DE10122152A1

DE10122152A1 - Montagehilfe und ein Verfahren zur Montage und Demontage für eine Schenkelfeder für einen hubvariablen Ventiltrieb in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10122152A1
Application number: DE10122152A
Authority: DE
Inventors: Johannes Meyer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: DE10122152B4

Abstract

Montagehilfe für eine Schenkelfeder für einen hubvariablen Ventiltrieb in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei die Schenkelfeder aus zumindest einer ersten und einer zweiten Schenkelfeder, die weitestgehend koaxial zu einer gemeinsamen Federachse angeordnet sind, dargestellt ist und die erste Schenkelfeder einen ersten Federschenkel und die zweite Schenkelfeder einen zweiten Federschenkel aufweisen, wobei die Wicklungsrichtungen der ersten und zweiten Schenkelfeder entgegengesetzt sind und die erste und die zweite Schenkelfeder im Bereich der Umkehr der Wicklungsrichtung miteinander einen gemeinsamen Zwischenschenkel bilden, der mit einem Abschnitt des Zylinderkopfes verbindbar ist, wobei die Montagehilfe den ersten und den zweiten Federschenkel mit dem Zwischenschenkel in einer vorgespannten Wirkposition lösbar miteinander verbindet. DOLLAR A Durch die Montagehilfe ist eine gefahrlose und problemlose Montage einer Schenkelfeder in einem hubvariablen Ventiltrieb in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine möglich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Montagehilfe und ein Verfahren zur Montage und Demon tage für eine Schenkelfeder für einen hubvariablen Ventiltrieb in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Ein hubvariabler Ventiltrieb für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ist bei spielsweise in der EP 103 91 03 A2 beschrieben. In dieser Schrift ist eine Vorrich tung zur Hubverstellung eines Gaswechselventils im Zylinderkopf einer Brennkraft maschine, bei der ein gesteuert verstellbarer Schwenkhebel über eine eine Leer hubkurve und eine Hubkurve umfassende Steuerbahn mittels eines Übertragungs elementes auf ein Gaswechselventil einwirkt, bei der zur Erzielung einer bauraum sparenden Konstruktion vorgeschlagen wird, dass der Schwenkhebel in seinen von einem Nocken einer Nockenwelle und einer Rückstellfeder bewirkten Schwenkbe wegung mittels eines koaxial zur Drehachse einer eine Kurvenscheibe zur Hubver stellung tragenden Steuerwelle drehbeweglich gelagerten Anlenkhebels geführt ist.

Die in dieser Schrift erwähnte Rückstellfeder, ist in dem BMW Magazin (Sonderma gazin), erschienen zum 71. Genfer Automobilsalon, 27.02.2001 bis 11.03.2001, in dem Artikel "Enhanced performance, lower consumption" auf Seite 25 in zwei Bil dern abgebildet und veröffentlicht worden.

In dem Bild unten "VALVETRONIC at a glance" ist eine detaillierte Darstellung der Rückstellfeder, einer Schenkelfeder, in einer Wirkposition in dem hubvariablen Ven tiltrieb abgebildet. In dem Bild oben "Cross section: engine with VALVETRONIC technology" ist Ihre Einbaulage im Zylinderkopf im Zusammenspiel mit dem Ventil trieb in einem Schnitt durch den Zylinderkopf dargestellt. Gut erkennbar ist in dem Schnitt, wie sich der Federschenkel der Schenkelfeder an dem Schwenkhebel ab stützt und wie auf der, der Federachse gegenüberliegenden Seite die Befestigung der Schenkelfeder am Zylinderkopf mittels eines Zwischenschenkels gestaltet ist. In dieser Einbaulage besitzt die Schenkelfeder eine Vorspannkraft von ca. 110 N.

