Montageanordnung und Verfahren zur Montage eines Druckspeichers für Brenn- kraftmaschinen

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Brennkraftmaschinen und betrifft eine Montageanordnung und ein Verfahren zur Montage eines Druckspeichers für die Druckversorgung zumindest eines Verbrauchers einer Brennkraftmaschine.

Stand der Technik

Aus der Patentschrift EP 1 197641 A2 ist ein Druckspeicher zum Unterstützen einer hydraulisch verstellbaren Nockenwelle bekannt, bei ein Druckmittelfluss in oder aus dem Druckspeicher durch Verwendung unterschiedlicher Magnetventile gesteuert wird.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102007056684 A1 der Anmelderin zeigt einen Druckspeicher mit einem separaten Gehäuse.

Weiterhin beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 10228354 A1 einen in einen inneren Hohlraum einer Nockenwelle integrierten Druckspeicher, wodurch Bauraum in der Brennkraftmaschine eingespart werden kann.

Aufgabe der Erfindung Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Montage eines in einer Nockenwelle integrierten Druckspeichers zu vereinfachen. Lösung der Aufgabe

Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Montageanordnung und ein Verfahren zur Montage eines Druckspeichers mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Montageanordnung zum Einbau in einen Speicherhohlraum für die Montage eines (passiven) Druck- Speichers gezeigt. Der Druckspeicher dient zur Druckversorgung mindestes eines Verbrauchers einer Brennkraftmaschine. Vorteilhafter Weise, jedoch nicht zwingend, wird der Hohlraum zum Einbau der Montageanordnung durch einen inneren Hohlraum einer Nockenwelle geformt, um einen in die Nockenwelle integrierten Druckspeicher herzustellen. Bei dem Verbraucher kann es sich insbesondere um einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur Verstellung der Phasenlage zwischen Kurbel- und Nockenwelle handeln. Denkbar ist jedoch auch, dass die Vorrichtung beispielsweise bei einer elektrohydrauli- schen Ventilbetätigungsvorrichtung der Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Die Montageanordnung umfasst ein Verlagerungselement zur Beaufschlagung durch ein Druckmittel. Das Verlagerungselement kann beispielsweise in Form eines Kolbens mit einer stirnseitigen Druckfläche ausgebildet sein. Sie umfasst weiterhin einen mit dem Verlagerungselement zusammenwirkenden Kraftspeicher, sowie ein Führungselement zur Führung des Kraftspeichers, wobei sich der Kraftspeicher am Verlagerungselement und am Führungselement derart abstützt, dass das Verlagerungselement gegen die Kraft des Kraftspeichers in eine Arretierstellung mit gespanntem bzw. geladenem Kraftspeicher verlagerbar ist. In vorteilhafter Weise, jedoch nicht zwingend, formt das Führungselement einen Anschlag, durch den die Arretierstellung des Verlagerungselements definiert ist. Der Kraftspeicher ist beispielsweise als Federelement, insbesondere in Form einer Druckfeder ausgebildet, wobei aber auch jeder andere geeignete Federtyp eingesetzt werden kann. Das Führungselement kann beispielsweise in Form eines Stufenkolbens mit einer ringförmigen Stufe ausgebildet sein, wobei die ringförmige Stufe zum Abstützen der Druckfeder dienen kann. Des Weiteren umfasst die Montageanordnung einen Arretiermechanismus, durch den das Verlagerungselement in seiner Arretierstellung lösbar arretiert werden kann.

Die erfindungsgemäße Montageanordnung ermöglicht somit eine einfache Montage des Druckspeichers im Hohlraum, beispielsweise in einem inneren Hohlraum einer Nockenwelle, bei der im Unterschied zur herkömmlichen Vorgehensweise keine Einzelteile jeweils für sich in den Hohlraum eingebaut werden, sondern die Montageanordnung in einem Stück in den Hohlraum eingesetzt wird. So wird insbesondere die schwierige Montage einer Druckfeder als Kraftspeicher erleichtert, welche im entspannten Zustand seitlich ausknicken kann. Auf das Vorsehen einer alternativen Hüllkartusche, in der die Druckfeder aufgenommen ist und welche dann in eine Passbohrung der Nockenwelle eingesetzt werden kann, kann verzichtet werden, wodurch in der industriellen Serienfertigung Kosten eingespart werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Montageanordnung weist der Arretiermechanismus ein eine Durchgangsöffnung des Führungselements durchsetzendes Arretierelement auf, das mit dem in Arretierstellung gebrachten Verlagerungselement in Eingriff bringbar ist. Dabei weist das Arretierelement einen Anschlag auf, der so ausgebildet ist, dass er dann, wenn das Arretierelement in Eingriff mit dem Verlagerungselement ist, durch Beaufschlagung durch den Kraftspeicher zur Anlage gegen das Führungselement gelangen kann. Vorteilhaft, jedoch nicht zwingend, ist das Arretierelement in Form einer in der Durchgangsöffnung entnehmbar angeordneten Arretierstange ausgebildet.

