DE102009034804A1

DE102009034804A1 - Druckspeicher zur Unterstützung der Druckmittelversorgung eines Nockenwellenverstellers einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009034804A1
Application number: DE102009034804A
Authority: DE
Inventors: Mathias Boegershausen; Michael Busse
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-25
Filing date: 2009-07-25
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-07-26
Also published as: DE102009034804B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher (14) zur Unterstützung der Druckmittelversorgung eines Nockenwellenverstellers (11) einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Gehäuse (36), einem Kolben (37), einer Schraubenfeder (38) und einem Führungselement (43), wobei der Kolben (37) in dem Gehäuse (36) verschiebbar gelagert ist, wobei das Führungselement (43) ortsfest zu dem Gehäuse (36) in diesem angeordnet ist, wobei das Führungselement (43) einen Führungsabschnitt (44) und einen Federanschlag (45) aufweist, wobei eine Außenmantelfläche des Führungsabschnitts (44) von der Schraubenfeder (38) umgriffen wird, wobei der Federanschlag (45) über die Außenmantelfläche des Führungsabschnitts (44) in Richtung einer Innenmantelfläche des Gehäuses (36) hinausragt, wobei sich die Schraubenfeder (38) einerseits an dem Federanschlag (45) und andererseits an dem Kolben (37) abstützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher zur Unterstützung der Druckmittelversorgung eines Nockenwellenverstellers einer Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, einem Kolben, einer Schraubenfeder und einem Führungselement, wobei der Kolben in dem Gehäuse verschiebbar gelagert ist, wobei das Führungselement ortsfest zu dem Gehäuse in diesem angeordnet ist, wobei das Führungselement einen Führungsabschnitt und einen Federanschlag aufweist, wobei eine Außenmantelfläche des Führungsabschnitts von der Schraubenfeder umgriffen wird, wobei der Federanschlag über die Außenmantelfläche des Führungsabschnitts in Richtung einer Innenmantelfläche des Gehäuses hinausragt, wobei sich die Schraubenfeder einerseits an dem Federanschlag und andererseits an dem Kolben abstützt.
Hintergrund der Erfindung
In modernen Brennkraftmaschinen werden Nockenwellenversteller eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel einstellen zu können. Der Nockenwellenversteller ist üblicherweise drehfest an einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine befestigt und steht in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle. Diese Antriebsverbindung kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein. Mittels einer hydraulischen Phasenstelleinrichtung des Nockenwellenverstellers kann durch Druckmittelzufuhr, bzw. -abfuhr eine Phasenrelation zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle gezielt verändert werden.
Ein derartiger Nockenwellenversteller ist beispielsweise aus der DE 10 2007 041 552 A1 bekannt. Der Nockenwellenversteller weist ein Abtriebselement auf, welches drehbar zu einem Antriebselement angeordnet ist. Das Antriebselement steht in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle, das Abtriebselement ist drehfest mit der Nockenwelle verbunden. Das Abtriebselement und das Antriebselement begrenzen mehrere Druckräume, die mittels jeweils eines mit dem Abtriebselement verbundenen Flügels in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt werden. Durch Druckmittelzufuhr zu bzw. Druckmittelabfuhr von den Druckkammern werden die Flügel innerhalb der Druckräume verschoben, wodurch eine Verstellung der Phasenlage des Abtriebselements relativ zu dem Antriebselement und damit der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle erfolgt.
Des Weiteren ist ein Druckspeicher vorgesehen, der mit einer Druckmittelleitung kommuniziert, mittels der den Druckkammern Druckmittel zugeleitet werden kann. Während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine wird der Druckspeicher von einer Druckmittelpumpe der Brennkraftmaschine mit Druckmittel, in der Regel Motoröl, befüllt. Sinkt der von der Druckmittelpumpe gelieferte Systemdruck unter einen Wert, der für den funktionssicheren Betrieb des Nockenwellenverstellers benötigt wird, so kann das in dem Druckspeicher gespeicherte Druckmittel in die Druckmittelleitung entleert werden und steht somit zur Verstellung der Phasenlage zur Verfügung. Somit können kurzfristige Mindestdruckunterschreitungen innerhalb des Druckmittelsystems abgefangen bzw. der Volumenstrom erhöht werden.