Aus dieser zuletzt genannten Abbildung wird auch die Problematik bei der Montage der Schenkelfeder deutlich, da der am Befestigungselement erkennbare Zwischen schenkel bei der Montage gegen eine Vorspannkraft von 110 N eingesetzt und ver schraubt werden muss.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und wiederverwendbare Montagehilfe sowie ein Verfahren zur Montage und Demontage einer Schenkelfeder darzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Besonders hervorzuheben bei dieser Erfindung ist die Reduzierung eines Verlet zungsrisikos für Personen, die diese Schenkelfeder in den Ventiltrieb ein- bzw. aus bauen. Das Verletzungsrisiko, durch Rückfedern einzelner Federschenkel bei der Montage bzw. Demontage der Schenkelfeder, ist durch die selbsthemmende Mon tagehilfe bei sachgemäßem Gebrauch vermieden. Besonders vorteilhaft ist auch die Mehrfachverwendung dieses Bauteils, wodurch unnötiger Müll vermieden und somit Kosten gespart werden.

Nach Anspruch 2 wird die schwierige und aufwendige axiale Positionierung der Schenkelfeder am Zylinderkopf wesentlich vereinfacht, wodurch die Serienfertigung schneller und billiger vonstatten geht.

Die Ausgestaltung des Positionierelementes gemäß Anspruch 3 gestattet wiederum eine einfache und kostengünstige Fertigung und reduziert somit die Herstellkosten.

Die Montagebohrung gemäß Anspruch 4 weist in vorteilhafter Weise zwei Funktio nen gleichzeitig auf. Als erstes dient sie der gleichzeitigen Montage von Schenkel feder und Positionierelement am Zylinderkopf. Zweitens wird die Schenkelfeder in dem Positionierelement durch das in die Montagebohrung eingeführte Montageele ment, einer Schraube, zusätzlich justiert und gehalten.

Die Anordnung eines Hakens gemäß Anspruch 5 und die Anordnung eines Monta gehakens gemäß Anspruch 7 ermöglicht auf einfache Weise das Verhaken, eine einfache lösbare Verbindung, dieser beiden Bauteile miteinander. In Verbindung mit Anspruch 9 ist somit eine äußerst einfache und betriebssichere "Klapp- und Schnapp- Montagehilfe" entstanden. Durch das Zusammenwirken von Haken, Mon tagehaken und Sicherungsausbuchtungen ist eine einfache selbsthemmende Mon tagehilfe entstanden.

Gemäß Anspruch 10 ist wiederum eine schnelle, einfache und kostengünstige Ferti gung der Montagehilfe möglich. Durch die einfache Herstellung der Montagehilfe in Verbindung mit der Wiederverwendbarkeit, spielen die Fertigungskosten für eine derartige Montagehilfe in der Gesamtproduktion nur noch eine untergeordnete Rol le.

Gemäß der Ansprüche 11 und 12 ist für den Monteur beim Ein- und Ausbau der Schenkelfeder in oder aus dem Zylinderkopf das Verletzungsrisiko deutlich mini miert, wodurch für diesen Montage- oder Demontagevorgang kaum weitere Sicher heitsvorkehrungen nötig sind.

Im Folgenden ist die Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Zeichnung naher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schenkelfeder 1 mit einer Federachse 1a, die einstückig aus einer ersten Schenkelfeder 2 und einer zweiten Schenkelfeder 3 hergestellt ist, deren Wicklungsrichtungen gegenläufig sind. Ein Federende der ersten Schenkelfeder 2 bildet einen ersten Federschenkel 4 und ein Federende der zweiten Schenkelfeder 3 bildet einen zweiten Federschenkel 5. Am gemeinsamen Federende, der Bereich in dem auch die Richtungsumkehr der Wicklungen stattfindet, ist ein gemeinsamer Zwischenschenkel 6 ausgebildet. Der erste Federschenkel 4 und der zweite Feder schenkel 5 spannen eine erste Ebene in Richtung der Federachse 1a auf. Der ge meinsame Zwischenschenkel 6 spannt eine zweite Ebene, auf der, der Federachse 1a gegenüberliegenden Seite auf.