Das Verlagerungselement kann beispielsweise einen Hinterschnitt aufweisen, in den das Arretierelement zum Arretieren des Verlagerungselements greifen kann. Dabei kann der Hinterschnitt beispielsweise in Form einer Ringnut ausgebildet sein. Alternativ kann das Verlagerungselement beispielsweise mit einem Gewinde versehen sein, das zum Arretieren des Verlagerungselements in Gewindeeingriff mit einem Gegengewinde des Arretierelements bringbar ist. In diesem Fall kann es von Vorteil sein, wenn zudem eine Einrichtung zur drehfesten Verbindung von Führungselement und Verlagerungselement in gespannter Arretierstellung vorgesehen ist. Die Einrichtung zur drehfesten Verbindung von Führungselement und Verlagerungselement kann beispielsweise zumindest einen am Führungselement angeformten Vorsprung umfassen, der formschlüssig in eine Ausnehmung des Verlagerungselements in Arretierstellung greifen kann. Zudem kann das Arretierelement beispielsweise mit einer Handhabe zum Hindurchführen und Entnehmen aus der Durchgangsöffnung versehen sein. Diese Maßnahmen ermöglichen eine technisch einfache Realisierung des Arretiermechanismus zum Arretieren des Verlagerungselements in Arretierstellung.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Montage eines passiven Druckspeichers für die Druckversorgung mindestes eines Verbrauchers einer Brennkraftmaschine gezeigt. Das Verfahren umfasst:

einen Schritt zum Vormontieren einer Baugruppe, welche ein Verlagerungselement zur Beaufschlagung durch ein Druckmittel, einen mit dem Verlagerungselement zusammenwirkenden Kraftspeicher, sowie ein Führungselement zur Führung des Kraftspeichers umfasst, wobei sich der Kraftspeicher am Verlagerungselement und am Führungselement derart abstützt, dass das Verlagerungselement gegen die Kraft des Kraftspeichers verlagerbar ist,

einen Schritt zum Verlagern des Verlagerungselements in eine den Kraftspeicher spannende Arretierstellung, einen Schritt zum Einbringen eines Arretierelements durch eine Durchgangsöffnung des Führungselements,

einen Schritt zum Verbinden des Arretierelements in gespannter Arretierstellung mit dem Verlagerungselement, wodurch eine Montageanordnung gebildet wird,

einen Schritt zum Einsetzen der Montageanordnung in einen ein Speichergehäuse für den Druckspeicher formenden Hohlraum,

einen Schritt zum Lösen der Verbindung zwischen Arretierelement und Verlagerungselement, sowie

- einen Schritt zum Entnehmen des Arretierelements aus der Durch- gangsöffnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen: Fig. 1A-1 B eine schematische Axialschnittdarstellung (Fig. 1A) und eine schematische perspektivische Ansicht (Fig. 1 B) eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Montageanordnung;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Montageanordnung von Fig. 1 A-1 B ohne Verlagerungskörper;

Fig. 3A-3B eine schematische Axialschnittdarstellung (Fig. 3A) und eine um

90° verdrehte Axialschnittdarstellung (Fig. 3B) eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Montageanordnung;

Fig. 4A-4B eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Verlagerungskörpers (Fig. 4A) der Montageanordnung von Fig. 3A-3B, sowie eine perspektivische Darstellung des Führungskörpers dieser Montageanordnung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In den Figuren 1A-1 B und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäßen Montageanordnung zur Montage eines passiven Druckspeichers in einem inneren Hohlraum einer Nockenwelle veranschaulicht. Der Druckspeicher dient zur Druckversorgung von einem oder mehreren Verbrauchern einer Brennkraftmaschine. Die insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Montageanordnung umfasst einen hier beispielsweise in Form eines zylindrischen Hohlkolbens mit einer Stirnwand 33 ausgebildeten Verlagerungskörper 2, der unter Zwischenschaltung einer Schraubendruckfeder 4 auf einen in Form eines zylindrischen Stufenkolbens ausgebildeten Führungskörper 3 aufgesetzt ist. Dabei stützt sich die Schraubendruckfeder 4 mit ihrem einen Ende an einer ringförmigen Stufe 7 und mit ihrem anderen Ende an einer ringförmigen Stützfläche 8 im Hohlraum 18 des Verlagerungskörpers 2 ab. Der Führungskörper 3 umfasst einen ersten Abschnitt 5 mit einem kleineren Durchmesser und einen zweiten Abschnitt 6 mit einem größeren Durchmesser, wodurch die Stufe 7 geformt wird. Die Schraubendruckfeder 4 umgibt mit Ausnahme eines Endabschnitts 10 den ersten Abschnitt 5 des Führungskörpers 3, so dass die Schraubendruckfeder 4 vom Führungskörper 3 größtenteils geführt ist. Der Verlagerungskörper 2 kann entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 4 axial verschoben werden. Im eingebauten Zustand kann eine Innenwand des Spei- cherhohlraums der Nockenwelle als axiale Führungsfläche zum Verschieben des Verlagerungskörpers 2 dienen.