Darüber hinaus kann ein Einbruch der Verstellgeschwindigkeit während des Verstellvorgangs verhindert werden. Zu Beginn einer Phasenverstellung wird dem Druckmittelsystem der Brennkraftmaschine einen gewisse Menge Druckmittel entnommen. Als Folge davon sinkt der Systemdruck auf ein geringeres Niveau. Der vor der Verstellung vorhandene Systemdruck steht nicht in vollem Umfang zur Phasenverstellung zur Verfügung. Somit sinkt die Verstellgeschwindigkeit der Phasenverstellung und damit die Performance der gesamten Brennkraftmaschine. Dieser Druckabfall wird bei befülltem Druckspeicher durch diesen abgefangen, die Verstellgeschwindigkeit wird auf einem hohen Niveau gehalten.
Der Druckspeicher ist als Federspeicher ausgebildet und umfasst einen topfförmigen Kolben, der innerhalb eines Gehäuses verschiebbar gelagert ist. Der Kolben trennt das Innere des Gehäuses in einen Vorratsraum und einen Komplementärraum. In dem Komplementärraum ist eine Schraubendruckfeder angeordnet, die den Kolben mit einer Kraft in Richtung des Vorratsraums beaufschlagt. Ab einem in der Druckmittelleitung herrschenden Grenzdruck wird dem Vorratsraum Druckmittel zugeführt, wodurch der Kolben derart innerhalb des Gehäuses gegen die Kraft der Schraubenfeder verlagert wird, dass sich das Volumen des Vorratsraums auf Kosten des Komplementärraums vergrößert. Dabei wird die Bewegung des Kolbens dadurch beschränkt, dass die zylindrische Mantelfläche des topfförmigen Kolbens an einer Rückwand des Gehäuses zur Anlage kommt. Somit ist die Länge der Schraubendruckfeder kleiner als die Länge der zylindrischen Mantelfläche zu wählen, um zu verhindern, dass die Feder während der Befüllung des Druckspeichers auf Block gedrückt wird.
In Ausführungsformen, in denen der topfförmige Kolben spanlos aus einem Blechrohling gefertigt ist, kann die zylindrische Mantelfläche nicht beliebig lang, sondern auf Grund des Herstellungsverfahrens, beispielsweise eines Tiefziehverfahrens, nur bis zu einer gewissen Grenzlänge ausgebildet werden. Somit ist in diesen Ausführungsformen die Federlänge begrenzt und somit die Federcharakteristika nur in einem engen Bereich einstellbar. Insbesondere führt dies dazu, dass kurze Federn mit einer hohen Federkonstante zum Einsatz kommen müssen, wodurch die Federkraft stark mit der Auslenkung der Feder variiert. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Schraubendruckfeder bei Belastung einknickt und somit die Funktionsfähigkeit des Druckspeichers beeinträchtigt wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Druckspeicher zur Unterstützung der Druckmittelversorgung eines Nockenwellenverstellers einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei dessen Funktionssicherheit bei geringen Herstellungskosten erhöht werden soll.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Federanschlag separat zu dem Führungsabschnitt ausgebildet und ortsfest mit diesem verbunden ist.
Der Druckspeicher kommuniziert mit einer Druckmittelleitung, über die einem Nockenwellenversteller Druckmittel zuleitbar ist, und weist einen Kolben auf der innerhalb eines Gehäuses verschiebbar gelagert ist. Der Kolben trennt das Innere des Gehäuses in einen Komplementärraum und einen Vorratsraum, der mit der Druckmittelleitung kommuniziert. Durch Druckmittelbeaufschlagung des Kolbens über die Druckmittelleitung wird dieser innerhalb des Gehäuses derart verschoben, dass das Volumen des Vorratsraums auf Kosten des Komplementärraums zunimmt. Dabei wird der Kolben gegen die Kraft einer Schraubenfeder verschoben, die beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet und in dem Komplementärraum angeordnet sein kann. Alternativ kann die Schraubenfeder als Schraubenzugfeder ausgebildet und in dem Vorratsraum angeordnet sein.
