Anschlagfläche für die Führungsbuchse an der Tragplatte und gleichzeitig als unmittelbare einenendige Anlage für die wenigstens eine Schraubendruckfeder fungiert. An einem ersten Ringabschnitt liegt die Fügung mit der Tragplatte vor und an einem dritten Ringabschnitt erfährt die Schraubendruckfeder eine Führung.A further embodiment of the invention relates to a gradation of the guide bush. Accordingly, the latter has several ring sections, of which the central, collar-like ring section acts as a stop surface for the guide bushing on the support plate and at the same time as a direct one-ended contact for the at least one helical compression spring. The joint with the support plate is present at a first ring section and the helical compression spring is guided at a third ring section.

Zur Zeichnung:

• 1 zeigt in einer räumlichen Ansicht eine Schubstange mit Rückstelleinheit und einem Stellfinger im Abschnitt ihres einen Endes,
• 2 zeigt die Rückstelleinheit mit Tragplatte in einer seitlichen Ansicht und
• 3 zeigt in einer schematischen Frontansicht die Tragplatte.

About the drawing:

• 1 shows a three-dimensional view of a push rod with a return unit and a positioning finger in the section of one end,
• 2 shows the return unit with support plate in a side view and
• 3 shows the support plate in a schematic front view.

1 zeigt eine Schubstange 1 eines hubvariablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine in ihrem Endabschnitt. Von der Schubstange 1 hängen Stellfinger 2 ab, von denen beispielhaft einer dargestellt ist. Die Stellfinger 2 dienen jeweils einer Beaufschlagung eines Koppelmittels (Querkolben) eines schaltbaren Schlepphebels. Zeichnerisch angedeutet ist eine Kontaktfläche 3 für einen e-Aktor zu einer Vorwärtsverlagerung der Schubstange 1 (Einfahrrichtung Rv des Koppelmittels). Der e-Aktor kann auch an einem anderen Längsbereich der Schubstange 1 angreifen. 1 shows a push rod 1 of a variable-stroke valve train of an internal combustion engine in its end section. Adjusting fingers 2 depend on the connecting rod 1, one of which is shown as an example. The adjusting fingers 2 each serve to act on a coupling means (cross piston) of a switchable rocker arm. A contact surface 3 for an e-actuator for a forward displacement of the connecting rod 1 (retraction direction Rv of the coupling means) is indicated in the drawing. The e-actuator can also act on a different longitudinal area of the push rod 1 .

Von der Schubstange 1 geht, auf einer Seite der Stellfinger 2, eine einteilig angebundene Tragplatte 5 mit einem Federbein 4 (s. a. 2) zur Rückwärtsverlagerung der Schubstange 1 bei deaktiviertem oder stromarm geschalteten e-Aktor (Ausfahrrichtung R_R des Koppelmittels) aus. Die Tragplatte 5 hat eine Öffnung 6, in welcher eine Führungsbuchse 7 mit einem teleskopisch hierin geführten Federbein 4 sitzt. Letztgenanntes steht, in Richtung der Vorwärtsverlagerung Rv gesehen, nach einer Außenwand 8 der Tragplatte 5 mit einem Stab 10 ab. Dieser ist von einer Schraubendruckfeder 9 umfasst, welche einenends an der Außenwand 8 und anderenends an einem Ringkragen 16 des Stabs 10 angefedert ist. Hinter dem an den Stab 10 angeschlossenen Ringkragen 16 hat das Federbein 4 eine Stirn als Abstützfläche 11 zur unmittelbaren Abstützung an einem Steg eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine.From the push rod 1, on one side of the adjusting finger 2, there is a support plate 5 connected in one piece with a spring strut 4 (see also 2 ) to move the push rod 1 backwards when the e-actuator is deactivated or switched to low-current (extension direction R _R of the coupling means). The support plate 5 has an opening 6 in which a guide bushing 7 with a telescopically guided spring strut 4 is seated. Seen in the direction of the forward displacement Rv, the latter protrudes from an outer wall 8 of the support plate 5 with a rod 10 . This is surrounded by a helical compression spring 9 which is spring-loaded on the outer wall 8 at one end and on an annular collar 16 of the rod 10 at the other end. Behind the annular collar 16 connected to the rod 10, the spring strut 4 has a forehead as a support surface 11 for direct support on a web of a cylinder head of the internal combustion engine.

Zum Fügen der Führungsbuchse 7 mit der Tragplatte 5: To join the guide bush 7 to the support plate 5:

