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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zentralventil für eine Nockenwelle. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Zentralventil für eine Nockenwelle, wobei die Nockenwelle eine axiale Aufnahmebohrung ausgebildet hat, in der das Zentralventil montierbar ist.
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Hintergrund der Erfindung
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In Brennkraftmaschinen werden zur Betätigung der sog. Gaswechselventile Nockenwellen eingesetzt. Die Nocken der Nockenwellen liegen für gewöhnlich an Nockenfolgern an. Wird eine Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfolgern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Die Winkelverschiebung der Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle zur Erzielung optimaler Steuereinheiten für verschiedene Drehzahl- und Lastzustände wird als Nockenverstellung bezeichnet.
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Der Nockwellenversteller ist dabei fest an der Nockenwelle montiert. Ein Zentralventil steuert dabei den Austausch von Öl zwischen dem Nockenwellenversteller und dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine. Die Zugangsöffnungen, bzw. die Ausgänge des Zentralventils sind in einem Zentralventilgehäuse ausgebildet. In einem Innenraum des Zentralventilgehäuses wird ein Steuerkolben geführt. Der Steuerkolben ist als ein zylindrischer Körper mit einem Hohlraum ausgebildet.
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Der Steuerkolben ist über einen Druckstift betätigbar. Das Zentralventil selbst ist dabei in einer Aufnahmebohrung der Nockenwelle angebracht. Bisher bekannte Zentralventilanwendungen werden durch ein Gewinde an der Zentralventilschraube direkt in die Aufnahmebohrung der Nockenwelle geschraubt. Dies hat den Nachteil, dass zur Befestigung des Zentralventils ein zusätzliches Bauteil (Schraube) verwendet werden muss.
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Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist daher, ein Zentralventil derart auszugestalten, dass eine sichere Montage des Zentralventils in der Nockenwelle ermöglicht ist und dass die Montage des Zentralventils in der Nockenwelle ohne zusätzliche Schraubfunktionen eines Bauteils auskommt, so dass eine schnelle Montage möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Zentralventil gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zentralventil für die Nockenwelle hat die Nockenwelle eine axiale Aufnahmebohrung ausgebildet. Zur Befestigung des Zentralventils in der Aufnahmebohrung hat eine Wand der Aufnahmebohrung der Nockenwelle mindestens zwei in einem radialen Abstand voneinander vorgesehene Montageelemente ausgebildet. Am Zentralventil selbst sind ebenfalls mindestens zwei korrespondierende Montageelemente im gleichen radialen Abstand zueinander angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die mindestens zwei Montageelemente in der Wand der Aufnahmebohrung der Nockenwelle als Kontur ausgeformt. Die mindestens zwei Montageelemente des Zentralventils sind als Positioniernasen ausgebildet, die zur Montage des Zentralventils in der Nockenwelle form- und kraftschlüssig mit der Kontur der Nockenwelle zusammenwirken.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die mindestens zwei Montageelemente in der Wand der Aufnahmebohrung der Nockenwelle als Kontur ausgeformt. Hierzu schließt sich in radialer Richtung eine Rampe an, an deren Ende eine Vertiefung ausgebildet ist. Die mindestens zwei Montageelemente des Zentralventils sind als radial und elastisch vorgespannte Positionier-Nasen ausgebildet. Bei der Montage des Zentralventils in der Nockenwelle greifen die Positioniernasen in die Vertiefung ein und wirken formund kraftschlüssig mit der Vertiefung zusammen.
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In der Nockenwelle ist ein vorgespanntes elastisches Element vorgesehen. Dieses vorgespannte elastische Element kann ebenfalls am Zentralelement angebracht sein. Das elastische Element wirkt in Richtung der Achse der Nockenwelle, so dass das Zentralventil bei allen Betriebsbedingungen sicher in der Nockenwelle befestigt, bzw. montiert ist.