Innerhalb des Gehäuses ist ein Führungselement angeordnet, das ortsfest zu dem Gehäuse angeordnet ist und einen Führungsabschnitt und einen Federanschlag aufweist. Das Führungselement kann beispielsweise form-, kraft- oder stoffschlüssig fest mit einer Innenwandung des Gehäuses verbunden und beispielsweise in dem Komplementärraum angeordnet sein. Der Führungsabschnitt erstreckt sich in Verschieberichtung des Kolbens und kann beispielsweise rohrförmig ausgebildet sein. Der Federanschlag ist beabstandet zu den offenen Ende des Führungsabschnitts, das in Richtung des Kolbens weist, angeordnet und überragt eine Außenmantelfläche des Führungsabschnitts. Somit ist zwischen der Außenmantelfläche des Führungsabschnitts und einer Innenmantelfläche des Gehäuses ein ringförmiger Hohlraum ausgebildet ist, der in Verschieberichtung des Kolbens einseitig offen und in der anderen Richtung durch den Federanschlag begrenzt ist. In diesem Hohlraum ist die Schraubenfeder angeordnet, die über das offene Ende des Führungsabschnitts auf diesen aufgesteckt wird, so dass diese die Außenmantelfläche des Führungsabschnitts umgreift. Somit wird die Schraubenfeder während des Betriebs der Brennkraftmaschine von dem Führungsabschnitt gestützt, so dass Beschädigungen sicher vermieden werden. Der Außendurchmesser des Führungsabschnitts ist größer als der Innendurchmesser der Schraubenfeder in entspanntem Zustand ausgebildet, so dass eine freie Bewegung des Kolbens innerhalb des Gehäuses gewährleistet ist
Die Schraubenfeder wirkt einerseits mit dem Kolben und andererseits mit dem Federanschlag zusammen. Ist die Schraubenfeder als Druckfeder ausgebildet stützt sich diese an den beiden Bauteilen ab. Im Fall einer Zugfeder ist diese an den beiden Bauteilen befestigt. Dabei ist vorgesehen, dass der Federanschlag die Außenmantelfläche des Führungsabschnitts in Richtung auf eine Innenwandung des Gehäuses zu überragt, so dass ein Angriffspunkt für die auf dem Führungsabschnitt angeordnete Schraubenfeder realisiert ist.
Der Federanschlag ist separat zu dem Führungsabschnitt ausgebildet und ortsfest mit diesem verbunden. Denkbar sind beispielsweise kraft-, stoff- oder formschlüssige Verbindungen zwischen den beiden Bauteilen, wie Schweißverbindungen oder ein Presssitz. Durch die separate Ausbildung der beiden Bauteile und deren nachträgliche Befestigung sinken der Herstellungsaufwand und der Materialeinsatz des üblicherweise spanend hergestellten, eineiligen Führungselements beträchtlich. So kann beispielsweise ein Rohr geeigneter Länge als Führungsabschnitt genutzt werden, auf dessen Außenmantelfläche ein Ring, der als Federanschlag dient, befestigt ist. Statt einer aufwändigen spanenden Herstellung des einteiligen Führungselements können die einzelnen Bauteile kostengünstig, beispielsweise mittels spanloser Formgebungsverfahren, wie Tiefziehverfahren, hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Führungselement mittels einer kraft-, stoff- oder formschlüssigen Verbindung zwischen dem Federanschlag und dem Gehäuse mit diesem verbunden ist. Dadurch werden die Federabstützfunktion und die Befestigungsfunktion in einem Bauteil, dem Federanschlag, vereint. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Federanschlag zunächst kraftschlüssig an dem Führungsabschnitt befestigt wird und anschließend die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Federanschlag und einer Innenwandung des Gehäuses hergestellt wird. Dabei sind die Aufpresskräfte für die Herstellung des ersten Pressverbandes größer zu wählen, als die Kräfte, die nötig sind um eine Verschiebung des Führungselements innerhalb des Gehäuses zu bewirken.