Die Tragplatte 5 hat, wie auch die 2, 3 zeigen, am Umfangsbereich ihrer Öffnung 6 Durchbrüche 15, welche, im bevorzugten Fall einer Ausbildung der Tragplatte 5 aus Stahlblech, gestanzt sind. Nachdem die Führungsbuchse 7, optional mit schon vormontiertem Stab 10, in ihre am besten aus 2 hervorgehende Anschlagposition gegenüber der Tragplatte 5 gebracht wurde, werden Aufweitdorne 21 in die Durchbrüche 15 gebracht. Hierbei kommt es zur Verlagerung von radial unterhalb der Aufweitdorne 21 liegendem Tragplattenmaterial in eine am Außenmantel 14 eines ersten Ringabschnitts 17 der Führungsbuchse 7 befindliche Umlaufnut 13. Über diese mit „12“ bezeichneten Materialverdrängungen ist die Führungsbuchse 7 somit fest mit der Tragplatte 5 verbunden.The support plate 5 has, like the 2 , 3 show, at the peripheral area of their opening 6 openings 15, which, in the preferred case of a formation of the support plate 5 made of sheet steel, are punched. After the guide bushing 7, optionally with a pre-assembled rod 10, in its best 2 resulting stop position was brought to the support plate 5, expanding mandrels 21 are placed in the openings 15. This results in the displacement of the support plate material lying radially below the expanding mandrels 21 into a circumferential groove 13 located on the outer jacket 14 of a first annular section 17 of the guide bushing 7. The guide bushing 7 is thus firmly connected to the support plate 5 via these material displacements designated “12”.

Zur Führungsbuchse 7 wird noch bemerkt, dass diese nach dem ersten Ringabschnitt in einen zweiten Ringabschnitt 18 übergeht, der kragenartig ist. Über diesen Ringabschnitt 18 liegt die Führungsbuchse 7 an der oben genannten „vorderen“ Außenwand 8 der Tragplatte 5 an. Hieran angeschlossen ist ein gegenüber dem zweiten Ringabschnitt 18 abgestufter dritten Ringabschnitt 20. Dieser ist einenendig von der Schraubendruckfeder 9 umfasst und führt / stabilisiert diese.It is also noted with regard to the guide bushing 7 that, after the first ring section, this merges into a second ring section 18 which is collar-like. The guide bushing 7 rests on the above-mentioned “front” outer wall 8 of the support plate 5 via this annular section 18 . Connected to this is a third ring section 20 which is stepped in relation to the second ring section 18. This is surrounded at one end by the helical compression spring 9 and guides/stabilizes it.

BezugszeichenlisteReference List

1)1): Schubstangepush rod
2)2): Stellfingersetting finger
3)3): Kontaktflächecontact surface
4)4): Federbeinstrut
5)5): Tragplattesupport plate
6)6): Öffnungopening
7)7): Führungsbuchseguide bush
8)8th): Außenwandouter wall
9)9): Schraubendruckfederhelical compression spring
10)10): StabRod
11)11): Abstützflächesupport surface
12)12): Materialverdrängungmaterial displacement
13)13): Umlaufnutcircumferential groove
14)14): Außenmantelouter jacket
15)15): Durchbruchbreakthrough
16)16): RingkragenGorget
17)17): Ringabschnittring section
18)18): Ringabschnittring section
19)19): Innenwandinner wall
20)20): Ringabschnittring section
21)21): Aufweitdorn expanding mandrel
RVRV: Vorwärtsverlagerungsrichtungforward displacement direction
RRRR: Rückwärtsverlagerungsrichtungbackward displacement direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102019102765 B3 [0002]
DE 102017101792 B4 [0003]

Claims

Push rod (1) of a variable-stroke valve drive of an internal combustion engine, from which push rod (1) adjusting fingers (2) protrude for the respective loading of a coupling means of a switchable valve drive member, wherein the push rod (1) has a contact surface (3) for an actuator to its forward and a Spring strut (4) for its rearward displacement (Rv, R _R ), wherein a support plate (5) with an opening (6) in it protrudes from the push rod (1), in which a guide bushing (7) with a telescopically guided spring strut ( 4) which, seen in the direction of forward displacement (Rv) and towards an outer wall (8) of the support plate (5), protrudes with a rod (10) surrounded by at least one helical compression spring (9), which helical compression spring (9) at one end the outer wall (8) is supported and at the other end has an at least indirect support surface (11) for a counter-contour on the internal combustion engine, characterized in that the support plate (5) on the circumferential surface material displacements (12) applied to its opening (6) and aligned essentially radially inward are firmly joined to the guide bush (7).

push rod after claim 1 , characterized in that the material displacements (12) run in a circumferential groove (13) in the outer casing (14) of the guide bush (7).

push rod after claim 1 or 2 , characterized in that the support plate (5) has openings (15) or pockets in the peripheral area of its opening (6), the material displacements (12) being realized by engaging or expanding mandrels (21) in the openings (15).

push rod after claim 1 , characterized in that the helical compression spring (9) acts at the other end against an annular collar (16) of the rod (10) of the spring strut (4), behind which annular collar (16) the spring strut (4) has a front as the support surface (11) for direct Storage on the counter-contour of the internal combustion engine has.

push rod after claim 1 , characterized in that the support plate (5) is a one-part or multi-part strap which protrudes orthogonally from the connecting rod (1) on the side of the adjusting finger (2).

push rod after claim 1 , characterized in that the guide bushing (7) is stepped on its outer casing (14) and a) has a first ring section (17) joined to the opening (6) of the support plate (5), b) a second ring section (18) in contrast, has a larger diameter, via which the guide bushing (7) bears against the outer wall (8) of the support plate (5), and c) has a third ring section (20) which is stepped compared to the second ring section (18) and which is supported at one end by the helical compression spring ( 9) is included, which is spring-loaded directly onto the second ring section (18).

push rod after claim 1 , characterized in that the respective switchable valve train member is a lever-like cam follower or a support element or a group thereof.