Der Zwischenschenkel 6 ist von einem Positionierelement 8 U-förmig umschlossen und bildet eine Verlängerung des Zwischenschenkels 6. Das Positionierelement 8 ist aus Blech gefertigt und verfügt über eine Bohrung 9, die zur Montage der Schen kelfeder an einem nicht dargestellten Zylinderkopf dient. Die Bohrung 9 ist in dem Positionierelement 8 derart angeordnet, dass der Zwischenschenkel 6 die Bohrung 9 im Inneren des Positionierelementes 8 umschlingt. An dem, der Federachse 1a abgewandten Seite, ist das Positionierelement 8 derart umgeformt dass es einen Haken 10 bildet. Die axiale Führung der Schenkelfeder 1 im Positionierelement 8 ist durch Randumformung des Bleches entstanden. Es umschließt den Zwischen schenkel 6 aufgrund dieser Bearbeitung wie ein Käfig.

Das Positionierelement 8 kann beispielsweise auch aus hochfesten, eventuell faser verstärkten Kunststoffen gefertigt werden, auch das direkte Anspritzen an den Zwi schenschenkel ist möglich.

In den Haken 10 ist eine Montagehilfe 7, die eine weitestgehend dreieckförmige Grundfläche hat, mit einem Montagehaken 14 eingehängt. Die dreieckförmige Grundfläche weist eine Basis 11 und an der der Basis 11 gegenüberliegenden Spit ze 12 den Montagehaken 14 auf. An der Basis 11 ist an jeder Ecke eine Siche rungsausbuchtung 13, 13' angeformt. Die Sicherungsausbuchtungen verfügen je weils über einen Hinterschnitt.

In den Hinterschnitt der Sicherungsausbuchtung 13 ist das Ende des ersten Feder schenkels 4, in den Hinterschnitt der Sicherungsausbuchtung 13' ist das Ende des zweiten Federschenkels 5 eingerastet.

Die Montagehilfe 7 ist aus Blech gefertigt, die Sicherungsausbuchtungen 13, 13' und der Montagehaken 14 sind durch Umformen der Randbereiche des Bleches entstanden. Um weiteres Material bzw. Gewicht einzusparen, ist es auch möglich, die Montagehilfe in der Außengeometrie zu verändern, bzw. durch Einbringen von Bohrungen in den Grundkörper leichter zu machen.

Die Montagehilfe 7 kann statt aus Blech beispielsweise auch aus einem hochfesten, eventuell faserverstärkten Kunststoff oder auch als ein Metallgussteil hergestellt werden.

Die Schenkelfeder 1 ist aus einem Federdraht gewickelt, kann grundsätzlich auch durch andere federnde Materialien ersetzt werden.

In weiteren Ausführungsformen kann die Schenkelfeder 1 auch aus zwei separaten Schenkelfedern 2, 3 hergestellt sein, wobei in diesem Fall jeweils ein Drahtende, entsprechend einem Federschenkel 4, 5, von dem Positionierelement 8 zusammengefügt und gehalten wird. Darüber hinaus ist auch eine lange Schenkelfeder 1 für eine komplette Zylinderbank denkbar.

Der Haken 10 kann beispielsweise auch durch eine Montagebohrung ersetzt wer den, in die der Montagehaken 14 einfach eingehängt wird.

In weiteren Ausgestaltungsvarianten können separate Sicherungsausbuchtungen 13, 13' auch auf die Montagehilfe 7 aufgesteckt werden.