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Die Nockenwelle ist dabei derart ausgestaltet, dass das Zentralventil verdrehsicher in seiner Position gehalten werden kann. Das elastische Element ist als Federelement (Druckfeder oder Tellerfeder) ausgebildet und sichert das Zentralventil axial in der Nockenwelle, so dass unter allen Betriebsbedingungen das Zentralventil sicher in der Nockenwelle gehaltert ist. Am Zentralventilkörper sind Positioniernasen angebracht, welche derart ausgestaltet sind, dass sie dadurch einen Bajonettverschluss ermöglichen. Die Montage des Zentralventils in der Aufnahmebohrung der Nockenwelle erfolgt durch Einstecken des Zentralventils in die Aufnahmebohrung der Nockenwelle. Bei dem Einfügen des Zentralventils in die Aufnahmebohrung der Nockenwelle wird zunächst das elastische Element im hinteren Bereich der Nockenwelle stark vorgespannt. Anschließend erfolgt eine Drehung des Zentralventils bis zum nächsten Anschlag in der Nockenwelle und durch die vorgespannte Feder erfolgt ein Zurückgleiten des Zentralventils in die dafür vorgesehene Aufnahme. Das elastische Element ist weiterhin so vorgespannt, dass sich das Zentralventil unter keinen Betriebsbedingungen (Schwingungen in axialer Richtung, Wechselmomente, Drehzahl, etc.) aus der Verbindung lösen kann.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind, dabei zeigen:
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1 eine Schnittansicht des Zentralventils, welches in der Aufnahmebohrung der Nockenwelle eingesetzt ist;
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2 eine Detailansicht des vorderen Bereichs der Aufnahmebohrung mit einem darin befestigten Zentralventil, das mit der Kontur der Nockenwelle zusammenwirkt;
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3 eine Ausführungsform der Konturen zur Befestigung des Zentralventils in der Aufnahmebohrung der Nockenwelle;
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4 eine Schnittansicht im Detail des vorderen Bereichs der Nockenwelle, wobei die Positioniernasen in den dafür vorgesehenen Bohrungen eingerastet sind; und
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5 eine weitere Ausführungsform zur Ausgestaltung der Montageelemente an der Nockenwelle und am Zentralventil.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das Zentralventil in der Aufnahmebohrung der Nockenwelle befestigt werden kann und wie das erfindungsgemäße Zentralventil und die für die Aufnahme entsprechende Aufnahmebohrung der Nockenwelle ausgestaltet sein können. Die gezeigten Ausführungsformen stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Zentralventils 2, das in einer Aufnahmebohrung 6 einer Nockenwelle 4 befestigt ist. In der Nockenwelle 4 ist ein elastisches Element 15 vorgesehen, mit dem das Zentralventil 2 derart in Richtung der Achse A der Nockenwelle 4 vorgespannt ist, dass das Zentralventil 2 sicher in der Aufnahmebohrung 6 der Nockenwelle 4 bei allen Betriebsbedingungen befestigt ist. Das elastische Element 15 kann als Spiralfeder, Tellerfeder, etc. ausgebildet sein. Das Zentralventil 2 ist selbst mit einem elastischen Element in Richtung der Achse A der Nockenwelle 4 vorgespannt. Auf eine Kontaktfläche 17 des Zentralventils 2 wirkt ein nicht dargestellter Druckstift, um so das Zentralventil 2 in Richtung der Achse A der Nockenwelle 4 zu bewegen, um somit die entsprechende Verteilung des Schmiermittels einzuleiten.
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Zur Montage des Zentralventils 2 in der Aufnahmebohrung 6 der Nockenwelle 4 hat die Nockenwelle 4 in einer Wand 8 der Aufnahmebohrung 6 mindestens zwei Montageelemente 14 ausgebildet. Ebenso hat das Zentralventil 2 entsprechend der Lage der Montageelemente 14 der Nockenwelle 4 Montageelemente 12 ausgebildet. In der in 1 gezeigten Darstellung sind die Montageelemente 12 des Zentralventils 2 in die entsprechenden Montageelemente 14 der Nockenwelle 4 eingerastet. Somit ist das Zentralventil 2 sicher und auch verdrehsicher in der Aufnahmebohrung 6 der Nockenwelle 4 befestigt. Wie bereits erwähnt, dient das in der Nockenwelle 4 angeordnete elastische Element 15 zur zusätzlichen Sicherung der Befestigung.