Beim Verlagern des Verlagerungskörpers 2 entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 4 dient eine erste Stirnfläche 10 des Führungskörpers 3 als Anschlag für den Verlagerungskörper 2, wodurch eine End- bzw. Arretierstellung im gespannten Zustand der Schraubendruckfeder 4 definiert ist. Im eingebauten Zustand kann der Verlagerungskörper 2 durch stirnseitiges Beaufschlagen mit Druckmittel einer von der Stirnwand 33 geformten Druckfläche 9 entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 4 axial verschoben werden. Andererseits wird der Verlagerungskörper 2 durch die Federkraft der gespannten Schraubendruckfeder 4 rückgestellt, sobald die an der Druckfläche 9 wirkende Druckkraft durch die Federkraft überdrückt wird. Die Montageanord- nung dient zur Herstellung eines passiven bzw. nicht schaltbaren Druckspeichers.

Die Montageanordnung 1 umfasst weiterhin eine zylindrische Arretierstange 13, die in einer zentralen Durchgangsbohrung 12 des Führungskörpers 3 ent- nehmbar aufgenommen ist. Ein in Form eines Hakens 16 ausgebildeter, auf Seite des Verlagerungskörpers 2 befindlicher Endabschnitt der Arretierstange 13 ragt aus der zentralen Durchgangsbohrung 12 heraus. Der Haken 16 wirkt mit einem Arretierstift 17 zusammen, der eine Durchbrechung der Druckfläche 9 des Verlagerungskörpers durchsetzt, wobei ein Stiftkopf 22 der Druckfläche 9 anliegt und ein Arretierabschnitt 19 in den Hohlraum 18 des Verlagerungskörpers 2 eintaucht. Der Arretierstift 17 ist mit dem Verlagerungskörpers 2 fest verbunden und kann beispielsweise als Stecknietverbindung zwischen dem Stiftkopf 22 und dem Arretierabschnitt 19 ausgebildet sein, wobei aber auch jede andere geeignete Verbindungstechnik eingesetzt werden kann.

Wird der Verlagerungskörper 2 entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 4 verschoben bis er seine durch die erste Stirnfläche 10 des Führungskörpers 3 definierte Arretierstellung erreicht, kann der Haken 16 in eine vom Arretierabschnitt 19 des Arretierstifts 17 geformte, in Umfangsrichtung verlau- fende Ringnut 20 greifen.

In Fig. 2 ist der Haken 16 in einer vergrößerten Darstellung ohne Verlagerungskörper 2, aber mit Arretierstift 17 gezeigt. Wie Fig. 2 entnehmbar ist, ist der Haken 16 zu diesem Zweck mit einem Halbring 23 versehen, der in die Ringnut 20 greifen kann. Dabei wird durch die Ringnut 20 ein Hinterschnitt gebildet, mit dem die Arretierstange 13 über den Halbring 23 in axialer Richtung formschlüssig verbunden ist. Somit wird die Arretierstange 13 durch die Federkraft der gespannten Schraubendruckfeder 4 beaufschlagt. Eine Entspannung der Schraubendruckfeder 4 bzw. ein Verschieben des Verlagerungskörpers 2 durch die Federkraft wird durch einen außerhalb der Durchgangsbohrung 12 befindlichen, an die Arretierstange 13 angeformten, ringförmigen Radialbund 14 verhindert, der zur Anlage gegen eine zweite Stirnfläche 24 des Führungs- körpers 3 gelangt. Durch den Radialbund 14 wird die Arretierstange 13 und damit der Verlagerungskörper 2 in Arretierstellung axial fixiert.

