Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Stößel zur direkten Übertragung eines Nockenhubes auf eine Stößelstange in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, in dessen sich axial erstreckender Aussparung ein mit einem längsbeweglichen Innenelement zusammengesteckter Druckkolben verläuft, wobei an einer der Aussparung abgewandten Seite das Gehäuse eine Anlauffläche für einen Nocken und der Stößel an der Seite der Aussparung eine Anlage für die Stößelstange hat, wobei im Entkoppelfall in einem Radialsteg des Innenelements wenigstens ein Schieber als Koppelmittel verläuft, der für den Koppelzustand abschnittsweise radial nach außen verlagerbar ist, wobei der Druckkolben an seiner einen Stirnseite ein hydraulisches Spielausgleichselement hat, an seinem Außenmantel einen Leckspalt für Hydraulikmittel begrenzt sowie innerhalb seiner Bohrung einen Vorratsraum für Hydraulikmittel einschließt und wobei eine Schraubendruckfeder vorgesehen ist, welche um das Innenelement gelegt ist und auf dieses in Richtung aus der Aussparung heraus einwirkt.
Ein derartiger Stößel geht aus der U.S. 6,196,175 B1 hervor. Offenbart ist ein Gehäuse mit einem darin eingebauten Innenelement. Das Innenelement verläuft in dem in Fig. 2 gezeigten Koppelzustand vollständig innerhalb einer Bohrung des Gehäuses. In diesem Bereich ist es an seinem Außenmantel von einer Schraubendruckfeder umschlossen. Ein Druckkolben eines hydraulischen Spielausgleichselements, an dessen einem Ende eine Stößelstange anliegt, ist innerhalb einer Bohrung des Innenelements angeordnet. Axial unterhalb von dem Druckkolben verläuft zwischen einem Boden des Innenelements und einer Stirnseite des Druckkolbens ein Hochdruckraum für Hydraulikmittel. Zwischen dem Innenelement und dem Druckkolben ist ein Leckspalt für das Hydraulikmittel aus dem Hochdruckraum heraus geschaffen.
Einerseits ist aufgrund der innenliegenden Anordnung der Schraubendruckfeder, auch Lost-Motion-Feder genannt, die Baulänge des Gehäuses unnötig vergrößert. Somit liegt ein Stößel mit einer unerwünscht großen Masse vor. Gleichzeitig erfordert der Stößel wegen der geschachtelten Anordnung mit der Druckfeder einen zu großen Bauraum in Durchmesserrichtung. Andererseits ist durch den auf relativ kleinem Durchmesser liegenden Leckspalt dieser nur ungenügend groß. Dadurch besitzt der Stößel eine zu geringe hydraulische Steifigkeit.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stößel der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Insbesondere soll der Stößel einerseits hinsichtlich seiner Masse und seines radialen Bauraums optimiert sein sowie gleichzeitig eine verbesserte hydraulische Steifigkeit besitzen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Druckkolben mit seinem Außenmantel direkt in die Aussparung des Gehäuses eingebaut ist und unmittelbar zwischen seiner Stirnseite sowie der geschlossen ausgebildeten, abgewandten Seite des Gehäuses der Hochdruckraum gebildet ist, wobei das Innenelement unmittelbar in der Bohrung des Druckkolbens verläuft, die Anlage für die Stößelstange hat und mit einem Ansatz die Aussparung im Bereich eines Randes des Gehäuses überragt, um welchen Ansatz die Schraubendruckfeder gelegt ist und wobei der wenigstens eine Schieber als Koppelmittel für den Koppelzustand aus dem Innenelement in eine Aufnahme des Druckkolbens verlagerbar ist.
Somit sind die eingangs genannten Nachteile eliminiert. Durch den erfindungsgemäß aus der Aussparung des Gehäuses axial herausgeführten Ansatz des Innenelements mit der ihn umschließenden Druckfeder, wobei auch ein Druckfederpaket vorgesehen sein kann, ist das Gehäuse, welches mit seiner Masse relativ stark die Gesamtmasse des Stößels beeinflußt, deutlich leichter darstellbar. Der relativ schwere Gehäuseabschnitt ist durch ein dünnwandiges Bauteil (Ansatz des Innenelements), welches zudem einen kleineren Außendurchmesser hat, substituiert. Gleichzeitig baut der Stößel durch die axial nach oben verlagerte Druckfeder nicht unnötig breit.
Da der Leckspalt im Vergleich zum beschreibungseinleitend genannten Stand der Technik nach außen verlagert wurde, ist dieser relativ groß. Somit besitzt der Stößel eine deutlich verbesserte hydraulische Steifigkeit.
