DE19528505A1

DE19528505A1 - Vorrichtung zur wahlweisen Betätigung zumindest eines Gaswechselventils

Info

Publication number: DE19528505A1
Application number: DE19528505A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Ing Maas
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1995-08-03
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1997-02-06
Also published as: US5878705A; WO1997006357A1; DE19680656D2; JPH11510236A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur wahlweisen Betätigung zumindest eines Gaswechselventils mit einem schaltbaren Nockenfolger, welcher trieblich zwischen zumindest einem Nocken einer Nockenwelle und dem Gaswechsel ventil angeordnet ist, oder mit einer Abstützvorrichtung für einen Nockenfolger, bestehend aus wenigstens zwei zueinander verschiebbaren und aneinander koppelbaren Abschnitten, wobei der erste Abschnitt zur Realisierung eines großen Ventilhubes mit dem Nocken großen Hubes kommuniziert, wobei im Nockenfolger bzw. in der Abstützvorrichtung in zumindest eine Verschieberich tung über Hydraulikmittel verlagerbare Koppelmittel zur wahlweisen Verbin dung der beiden Abschnitte zum Zwecke einer Übertragung des großen Noc kenhubes auf das Gaswechselventil vorgesehen sind und wobei im Nockenfol ger oder der Abstützvorrichtung zumindest ein Pfad zur Zu- und Ableitung des Hydraulikmittels verläuft.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung kann sich der Fachmann beispielsweise aus der DE-A 42 06 166 entnehmen. Bei dieser erfolgt ein Kopplung der beiden Abschnitte über umfangsverteilte Kolben, welche über Hydraulikmittel in Koppelrichtung radial von außen nach innen entgegen der Kraft einer Ringfeder verschiebbar sind. Für den Entkoppelfall bewirkt die Ringfeder eine Verschiebung der jeweili gen Kolben radial nach außen entgegen Hydraulikmitteldruck hinter eine beide Abschnitte trennende Ringfläche. Nachteilig bei dieser aus dem als gattungs bildend betrachteten Dokument vorbekannten Vorrichtung ist es, daß insbeson dere bei niedrigen Temperaturen und somit hochviskosem Hydraulikmittel Schaltzeitprobleme auftreten können. Nach einem Anlassen der Brennkraftma schine bei relativ niedrigen Umgebungstemperaturen kann das Hydraulikmittel eine derart hohe Viskosität aufweisen, daß die Federmittel beim Entkoppelvor gang im zur Verfügung stehenden Zeitintervall (Grundkreis) nicht die Kolben in ihre Entkoppelposition verschieben können. Diese Schaltprobleme können insbesondere dann auftreten, wenn außer den niedrigen Umgebungstempe raturen auch noch die Brennkraftmaschine nach dem Anlassen in einem Bereich oberhalb der Leerlaufdrehzahl, also beispielsweise im Teillastbereich oder sogar im Vollastbereich, betrieben werden soll.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesondere mit einfachen Mitteln Schaltzeitprobleme, speziell bei niedriger Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine und somit hochvisko sem Hydraulikmittel, eliminiert sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Pfad zur Ablei tung des Hydraulikmittels eine Blende bzw. eine blendenartige Bohrung zu geordnet ist, wobei es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß diese Blende als scharfkantige Normblende bzw. normblendenähnliches Teil hergestellt ist, deren (dessen) Schenkel einen Winkel von etwa 60 bis 90° einschließen und sich in Rückflußrichtung öffnen und wobei zusätzlich der Pfad zur Ableitung des Hydraulikmittels einen Entlastungspfad für wenigstens eine Teilmenge rückfließendes Hydraulikmittel aufweisen kann, in dem die Blende eingebaut ist. Durch diese verwendete Blende, die beispielsweise aus der DIN 1952 hervorgeht, gelingt es, den Volumenstrom an verwendetem Hydraulik mittel weitgehend viskositätsunabhängig zu gestalten. Dies bedeutet mit ande ren Worten, daß nicht mehr mit den eingangs aufgezeigten Schaltzeitproblemen insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen der Brennkraftmaschine zu rechnen ist. Durch Applikation einer derartigen Blende in Rückflußrichtung des Hydraulikmittels ist über alle Temperatur- und somit Viskositätsbereiche des verwendeten Hydraulikmittels hinweg mit einer in etwa gleichen Rückflußmen ge über der Zeit betrachtet zu rechnen. An dieser Stelle wird dabei zur weiteren Vertiefung auf den Umdruck zur Vorlesung "Grundlagen der Ölhydraulik" von Prof. Dr. Ing. W. Back´, 6. Auflage 1986, der RWTH-Aachen verwiesen (siehe Seite 2-40 und ff. sowie Seite 2-14 und ff.). Der hier ausgenutzte Blendeneffekt rührt daher, daß durch die plötzliche Querschnittsänderung in Strömungsrich tung schon bei niedrigen Reynoldszahlen eine turbulente Strömung eintritt. Diese Querschnittsänderung kann dabei auch durch beispielsweise eine Laser bohrung mit ihrem charakteristischen Einschnürungsprofil bzw. eine ähnliche Anordnung erzielt werden.