In einer Konkretisierung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das kolbenseitige Ende des Führungsabschnitts als Endanschlag für den Kolben dient. Somit sind keine separaten Anschläge für den Kolben in dem Gehäuse vorzusehen. Darüber hinaus kann der Kolben kostengünstig als spanlos gefertigtes Blechbauteil ausgebildet werden, ohne die Variabilität der Druckspeicherauslegung zu verlieren. Durch die Ausbildung des Endanschlags für den Blechkolben an dem kolbenseitigen Führungsabschnitt, können längere Schraubenfedern mit geeigneteren, geringeren Federkonstanten eingesetzt werden. Somit kann der Kolbenhub und damit das maximal speicherbare Druckmittelvolumen erhöht werden, wobei die Federkraft über den Kolbenhub kaum variiert. Darüber hinaus steht der Schraubenfeder selbst bei vollständig befülltem Vorratsraum im Bereich des Führungsabschnitts ein Rückzugsraum zur Verfügung, in den diese unter Kompression hineinverlagert werden kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das der Führungsabschnitt rohrförmig mit einer zentralen Entlüftungsleitung ausgebildet ist. Während einer Verschiebung des Kolbens kann über die Entlüftungsleitung ein Gasaustausch zwischen dem Komplementärraum und dem Äußeren des Druckspeichers erfolgen, so dass die auf den Kolben wirkende, der Befüllung des Vorratsraums entgegenwirkende Kraft ausschließlich durch die Schraubenfeder erzeugt wird. Darüber hinaus kann in den Komplementärraum eingedrungenes Druckmittel über sie Entlüftungsleitung aus diesem ausgestoßen werden.
Der Druckspeicher kann beispielsweise in einem Hohlraum einer Nockenwelle, die beispielsweise als Hohlwelle ausgebildet ist, angeordnet sein. Ebenso denkbar sind aber auch massiv ausgeführte Nockenwellen, in denen ein Hohlraum, beispielsweise in Form einer Sacklochbohrung, vorgesehen ist. Dabei ist das Gehäuse des Druckspeichers fest mit der Nockenwelle verbunden. Alternativ kann eine Wandung des Hohlraums als Gehäuse für den verlagerbaren Kolben dienen. Durch die Anordnung des Druckspeichers innerhalb der Nockenwelle, eines ansonsten ungenutzten Bauraums, wird der Bauraumbedarf der Brennkraftmaschine signifikant reduziert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckspeicher,
3 die Einzelheit Z aus 2 in einer vergrößerten Darstellung,
4 einen Längsschnitt durch einen Nockenwellenversteller mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Druckspeicher,
5 einen Querschnitt durch den Nockenwellenversteller aus 4 entlang der Linie V-V.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei ein erster und ein zweiter Nockenwellenversteller 11 für eine Relativdrehung zwischen der Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswechselventile 9 bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 10. Ebenso kann vorgesehen sein nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einem Nockenwellenversteller 11 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einem Nockenwellenversteller 11 versehen ist.
Die 4 und 5 zeigen einen Nockenwellenversteller 11 mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Druckspeicher 14 im Längs- bzw. den Nockenwellenversteller 11 im Querschnitt. Der Nockenwellenversteller 11 umfasst ein Antriebselement 13, ein Abtriebselement 15 und zwei Seitendeckel 16, die an den axialen Seitenflächen des Antriebselements 13 angeordnet und drehfest mit diesem verbunden sind. Das Abtriebselement 15 ist in Form eines Flügelrades ausgeführt und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 17 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantelfläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Flügel 18 in radialer Richtung nach außen erstrecken.
Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 19 des Antriebselements 13 erstrecken sich fünf Vorsprünge 20 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 20 und die Flügel 18 einteilig mit der Umfangswand 19 bzw. dem Nabenelement 17 ausgebildet. Das Antriebselement 13 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 20 relativ zu dem Abtriebselement 15 drehbar zu diesem angeordnet.
An einer äußeren Mantelfläche des Antriebselements 13 ist ein Kettenrad 21 ausgebildet, über das mittels eines nicht dargestellten Kettentriebs Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 13 übertragen werden kann. Das Abtriebselement 15 ist mittels einer Zentralschraube 12 drehfest mit der Nockenwelle 6, 7 verbunden.
Innerhalb des Nockenwellenverstellers 11 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprüngen 20 ein Druckraum 24 ausgebildet. Jeder der Druckräume 24 wird in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden 25 benachbarter Vorsprünge 20, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 16, radial nach innen von dem Nabenelement 17 und radial nach außen von der Umfangswand 19 begrenzt. In jeden der Druckräume 24 ragt ein Flügel 18, wobei die Flügel 18 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitendeckeln 16, als auch an der Umfangswand 19 anliegen. Jeder Flügel 18 teilt somit den jeweiligen Druckraum 24 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 26, 27.