Bei der Montage der Schenkelfeder in einem Zylinderkopf wird folgendermaßen vorgegangen (es wird vorausgesetzt, dass das Positionierelement 8 bereits auf dem gemeinsamen Zwischenschenkel 6 montiert ist):
In einem ersten Verfahrensschritt werden die erste Schenkelfeder 2, die zweite Schenkelfeder 3 und das Positionierelement 8 in einer Federspannvorrichtung vor gespannt. An das freie Ende des Positionierelementes 8 wird sodann die Montage hilfe 7 eingehakt, und die Montagehilfe 7 soweit in Richtung des ersten und des zweiten Federschenkels 2, 3 hochgekippt, bis die zwei Federschenkel in die Siche rungsausbuchtungen 13, 13' der Montagehilfe einrasten. Als nächstes wird die Kompletteinheit, bestehend aus der Schenkelfeder 1, dem Positionierelement 8 und der Montagehilfe 7 aus der Federspannvorrichtung herausgenommen. Diese Einheit wird anschließend derart an einen Steg des Zylinderkopfes gehalten, dass mit ei nem Befestigungselement, hier eine Schraube, die durch die Montagebohrung 9 geführt wird, die gesamte Einheit am Steg des Zylinderkopfes befestigbar ist. Hier bei liegen der erste Federschenkel 4 und der zweite Federschenkel 5 jeweils auf einem Schwenkhebel für ein Ventil auf. Durch das Verspannen der gesamten Ein heit gegenüber dem Steg des Zylinderkopfes, wird die Feder, bis das Befestigungs element auf Block geschraubt ist, weiter vorgespannt, so dass der erste Feder schenkel 4 und der zweite Federschenkel 5 aus ihren Sicherungsausbuchtungen 13, 13' herausgedrückt werden. Auf Grund der Schwerkraft klappt die Montagehilfe 7 selbstständig nach unten weg und bleibt mit dem Montagehaken 14 an dem Ha ken 10 hängen. Die Montagehilfe 7 ist nun problemlos abnehmbar.

Bei der Demontage der Schenkelfeder 1 vom Steg des Zylinderkopfes, wird zuerst eine Montagehilfe 7 mit dem Montagehaken 14 in dem Haken 10 eingehakt und anschließend soweit nach oben gedrückt, bis die Federschenkel 4, 5 in dem Bereich der Sicherungsausbuchtungen sind, bzw. bis die Federschenkel 4, 5 auf der Grund fläche der Montagehilfe 7 aufliegen. In dieser Stellung wird die Montagehilfe 7 gehalten, während gleichzeitig das Befestigungselement soweit gelockert wird, dass das Positionierelement 8 von der Federkraft soweit von dem Steg des Zylinderkop fes weggedrückt wird, dass die Federschenkel 4, 5 in die Sicherungsausbuchtungen 13, 13' einrasten. Ist dies passiert, wird das Befestigungselement ganz entfernt und die gesamte Einheit, bestehend aus Schenkelfeder 1, Positionierelement 8 und Montagehilfe 7 wird aus dem Bereich des Zylinderkopfes entnommen.

Bezugszeichenliste

1

Schenkelfeder

1

a Federachse

2

erste Schenkelfeder

3

zweite Schenkelfeder

4

erster Federschenkel

5

zweiter Federschenkel

6

Zwischenschenkel

7

Montagehilfe

8

Positionierelement

9

Montagebohrung

10

Haken

11

Basis

12

Spitze

13

,

13

' Sicherungsausbuchtungen

14

Montagehaken

Claims

1. Montagehilfe für eine Schenkelfeder für einen hubvariablen Ventiltrieb in ei nem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei die Schenkelfeder aus zumindest einer ersten und einer zweiten Schenkelfeder, die weitestgehend koaxial zu einer gemeinsamen Federachse angeordnet sind, dargestellt ist und die erste Schenkelfeder einen ersten Federschenkel und die zweite Schenkelfeder einen zweiten Federschenkel aufweisen, wobei die Wicklungs richtungen der ersten und der zweiten Schenkelfeder entgegengesetzt sind und die erste und die zweite Schenkelfeder im Bereich der Umkehr der Wick lungsrichtung miteinander einen gemeinsamen Zwischenschenkel bilden, der mit einem Abschnitt des Zylinderkopfes verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (7) den ersten und den zwei ten Federschenkel (4, 5) mit dem Zwischenschenkel (6) in einer vorgespann ten Wirkposition lösbar miteinander verbindet.

2. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zwischenschenkel (6) ein Positionier element (8) angeordnet ist.

3. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (8) ein Flachbauteil ist, dessen Ränder teilweise derart umgeformt sind, dass der Zwischenschenkel (6) in Richtung der Federachse (1a) arretiert ist.

4. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach zumindest einem der zuvor ge nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (8) eine Montageboh rung (6) aufweist.

5. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach zumindest einem der zuvor ge nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (8) einen Haken (10) aufweist.

6. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach zumindest einem der zuvor ge nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (7) eine weitestgehend drei eckförmige Grundfläche mit zumindest einer Basis (11) und zumindest einer gegenüberliegenden Spitze (12) aufweist.

7. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach zumindest einem der zuvor ge nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (7) an der Basis (11) zumin dest zwei Sicherungsausbuchtungen (13, 13') und an der gegenüberliegen den Spitze (12) zumindest einen Montagehaken (14) aufweist.

8. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach zumindest einem der zuvor ge nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagehaken (14) in den Haken (10) ein hängbar ist und gleichzeitig der erste und der zweite Federschenkel (4, 5) in die Sicherungsausbuchtungen (13, 13') einrastbar sind.

9. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach zumindest einem der zuvor ge nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagehaken (14) in den Zwischen schenkel (6) einhängbar ist und gleichzeitig die Federschenkel (4, 5) in die Si cherungsausbuchtungen (13, 13') einrastbar sind.

10. Montagehilfe für eine Schenkelfeder nach zumindest einem der zuvor ge nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (7) aus einem Blech und die Sicherungsausbuchtungen (13, 13') und der Montagehaken (14) durch Um formen des Blechrandes gefertigt sind.

11. Verfahren zur Montage einer Schenkelfeder mit einer Montagehilfe nach zu mindest einem der zuvor genannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwischenschenkel und der erste und der zweite Federschenkel in eine Wirkposition gebracht werden und
die Montagehilfe mit dem Montagehaken in den Haken des Positionierele ments oder in den Zwischenschenkel eingehängt wird und
die Montagehilfe soweit in Richtung des ersten und des zweiten Federschen kel gekippt wird, bis
der erste und der zweite Federschenkel in die Sicherungsausbuchtungen der Montagehilfe einrasten und die Schenkelfeder von der Montagehilfe in ihrer Wirkposition gehalten wird, und anschließend
das Positionierelement oder der Zwischenschenkel mit einem Befestigungs element an einem Abschnitt des Zylinderkopfes montiert wird, wobei sich der erste und der zweite Federschenkel an einem Bauteil des Ventiltriebs abstüt zen und bei der Montage die Wirkposition der Schenkelfeder derart verändert wird, dass der erste und der zweite Federschenkel aus den Sicherungsaus buchtungen herausgedrückt werden, und
die Montagehilfe von dem ersten und dem zweiten Federschenkel wegge klappt wird und
der Montagehaken der Montagehilfe aus dem Haken des Positionierelements oder aus dem Zwischenschenkel ausgehängt wird.

12. Verfahren zur Demontage einer Schenkelfeder mit einer Montagehilfe von ei nem Zylinderkopf nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Montagehilfe mit dem Montagehaken in den Haken des Positionierele ments oder in den Zwischenschenkel eingehängt wird und
die Montagehilfe so weit in Richtung der Federschenkel gekippt wird, bis der erste und der zweite Federschenkel in dem Bereich der Sicherungsausbuch tungen sind und
das Befestigungselement so weit gelockert wird, bis der erste und der zweite Federschenkel in den Sicherungsausbuchtungen einrasten, und die Schenkel feder von der Montagehilfe in ihrer Wirkposition gehalten wird, und das Befestigungselement ganz entfernt wird, und
die Schenkelfeder zusammen mit der Montagehilfe aus dem Zylinderkopf he rausgenommen wird.