Es wird darauf verwiesen, daß auch eine Applikation derartiger Blenden an anderen Motorenbauteilen Verwendung finden kann, so beispielsweise an oder für Hydraulikmittelleitungen von hydraulischen Nockenwellenverstellern. Bei diesen Nockenwellenverstellern ist ebenfalls bei niedrigen Umgebungstempera turen mit Verstellzeitproblemen aufgrund des hochviskosen Hydraulikmittels, insbesondere nach Erst- oder Wiederbefeuerung der Brennkraftmaschine, zu rechnen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dabei ist es in Konkretisierung der Erfindung vorgesehen, den Pfad zur Ablei tung des Hydraulikmittels gleichzeitig als Pfad zur Zuleitung des Hydraulik mittels auszubilden. Durch diese Maßnahme kann auf zusätzliche und bauauf wanderhöhende separate Leitungen verzichtet werden, da es ohnehin möglich ist, bei nachlassendem Hydraulikmitteldruck die Restmenge an Hydraulikmittel in die Zuleitung zurückzuschieben.

Eine einfache Möglichkeit einer Anordnung und Ausbildung des Entlastungs pfades geht aus einem weiteren Unteranspruch hervor. Hiernach ist der Entla stungspfad Bestandteil der Aufnahmebohrung für den jeweiligen Kolben, so daß auf eine separate und kostenerhöhende Ausbildung eines derartigen Entlastungs pfades in der Vorrichtung verzichtet werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es ausgeführt, daß die Vorrichtung beispiels weise als schaltbarer Tassenstößel ausgelegt sein kann, dessen Anschlagelement für den Kolben in der Verschiebebohrung gleichzeitig als Blendenteil ausgebil det ist. Die Erfindung bezieht sich jedoch auf jede Art von schaltbaren Ventil triebsgliedern, wie beispielsweise Abstützelemente, schaltbare Kipp- bzw. Schlepphebelsysteme, schaltbare Ventiltriebsbrücken und ähnliches.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß eine Beaufschlagung der Koppel mittel in die weitere Verschieberichtung über die Kraft zumindest einer Druckfe der hergestellt ist. Aufgrund der Verwendung dieser Druckfeder braucht nur auf ein einkreisiges Hydrauliksystem zurückgegriffen werden, wobei jedoch auch eine hydraulische Beaufschlagung in die weitere Verschieberichtung über Hydraulikmittel denkbar ist. An dieser Stelle ist ebenfalls an einen Einsatz von magnetischen, elektromagnetischen, mechanischen und ähnlichen Mitteln zur Verschiebung des Koppelmittels in die weitere Verschieberichtung gedacht.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchs merkmale mit dem in der Beschreibung Offenbarten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zweckmäßigerweise ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrich tung;

Fig. 2 einen um 90° gedrehten Teillängsschnitt nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Teillängsschnitt nach der Schnittlinie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht der Normblende und