Das Abtriebselement 15 ist in einem definierten Winkelbreich drehbar zu dem Antriebselement 13 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Drehrichtung des Abtriebselements 15 dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an je einer korrespondierenden Begrenzungswand 25 (Frühanschlag 28) der Druckräume 24 zum Anliegen kommen. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Drehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 18 an den anderen Begrenzungswänden 25 der Druckräume 24, die als Spätanschlag 29 dienen, zum Anliegen kommen.
Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 26, 27 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 13 zum Abtriebselement 15 (und damit die Phasenlage der Nockenwelle 6, 7 zur Kurbelwelle 2) variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 26, 27 kann die Phasenlage konstant gehalten werden.
Die Nockenwelle 6, 7 weist im Bereich eines Nockenwellenlagers 35 mehrere Öffnungen 31 auf, über die von einer nicht dargestellten Druckmittelpumpe gefördertes Druckmittel in deren Inneres gelangt. Innerhalb der Nockenwelle 6, 7 ist ein Druckmittelpfad 32 ausgebildet, der einerseits mit den Öffnungen 31 und andererseits mit einem Steuerventil 30 kommuniziert, das zur Versorgung des Nockenwellenverstellers 11 mit Druckmittel dient. Das Steuerventil 30 ist im Inneren der Zentralschraube 12 angeordnet. Mittels des Steuerventils 30 kann Druckmittel wahlweise zu den ersten oder zweiten Druckkammern 26, 27 geleitet und von den jeweils anderen Druckkammern 26, 27 abgeführt werden.
Im Inneren der Zentralschraube 12 ist ein Druckmittelkanal 33 vorgesehen, der einerseits mit dem Druckmittelpfad 32 und andererseits mit einem Hohlraum 34 der hohl ausgebildeten Nockenwelle 6, 7 kommuniziert. Der Druckmittelkanal 33 ist als axiale Bohrung ausgebildet, die den Gewindeabschnitt der Zentralschraube 12 durchgreift.
In dem Hohlraum 34 ist der Druckspeicher 14 angeordnet. Der Druckspeicher 14 umfasst ein Gehäuse 36, einen Kolben 37 und einen Kraftspeicher, der in der dargestellten Ausführungsform als Schraubenfeder 38 in Form einer Schraubendruckfeder ausgeführt ist. Das Gehäuse 36 ist innerhalb des Hohlraums 34 angeordnet und kraftschlüssig mit einer Wandung 39 des Hohlraums 34 verbunden.
Im Inneren des Gehäuses 36 ist der Kolben 37 axial verschiebbar angeordnet, wobei dieser in der dargestellten Ausführungsform topfförmig, mit einem Boden 22 und einem Mantelabschnitt 23, ausgebildet ist. Mittels des Mantelabschnitts 23 ist der Kolben 37 axial verschiebbar in dem Gehäuse 36 gelagert.
Die Außenmantelfläche des Kolbens 37 ist der Innenmantelfläche des Gehäuses 36 derart angepasst, dass dieser das Gehäuse 36 druckmitteldicht in zwei Bereiche axial vor und hinter dem Boden 22 des Kolbens 37 und somit in einen Vorratsraum 40 und einen Komplementärraum 41 trennt. Der Kolben 37 wird mittels der Schraubenfeder 38, die sich einerseits an dem dem Nockenwellenversteller 11 abgewandten Ende des Gehäuses 36, und andererseits an dem Boden 22 des Kolbens 37 abstützt, mit einer Kraft in Richtung des Druckmittelkanals 33 beaufschlagt.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 wird von der Druckmittelpumpe Druckmittel über die Öffnungen 31, den Druckmittelpfad 32 und das Steuerventil 30 zu dem Nockenwellenversteller 11 geleitet. Des Weiteren wird Druckmittel über die Öffnungen 31, den Druckmittelpfad 32, den Druckmittelkanal 33 und eine Gehäuseöffnung 42 in den Vorratsraum 40 des Gehäuses 36 geleitet. Das Druckmittel beaufschlagt den Kolben 37 mit einer Kraft, wodurch dieser gegen die Kraft der Schraubenfeder 38 axial verschoben wird. Somit steigt das Volumen des Vorratsraums 40 auf Kosten des Volumens des Komplementärraums 41. Sinkt der von der Druckmittelpumpe gelieferte Systemdruck, so sinkt die Kraft des Druckmittels auf den Kolben 37, wodurch dieser durch die Schraubenfeder 38 in Richtung des Druckmittelkanals 33 verschoben wird. Somit wird dem Nockenwellenversteller 11 Druckmittel aus dem Vorratsraum 40 zuführt.