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2 und 3 zeigen verschiedene Ansichten des vorderen Endes 9 der Nockenwelle 4. Das Zentralventil 2 ist dabei in der dafür vorgesehenen Aufnahmeöffnung 6 der Nockenwelle 4 montiert. Die Montageelemente in der Wand 8 der Nockenwelle 4 sind als Konturen 24 ausgebildet. In der hier dargestellten Ausführungsform der 2 und 3 sind die zwei Konturen 24 zur Aufnahme der Positioniernasen 22 des Zentralventils 2 an gegenüberliegenden Stellen der Wand 8 der Nockenwelle 4 ausgebildet. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass mehrere Konturen 24 in der Wand 8 des Zentralventils 2 ausgebildet sein können und das Zentralventil 2 dazu eine entsprechende Anzahl von Positioniernasen 22 aufweist. In der hier dargestellten Ausführungsform wird zunächst das Zentralventil 2 mit den Positioniernasen 22 in die Konturen 24 eingeführt. Dabei wird das elastische Element in der Nockenwelle 4, bzw. am Zentralventil 2 komprimiert. Die Vorspannung des elastischen Elements reicht jedoch aus, um das Zentralventil 2 mit den Positioniernasen 22 in entsprechender Weise in die L-förmig ausgebildeten Konturen 24 der Nockenwelle 4 einrasten zu lassen. Die hier dargestellte Befestigungsart ähnelt der Befestigung eines Bajonetts.
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4 zeigt eine Detailansicht der Positionierung einer Positioniernase 22 in der Kontur 24 der Nockenwelle 4. Die Positioniernase 22 gelangt über die Kontur 24 in der Wand 8 der Nockenwelle 4 durch die Wirkung des elastischen Elements in der Nockenwelle 4 oder am Zentralventil 2 in die Position, dass es durch die bajonettartige Ausbildung der Kontur 24 sicher in der Position innerhalb der Aufnahmebohrung 6 der Nockenwelle 4 gehalten ist.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Montage des Zentralventils 2 in der Aufnahmebohrung 6 der Nockenwelle 4. Auch bei dieser Ausführungsform sind mindestens zwei Montageelemente 14 in der Wand 8 der Aufnahmebohrung 6 der Nockenwelle 4 angeordnet. Diese mindestens zwei Montageelemente 14 sind als Kontur 24 ausgebildet. An die Kontur 24 schließt sich in radialer Richtung eine Rampe 25 an. Die Rampe 25 endet in einer Vertiefung 26 in der Wand 8 der Nockenwelle 4. Das Zentralventil 2 besitzt eine entsprechende Anzahl an Positioniernasen 22. Diese Positioniernasen 22 sind mit einem elastischen Element 16 in radialer Richtung 13 vorgespannt. Zur Montage und Befestigung des Zentralventils 2 in der Aufnahmebohrung 6 der Nockenwelle 4 wird das Zentralventil 2 durch Drehung 27 um die Achse A betätigt. Dabei gleiten die Positioniernasen 22 an der Rampe 25 entlang und werden entsprechend entgegen der Kraft des elastischen Elements 23 in radialer Richtung 13 gedrückt. Beim Erreichen der Vertiefung 26 in der Wand 8 der Nockenwelle 4 werden die Positioniernasen 22 durch die elastischen Elemente 23 in radialer Richtung 13 in die Vertiefungen 26 gedrückt und rasten in den Vertiefungen 26 ein. Somit erreicht man hier ebenfalls eine sichere Montage des Zentralventils 2 in der Aufnahmebohrung 6 der Nockenwelle 4.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Zentralventil
- 6
- Aufnahmebohrung
- 8
- Wand der Nockenwelle
- 9
- freies Ende
- 10
- radialer Abstand
- 12
- Montageelemente des Zentralventils
- 13
- radiale Richtung
- 14
- Montageelemente der Nockenwelle
- 15
- elastisches Element
- 16
- elastisches Element des Zentralventils
- 17
- Kontacktfläche
- 22
- Positioniernase
- 23
- elastisches Element
- 24
- Kontur
- 25
- Rampe
- 26
- Vertiefung
- 27
- Drehung
- A
- Achse Nockenwelle