Fig. 5 eine Teilansicht der Aufnahmebohrung für das Koppelmittel im Bereich der Blende.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Fig. 1 geht eine Vorrichtung 1 hervor, welche hier als schaltbarer Tassen stößel ausgelegt ist. Auf eine ausführliche Beschreibung dieser Vorrichtung 1 wird an dieser Stelle verzichtet, weil dies dem Fachmann schon hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt ist (siehe beispielsweise DE-A 43 14 619). Diese Vorrichtung 1 besteht aus einem ersten kreisringförmigen Abschnitt 2, welcher von einem nicht dargestellten Nocken großen Hubes beaufschlagt wird. Dieser kreisringförmige Abschnitt 2 schließt einen kreisförmigen Abschnitt 3 ein, der zur Übertragung eines kleinen bzw. 0-Hubes dient. Beide Abschnitte 2, 3 sind axial zueinander beweglich. Dabei kommuniziert der kreisförmige Abschnitt 3 mit seinem hier eingebauten Spielausgleichselement 4 zumindest mittelbar mit einem nicht dargestellten Gaswechselventil im Hubsinn. Bodensei tig verläuft im kreisringförmigen Abschnitt 2 eine Aufnahmebohrung 5. Diese Aufnahmebohrung 5 fluchtet im Grundkreis der Steuernocken zu einer weiteren Aufnahmebohrung 6 im kreisförmigen Abschnitt.

In der Aufnahmebohrung 5 ist ein längsverschiebliches Koppelmittel 7, hier als Kolben ausgebildet, positioniert. Der Kolben 7 wird in Entkoppelrichtung über die Kraft einer Druckfeder 8 beaufschlagt, welche radial außen auf eine Schie behülse 9 einwirkt. In der hier gezeigten Endstellung der Schiebehülse 9 mit Druckfeder 8 ist eine Entkopplung der beiden Abschnitte 2, 3 bewirkt, da über die eben genannten Mittel 9, 8 das Koppelmittel 7 vollständig in seine Auf nahmebohrung 5 verschoben wurde, d. h. das Koppelmittel 7 überragt nicht mehr eine Ringfläche 10 zwischen den Abschnitten 2, 3.

In die andere Verschieberichtung radial nach innen ist das Koppelmittel 7 über Hydraulikmitteldruck im Koppelsinn der beiden Abschnitte 2, 3 verlagerbar. Hierzu verläuft im kreisringförmigen Abschnitt 2 ein Pfad 11 (siehe auch Fig. 3), mit einer eine Bohrungswandung 12 schneidenden Öffnung 13. Der Pfad 11 zur Zuleitung von Hydraulikmittel ist gleichzeitig als Pfad zur Ableitung des Hydraulikmittels ausgelegt. Des weiteren ist die Aufnahmebohrung 5 radial außen von einer Hülse 14 begrenzt. Diese Hülse 14 dient einerseits als Wegbe grenzung für das Koppelmittel 7 und verhindert andererseits ein unerwünschtes Abfließen von Hydraulikmittel, welches über den Pfad 11 zwischen die Hülse 14 und das Koppelmittel 7 geleitet wird. Somit bewirkt eine Beaufschlagung des Pfades 11 mit Hydraulikmittel eine teilweise Verschiebung des Koppelmittels 7 radial nach innen in die Aufnahmebohrung 6 entgegen der Kraft der Druckfeder 8. In dem eben genannten Zustand erfolgt eine Kopplung der beiden Abschnitte 2, 3 und eine Übertragung eines Hubes des den Abschnitt 2 beaufschlagenden Nockens. Das Hydraulikmittel wird dabei aus einem Ringraum 15 (siehe Fig. 2 und 3) in den Pfad 11 geleitet. Dieser Ringraum 15 dient hier gleichzeitig als Hydraulikmittelreservoir und wird über eine nicht dargestellte Zuführboh rung durch ein Hemd 16 des Abschnitts 2 gespeist.

Gemäß der Erfindung ist ein Boden 17 (siehe insbesondere Fig. 5) der Hülse 14 als Blende 18 ausgebildet. Diese Blende 18 weist Schenkel 19 auf, die zueinander einen Winkel von etwa 60 bis 90° einschließen, wobei Kantenbe reiche der Schenkel 19 scharfkantig ausgebildet sind. Durch diese Blende 18 wird radial nach außen in der Aufnahmebohrung 5 ein Entlastungspfad 20 für Hydraulikmittel gebildet.