Der topfförmige Kolben 37 ist mittels eines spanlosen Umformverfahrens, beispielsweise eines Tiefziehverfahrens, aus einem Blechrohling hergestellt. Bedingt durch das Herstellungsverfahren kann der Mantelabschnitts 23 nicht beliebig lang hergestellt werden. Da die offene Seitenfläche der Mantelfläche 23 des Kolbens 37 bei maximal befüllten Vorratsraum 40 an dem Gehäuse 36 in Anlage kommt, ist die Federlänge der Schraubenfeder 38 durch die Länge der Mantelfläche 23 begrenzt. Dies hat zur Folge, dass kurze Schraubenfedern 38 mit hohen Federkonstanten eingesetzt werden müssen, wodurch die Federkraft auf den Kolben 37 stark mit der Auslenkung der Schraubenfeder 38 variiert.
Die 2 und 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Druckspeicher 14. Im Unterschied zu der in 4 dargestellten Ausführungsform ist ein Führungselement 43 vorgesehen, welches innerhalb des Gehäuses 36 angeordnet ist. Das Führungselement 43 besteht aus einem rohrförmigen Führungsabschnitt 44 und einem ringförmig ausgebildeten Federanschlag 45. Dabei ist der Federanschlag 45 mittels eines Pressverbandes mit einer Außenmantelfläche des Führungsabschnitts 44 fest verbunden. Des Weiteren ist der Federanschlag 45ebenfalls mittels eines Pressverbandes mit dem Gehäuse 36 verbunden. Der Führungsabschnitt 44 erstreckt sich ausgehend von dem Federanschlag 45 in Richtung der Gehäuseöffnung 42. Ein Außendurchmesser des Führungsabschnitts 44 ist kleiner als ein Innendurchmesser des Gehäuses 36 ausgebildet, wodurch ein ringförmiger Aufnahmeraum ausgebildet ist, in dem die Schraubenfeder 38 angeordnet ist. Der Aufnahmeraum wird an der dem Kolben 37 abgewandten Seite durch den Federanschlag 45 begrenzt, dessen axiale Erstreckung kleiner als die des Führungselements 43 ausgebildet ist. Dabei stützt sich die Schraubenfeder 38 an dem Federanschlag 45 ab. Der Führungsabschnitt 44 verhindert, dass die Schraubenfeder 38 radial nach innen einkickt. Des Weiteren dient die dem Kolben 37 zugewandte Seitenfläche des Führungsabschnitts 44 dem Kolben 37 als Endanschlag 46, an den dieser bei vollständig befülltem Vorratsraum 40 zur Anlage kommt. Somit müssen keine separaten Anschläge vorgesehen werden.
In der dargestellten Ausführungsform ist ein neben dem Federanschlag 45 ein zweites ringförmiges Bauteil 47 vorgesehen, das axial versetzt zu dem Federanschlag 45 angeordnet und fest mit der Außenmantelfläche des Führungsabschnitts 44 verbunden ist. Das ringförmige Bauteil 47 ist ebenso, wie der Federanschlag 45 fest mit dem Gehäuse 36 verbunden, so dass der Führungsabschnitt 44 über beide Bauteile 45, 47 gegenüber dem Gehäuse 36 abgestützt ist. Alternativ kann auf das ringförmige Bauteil 47 verzichtet und die Breite des Federanschlags 45 entsprechend ausgebildet werden.