In Fig. 3A und 3B ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Montageanordnung 1 veranschaulicht, wobei die beiden Figuren eine um 90° verdrehte Schnittdarstellung zeigen. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden lediglich die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert und ansonsten wird auf die dort gemachten Ausführungen Bezug genommen. Demnach ist ein anderer Arretiermechanismus 15 für den Verlagerungskörper 2 in Arretierstellung verwirklicht. Der Verlagerungskörper 2 ist zu diesem Zweck mit einer Gewindehülse 25 versehen, welche hier beispielsweise ein Innengewinde 27 aufweist. Anstelle eines Hakens 16 ist ein Endabschnitt der Arretierstange 13 als Gewindeabschnitt 26 ausgebildet, der ein Außengewinde 28 trägt, das in Gewindeeingriff mit dem Innengewinde 27 des Verlagerungskörpers 2 gebracht werden kann. Dabei ist der Gewindeabschnitt 26 so angeordnet, dass er in die Gewindehülse 25 des in Arretierstellung gebrachten Verlagerungskörpers 2 greifen kann, wobei der Radialbund 14 dann der zweiten Stirnfläche 24 des Führungskörpers 3 anliegt. Somit ist der Verlagerungskörper 2 in Arretierstellung durch die in Stellung gebrachte Arretierstange 13 axial fixiert und kann nicht mehr verschoben werden.

Um ein Verdrehen der Arretierstange 13 relativ zum Verlagerungskörper 2 zuverlässig zu ermöglichen, ist eine Verriegelungseinrichtung 29 zur drehfesten Verriegelung des Verlagerungskörpers 2 in Arretierstellung vorhanden. Die Verriegelungseinrichtung 29 umfasst Vorsprünge 30, die von der ersten Stirnfläche 10 des Führungskörpers 3 axial abstehen. Die Vorsprünge 30 sind hier beispielsweise durch Einarbeiten einer mittigen Radialnut 31 geformt, so dass die Vorsprünge 30 als Ringstücke ausgebildet sind. Die Vorsprünge 30 können in entsprechend geformte Ausnehmungen 32 der Stirnwand 33 des Verlagerungskörpers 2 greifen, wenn sich dieser in Arretierstellung befindet. Dabei befinden sich die beiden Vorsprünge 30 in formschlüssigem Eingriff mit den beiden Ausnehmungen 32, so dass der Verlagerungskörper 2 drehfest mit dem Führungskörper 3 verbunden ist.

Für eine Montage des Druckspeichers wird zunächst eine Baugruppe vormontiert, indem die Schraubendruckfeder 4 auf den Führungskörper 3 aufgescho- ben und anschließend der Verlagerungskörper 2 auf die Schraubendruckfeder 4 aufgesetzt wird. Dann wird die Arretierstange 13 in die Durchgangsbohrung 12 eingesetzt und der Verlagerungskörper 2 beispielsweise manuell gegen die Federkraft der Schraubendruckfeder 4 verschoben, bis er zur Anlage gegen die erste Stirnfläche 10 gelangt. In dieser Arretierstellung des Verlagerungskörpers 2 wird die Arretierstange 13 mit dem Verlagerungskörper 2 fest verbunden, indem, wie oben ausgeführt, der Haken 16 am Arretierstift 17 eingehängt oder eine Gewindeverbindung hergestellt wird. Diese Montageanordnung mit in Arretierstellung fixiertem Verlagerungskörper 2 kann nun in einfacher Weise in einem Stück in den inneren Hohlraum der Nockenwelle eingesetzt werden. Die Montageanordnung wird gewöhnlich von einem stirnseitigen Ende der Nockenwelle her eingesetzt. Ist die Montageanordnung im Hohlraum der Nockenwelle in Stellung gebracht, wird die Arretierstange 13 gelöst, indem der Haken 16 vom Verlagerungskörper 2 ausgehängt bzw. die Gewindeverbindung zwischen Arretierstange 13 und Verlagerungskörper 2 gelöst wird. Der Verlage- rungskörper 2 wird dann durch die Federkraft der Schraubendruckfeder 4 in eine entspannte Stellung gebracht, die beispielsweise durch einen von der Nockenwelle geformten Anschlag definiert sein kann. Die Arretierstange 13 wird entnommen und kann anschließend für die Montage eines weiteren Druckspeichers verwendet werden. Bezugszeichenliste

1 Montageanordnung

2 Verlagerungskörper

3 Führungskörper

4 Schraubendruckfeder

5 erster Abschnitt

6 zweiter Abschnitt

7 Stufe

8 Stützfläche

9 Druckfläche

10 erste Stirnfläche

1 1 Endabschnitt

12 Durchgangsbohrung

13 Arretierstange

14 Radialbund

15 Arretiermechanismus

16 Haken

17 Arretierstift

18 Hohlraum

19 Arretierabschnitt

20 Ringnut

21 Durchbrechung

22 Stiftkopf

23 Halbring

24 zweite Stirnfläche

25 Gewindehülse

26 Gewindeabschnitt

27 Innengewinde

28 Außengewinde

29 Verriegelungseinrichtung

30 Vorsprung

31 Radialnut Ausnehmung Stirnwand