Als Koppelmittel ist wenigstens ein radial verlagerbarer Schieber vorgeschlagen, der gemäß der Erfindung in einem Radialsteg des Innenelements positioniert ist. Der Schieber kann radial nach außen, in Koppelrichtung, in eine Aufnahme des Druckkolbens über Druckfederkraft und radial nach innen, in Entkoppelrichtung, über Hydraulikmitteldruck verlagert werden.
Eine einfache Maßnahme einer Abstützung der außen liegenden Druckfeder geht aus einem ersten Unteranspruch hervor. Demnach kann die Schraubendruckfeder einenends gegen eine der Aufnahme abgewandte Abstützung des Ansatzes und anderenends gegen einen Rand bzw. randnahen Abschnitt des Druckkolbens oder Gehäuses wirken. Als einenendige Abstützung der Schraubendruckfeder um den Ansatz des Innenelements sind dabei ein- oder mehrteilige Ausbildungen denkbar. Hier wird lediglich auf separate Ringe bzw. Sicherungsringe oder einteilig vom Ansatz ausgehende Kragen verwiesen.
Wahlweise kann zu der um den Ansatz gelegten Schraubendruckfeder auch im Vorratsraum innerhalb des Druckkolbens eine weitere Schraubendruckfeder oder ein anderes Federelement angeordnet werden, was unterstützend zur erstgenannten Schraubendruckfeder wirkt.
Der Radialsteg begrenzt in einfacher Art und Weise mit seiner Unterseite gleichzeitig einen vom Druckkolben eingeschlossenen Vorratsraum für das Hydraulikmittel in Richtung vom Hochdruckraum weg.
Eine einfache Maßnahme zur Zuleitung von Hydraulikmittel zum Spielausgleichselement ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach ist das Innenelement, auch aus Leichtbaugründen, hohlzylindrisch ausgebildet, wobei in Fließrichtung gesehen die Anlage für die Stößelstange im Innenelement wenigstens eine Öffnung besitzt, über welche das Hydraulikmittel zugeleitet werden kann. Des Weiteren ist zwischen einer Flanke des Radialsteges und einem Innenmantel des Innenelements wenigstens ein Durchlaß gebildet, über den das Hydraulikmittel um die Koppelmittel herum weiter in den Vorratsraum, der vom Druckkolben weitestgehend eingeschlossen wird, zugeleitet werden kann.
Damit es im Entkoppelzustand des Innenelements relativ zum Gehäuse nicht zu unnötigen Panschverlusten u. ä. beim Eintauchen des Innenelements kommt, ist im Vorratsraum wenigstens ein dieses in Richtung zum Radialsteg begrenzendes Brückenglied oder ähnliches Teil mit einer Öffnung zum Einlaß des Hydraulikmittels vorgesehen. Dieses kann auch eine Auslaufssicherungsfunktion bei Schräglagen des Stößels haben.
In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, den Ansatz für die Schraubendruckfeder am Innenelement aus einem Leichtbauwerkstoff wie Blech zu bilden, als separates Bauteil herzustellen. Über zweckmäßige Verbindungsmaßnahmen wie Clipsen, Kleben, Löten, Schweißen kann der Ansatz mit dem Innenelement verbunden werden.
Schließlich liegt ein besonders reibungsarmer Nockenabgriff am Stößel dann vor, wenn dessen Anlauffläche als drehbare Rolle hergestellt ist, die zweckmäßigerweise über einen Bolzen, der wahlweise wälzgelagert sein kann, gegenüber dem Gehäuse abgestützt ist.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 offenbart einen schaltbaren Stößel 1 zur direkten Übertragung eines Nockenhubes auf eine Stößelstange. Dieser ist schaltbar bzw. abschaltbar ausgelegt. Er besteht aus einem Gehäuse 2, in dessen Aussparung 3 ein Druckkolben 4 mit seinem Außenmantel 5 verläuft. Zwischen der Aussparung 3 und dem Außenmantel 5 ist ein Leckspalt für Hydraulikmittel gebildet.
Eine der Aussparung 3 abgewandte Seite 6 des Gehäuses 2 ist geschlossen ausgebildet und besitzt eine Anlauffläche 7 für einen Nocken. Die Anlauffläche 7 ist als Rolle ausgebildet, die über eine Wälzlagerung 8 auf einem Bolzen 9 geführt ist. Der Bolzen 9 wiederum ist stirnseitig im Gehäuse 2 gelagert.
Eine Mündung der Aussparung 3, welche der Seite 6 abgewandt ist, wird von einem Ansatz 10 überragt. Dieser ist hier dünnwandig und hohlzylindrisch ausgebildet und einteilig mit einem Innenelement 11 verbunden. Denkbar und vorgesehen ist jedoch auch eine zweiteilige Ausbildung, bei welcher der Ansatz 10 wie genannt über beispielsweise eine Clipsverbindung mit dem Innenelement 11 gekoppelt ist. Das Innenelement 11 verläuft dabei in einer Bohrung 12 des vorgenannten Druckkolbens 4 relativ axial beweglich zu diesem. Es hat eine Anlage 13 für eine zeichnerisch nicht dargestellte Stößelstange mit einer Öffnung 14 zur Zuleitung von Hydraulikmittel ins Stößelinnere.