Der Führungsabschnitt 44 weist eine Entlüftungsleitung 48 auf, die sich über die gesamte axiale Länge des Führungsabschnitts 44 erstreckt und sowohl mit dem Komplementärraum 41 als auch dem Äußeren des Gehäuses 36 kommuniziert. Somit kann Gas und Druckmittel während der Vorratsraum 40 befüllt wird aus dem Komplementärraum 41 ausgestoßen werden.
In der dargestellten Ausführungsform ist an der äußeren Mantelfläche 23 des Kolbens 37 ein Dichtelement 49 zur druckmitteldichten Trennung des Vorratsraums 40 von dem Komplementärraum 41 angeordnet. Alternativ kann die Abdichtung durch einen eng tolerierten Spalt zwischen der Mantelfläche 23 und dem Gehäuse 36 realisiert sein.
Durch die separate Ausbildung des Führungsabschnitts 44 und des Federanschlags 45 und die anschließende Verbindung der beiden Bauteile wird der Herstellungsaufwand erheblich reduziert. Spanende Bearbeitungsschritte werden auf ein Minimum reduziert bzw. können ganz entfallen. Die beiden Bauteile können beispielsweise mittel kostengünstiger spanloser Formgebungsverfahren hergestellt und mittels eines Pressverbandes miteinander verbunden werden.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelwelle
3: Kolben
4: Zylinder
5: Zugmitteltrieb
6: Einlassnockenwelle
7: Auslassnockenwelle
8: Nocken
9: Einlassgaswechselventil
10: Auslassgaswechselventil
11: Nockenwellenversteller
12: Zentralschraube
13: Antriebselement
14: Druckspeicher
15: Abtriebselement
16: Seitendeckel
17: Nabenelement
18: Flügel
19: Umfangswand
20: Vorsprung
21: Kettenrad
22: Boden
23: Mantelabschnitt
24: Druckraum
25: Begrenzungswand
26: erste Druckkammer
27: zweite Druckkammer
28: Frühanschlag
29: Spätanschlag
30: Steuerventil
31: Öffnungen
32: Druckmittelpfad
33: Druckmittelkanal
34: Hohlraum
35: Nockenwellenlager
36: Gehäuse
37: Kolben
38: Schraubenfeder
39: Wandung
40: Vorratsraum
41: Komplementärraum
42: Gehäuseöffnung
43: Führungselement
44: Führungsabschnitt
45: Federanschlag
46: Endanschlag
47: ringförmiges Bauteil
48: Entlüftungsleitung
49: Dichtelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007041552 A1 [0003]

Claims

Druckspeicher (14) zur Unterstützung der Druckmittelversorgung eines Nockenwellenverstellers (11) einer Brennkraftmaschine (1) – mit einem Gehäuse (36), einem Kolben (37), einer Schraubenfeder (38) und einem Führungselement (43), – wobei der Kolben (37) in dem Gehäuse (36) verschiebbar gelagert ist, – wobei das Führungselement (43) ortsfest zu dem Gehäuse (36) in diesem angeordnet ist, – wobei das Führungselement (43) einen Führungsabschnitt (44) und einen Federanschlag (45) aufweist, – wobei eine Außenmantelfläche des Führungsabschnitts (44) von der Schraubenfeder (38) umgriffen wird, – wobei der Federanschlag (45) über die Außenmantelfläche des Führungsabschnitts (44) in Richtung einer Innenmantelfläche des Gehäuses (36) hinausragt, – wobei sich die Schraubenfeder (38) einerseits an dem Federanschlag (45) und andererseits an dem Kolben (37) abstützt, – dadurch gekennzeichnet, dass der Federanschlag (45) separat zu dem Führungsabschnitt (44) ausgebildet und ortsfest mit diesem verbunden ist.
Druckspeicher (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Federanschlag (45) kraft-, stoff- oder formschlüssig mit dem Führungsabschnitt (44) verbunden ist.
Druckspeicher (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (43) mittels einer kraft-, stoff- oder formschlüssigen Verbindung zwischen dem Federanschlag (45) und dem Gehäuse (36) mit diesem verbunden ist.
Druckspeicher (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kolbenseitige Ende des Führungsabschnitts (44) als Endanschlag (46) für den Kolben (37) dient.
Druckspeicher (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (44) rohrförmig mit einer zentralen Entlüftungsleitung (48) ausgebildet ist.