Da, wie in der Beschreibungseinleitung näher dargelegt, insbesondere bei hochviskosem Öl, hervorgerufen durch niedrige Umgebungstemperaturen, mit Schaltzeitproblemen beim Rückstellen des Koppelmittels 7 durch die Druckfeder 8 in die Aufnahmebohrung 5 zu rechnen ist, sind durch diese Erfindung Maß nahmen getroffen, die Schaltzeitprobleme zu eliminieren, d. h. die Rückstellzeit des Koppelmittels 7 weitgehend viskositätsunabhängig zu gestalten. Durch die Blende 18 (beispielsweise eine Normblende bzw. ein normblendenähnliches Teil) gestaltet sich somit der Volumenstrom an rückfließendem Hydraulikmittel größtenteils viskositätsunabhängig. Über den Entlastungspfad 20 entweicht zwar eine Teilmenge Hydraulikmittel unerwünscht, dies ist jedoch akzeptabel im Hinblick auf den erzielbaren Vorteil. Gegebenenfalls kann die Leistung der verwendeten Hydraulikmittelpumpe leicht erhöht werden.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung
2 Abschnitt
3 Abschnitt
4 Spielausgleichselement
5 Aufnahmebohrung
6 Aufnahmebohrung
7 Koppelmittel
8 Druckfeder
9 Schiebehülse
10 Ringfläche
11 Pfad
12 Bohrungswandung
13 Öffnung
14 Hülse
15 Ringraum
16 Hemd
17 Boden
18 Blende
19 Schenkel
20 Entlastungspfad

Claims

1. Vorrichtung (1) zur wahlweisen Betätigung zumindest eines Gaswechselven tils mit einem schaltbaren Nockenfolger, welcher trieblich zwischen zumindest einem Nocken einer Nockenwelle und dem Gaswechselventil angeordnet ist, oder Abstützvorrichtung für einen Nockenfolger, bestehend aus wenigstens zwei zueinander verschiebbaren und aneinander koppelbaren Abschnitten (2, 3), wobei der erste Abschnitt (2) zur Realisierung eines großen Ventilhubes mit dem Nocken großen Hubes kommuniziert, wobei im Nockenfolger bzw. in der Abstützvorrichtung in zumindest eine Verschieberichtung über Hydraulikmittel verlagerbare Koppelmittel (7) zur wahlweisen Verbindung der beiden Abschnitte (2, 3) zum Zwecke einer Übertragung des großen Nockenhubes auf das Gas wechselventil vorgesehen sind und wobei im Nockenfolger oder der Abstützvor richtung zumindest ein Pfad (11) zur Zu- und Ableitung des Hydraulikmittels verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pfad (11) zur Ableitung des Hydrau likmittels eine Blende (18) bzw. eine blendenartige Bohrung zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (18) als scharfkantige Normblende bzw. normblendenähnliches Teil hergestellt ist, deren (dessen) Schenkel (19) einen Winkel von etwa 60 bis 90° einschließen und sich in Rückflußrichtung öffnen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfad (11) zur Ableitung des Hydraulikmittels einen Entlastungspfad (20) für wenig stens eine Teilmenge rückfließendes Hydraulikmittel aufweist, in dem die Blende (18) eingebaut ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfad (11) zur Ableitung des Hydraulikmittels gleichzeitig als Pfad zur Zuleitung des Hydraulikmittels dient.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungs pfad (20) durch Teilabschnitte einer Aufnahmebohrung (5) für das jeweilige Koppelmittel (7) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beauf schlagung der Koppelmittel (7) in die weitere Verschieberichtung über die Kraft zumindest einer Druckfeder (8) hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Nockenfol ger als schaltbarer Tassenstößel hergestellt ist, dessen erster Abschnitt (2) kreis ringförmig ausgebildet ist und den zweiten, kreisförmig ausgebildeten Abschnitt (3) einschließt, der von einem Nocken kleineren Hubes bzw. 0-Hubes beauf schlagt ist, wobei die Koppelmittel (7) als wenigstens ein radial/sekantenartig verlagerbarer Kolben ausgebildet sind, der im Entkoppelzustand in einer Auf nahmebohrung (5) des ersten Abschnitts (2) verläuft und radial von außen mit Hydraulikmittel zum Zwecke einer Kupplung beaufschlagbar ist und wobei die Aufnahmebohrung (5) radial außen von einer Hülse (14) bzw. Scheibe begrenzt ist, zwischen die und den Kolben das Hydraulikmittel durch eine die Bohrungs wandung (12) in diesem Bereich schneidende Öffnung (13) des Pfades (11) leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse (14) bzw. Scheibe die Blende (18) appliziert ist.

8. Nockenfolger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (18) als Wegbegrenzung für den Kolben ausgebildet ist.