Zeichnerisch zwar nicht ausgeführt jedoch vorgesehen kann es sein, dass das Innenelement 11 mit einem Endanschlag / einer Wegbegrenzung in gehäuseferne Richtung versehen ist. Somit ist ein Auseinanderfallen der Bauteile verhinderbar bzw. kann eine exakte Lagezuordnung der später genannten Koppelmittel 19 zu ihrer Aufnahme 21 geschaffen werden. Denkbar sind dabei radial überstehende Mittel wie Stifte, Ringe, Feder-Nut-Verbindungen u. Ä., die beispielsweise randseitig mit dem Gehäuse 2 bzw. Druckkolben 4 kommunizieren.
Des Weiteren kann sich der Fachmann Figur 1 entnehmen, dass der Ansatz 10 von einer Schraubendruckfeder 15 umschlossen ist. Diese ist an einem Ende an einer der Seite 6 abgewandten Abstützung 16 gelagert und am anderen Ende liegt sie auf einem Rand 17 des Druckkolbens 4.
In ihrem innerhalb des Druckkolbens 4 liegenden Bereich besitzt das Innenelement 11 einen Radialsteg 18. In diesem sind zwei sich gegenüberliegende Kolben als Koppelmittel 19 angeordnet. Diese werden radial nach außen über die Kraft eines Federmittels 20 beaufschlagt. Für den hier gezeigten Koppelfall verlaufen die Koppelmittel 19 abschnittsweise in je einer korrespondierenden Aufnahme 21 am Druckkolben 4. Eine Verlagerung der Koppelmittel 19 radial nach innen für einen Entkoppelzweck des Innenelements 11 relativ zum Gehäuse 2 wird über Hydraulikmittel realisiert, welches vor Stirnseiten 22 der Koppelmittel 19 geleitet werden kann.
Axial zwischen der Seite 6 des Gehäuses 2 und einer zugewandten Stirnseite 23 des Druckkolbens 4 ist ein Hochdruckraum 24 für Hydraulikmittel gebildet. Aus diesem führt der vorgenannte Leckspalt für das Hydraulikmittel zwischen dem Außenmantel 5 des Druckkolbens 4 und der Aussparung 3 des Gehäuses 2 axial nach oben. Durch die weitestmögliche Verlagerung des Leckspalts radial nach außen ist dieser relativ groß, was sich positiv auf die hydraulische Steifigkeit des gesamten Stößels 1 auswirkt.
Gleichzeitig kann durch die Anordnung der Schraubendruckfeder 15 um den Ansatz 10 herum das Gehäuse 2 verkürzt werden, was die Gesamtmasse des Stößels 1 vorteilhaft verringert.
Der Druckkolben 4 schließt oberhalb seiner Stirnseite 23 einen Vorratsraum 25 für Hydraulikmittel ein. Dieser ist axial nach oben durch eine Unterseite des Radialsteges 18 begrenzt. Es ist zu erkennen, dass im Vorratsraum 25 eine weitere Schraubendruckfeder 26 angeordnet ist. Diese unterstützt die Wirkung der Schraubendruckfeder 15. Gegebenenfalls kann auf die Schraubendruckfeder 26 verzichtet werden. Des Weiteren ist im Vorratsraum 25 eine quer verlaufende Brücke 27 zeichnerisch angedeutet. Unterhalb dieser, die mit wenigstens einem Durchlaß für das Hydraulikmittel versehen ist, ist letztendlich das Hydraulikmittel akkumuliert. Somit kann das Innenelement 11 im abgekoppelten Zustand vom Gehäuse 2 nicht mehr im Vorratsraum 25 unerwünscht panschen. Die Brücke 27 ist so angeordnet, dass sie bei der Eintauchbewegung des Innenelements 11 nicht von diesem berührt wird.
Figur 2: Eine ungehinderte Zuleitung des an der Öffnung 14 der Anlage 13 anstehenden Hydraulikmittels zum Vorratsraum 25 ist dadurch gewährleistet, dass der Radialsteg 18 im Bereich seiner Flanken 28 je einen Durchlaß 29 besitzt, der vom Innenmantel 30 des Innenelements 11 begrenzt ist. Somit wird das Hydraulikmittel um die Koppelmittel 19 herum in Richtung zum Vorratsraum 25 geleitet. Denkbar ist auch eine gemeinsame Versorgung des hydraulischen Spielausgleichselements 31 im Stößel 1 und der Koppelmittel 19.