-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat, insbesondere einen Verbrennungsmotor, mit einer Fluidleitungsanordnung, insbesondere einer Ölleitungsanordnung, wobei die Fluidleitungsanordnung wenigstens einen Hohlraum mit einem Abstandshalter aufweist, der die Einhaltung eines Mindestabstandes zwischen einem ersten Wandelement und einem zweiten Wandelement des Hohlraums sicherstellt, und wobei der Hohlraum für ein Fluid über eine Bohrung in dem ersten Wandelement zugänglich ist. Die Erfindung betrifft auch einen Abstandhalter für eine Fluidleitungsanordnung mit einem Hohlraum, an den ein erstes Wandelement und ein zweites Wandelement angrenzen, wobei das erste Wandelement eine in den Hohlraum führende und von einem Fluid durchströmbare Bohrung aufweist und einen Werkzeugsatz zur Montage eines Abstandshalters.
-
Antriebsaggregate, beispielsweise Verbrennungsmotoren, weisen Fluidleitungsanordnungen auf, durch die Fluide geleitet werden, die beispielsweise der Kühlung und/oder der Schmierung des Antriebaggregats dienen. Zu der Fluidleitungsanordnung gehört beispielsweise auch eine hohle Nockenwelle, durch die das Fluid Motorenöl fließt. In der Nockenwelle sind durch verschiedene Wandelemente verschiedene Hohlräume erzeugt. Beispielsweise bildet ein Stopfen an einem Ende der Nockenwelle ein erstes Wandelement und ein von dem Stopfen distanzierter Öldeckel ein zweites Wandelement aus, so dass zwischen dem ersten Wandelement und dem zweiten Wandelement in der hohlen Kurbelwelle ein zylindrischer Hohlraum ausgebildet ist. In den Hohlraum führen eine radiale Bohrung durch die Nockenwellenwand und eine axiale Bohrung durch den Stopfen. Über die Bohrung ist der Hohlraum von Motorenöl durchströmbar und die gesamte Anordnung stellt folglich eine Fluidleitungsanordnung dar. Die Wandelemente können auf verschiedene Weise befestigt sein, beispielsweise eingeschraubt, eingeklebt oder eingepresst sein. Unter dem Umstand, dass auf das zweite Wandelement eine in Richtung des ersten Wandelements gerichtete Kraft wirkt, kann die Position des zweiten Wandelementes durch einen die Kraft auffangenden Abstandshalter fixiert werden. Für eine Massenproduktion vorgesehene Antriebsaggregate und ihre Fluidleitungsanordnungen müssen kostengünstig herstellbar sein und sie müssen durch Sicherstellung eines Mindestabstandes in einem Hohlraum zuverlässig ihre Funktion erfüllen. Dieser Abstandhalter ist unter anderem auch zur nachträglichen Anbringung geeignet. Zur Montage des Abstandhalters werden in diesem Fall auch geeignete Werkzeuge benötigt.
-
Folglich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebsaggregat mit einer Fluidleitungsanordnung mit einem Hohlraum vorzuschlagen, das kostengünstig herstellbar ist und das zuverlässig seine Funktion erfüllt, es ist auch Aufgabe der Erfindung, einen kostengünstigen und zuverlässigen Abstandshalter für die Fluidleitungsanordnung des Antriebsaggregats und einen Werkzeugsatz zur Montage des Abstandshalters vorzuschlagen.
-
Die Aufgabe wird durch ein Antriebsaggregat der eingangs definierten Gattung sowie durch einen Verbrennungsmotor gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die fluidische Anordnung eine federnde durch die Bohrung einführbare Spannhülse aufweist, wobei die Spannhülse einen ersten Längenabschnitt, der in der Bohrung verbleibend in Anlage an der Bohrungswand vorgesehen ist, und einen durch wenigstens einen quer zu einer Längsachse der Spannhülse verlaufenden Einschnitt von dem ersten Längenabschnitt abgesetzten zweiten Längenabschnitt, der als ein axial geschlitztes Rohr, dessen Schlitzränder radial nach außen gebogen sind, ausgebildet ist und der als Abstandshalter dient, aufweist.
-
Die Spannhülse hat näherungsweise eine zylindermantelförmige Gestalt. Entlang einer Längsachse der Spannhülse ist diese durch einen Einschnitt in einen ersten Längenabschnitt und einen zweiten Längenabschnitt unterteilt. Der Längenabschnitt der Spannhülse, in dem sich der Einschnitt befindet, ist dem ersten Längenabschnitt zugeordnet. Der erste Längenabschnitt ist in der Bohrung vorgesehen. Der zweite Längenabschnitt, der die Länge des einzuhaltenden Mindestabstandes besitzt, ist hingegen in dem Hohlraum als Abstandshalter vorgesehen.
-
Die Spannhülse besitzt durch ihre teilweise zylindrische Form eine gute mechanische Stabilität und sie ist einfach und kostengünstig herstellbar. Der Außenumfang der Spannhülse kann durch Druck auf die Zylindermantelwände reduziert werden, so dass die Spannhülse in die Bohrung des ersten Wandelements eingeführt und durch die Bohrung soweit hindurchgeschoben werden kann, bis nur noch der erste Längenabschnitt in der Bohrung steckt und sich der zweite Längenabschnitt in den hinter der Bohrung befindlichen Hohlraum erstreckt. In dem Hohlraum entspannt sich der zweite Längenabschnitt durch die federnde bzw. elastische Eigenschaft der Spannhülse und vergrößert seinen Umfang. Durch den Einschnitt ausgebildete Kanten der Schlitzränder des zweiten Längenabschnittes hintergreifen in Folge der radial nach außen gerichteten elastischen Entspannung neben der Bohrung befindliche Flächenbereiche des ersten Wandelementes. Die Schlitzränder sind in verschiedenen Ausführungsbeispielen unterschiedlich radial nach außen gebogen, beispielsweise als tangential vom Zylinder nach außen verlaufende Ebene oder als rinnenförmig nach außen konvex gewölbte Fläche mit einem größeren Krümmungsradius als dem des Zylinders. Durch die radial nach außen gebogenen Schlitzränder kann die einmal eingeführte, in ihrem zweiten Längenabschnitt entspannte und somit montierte Spannhülse nicht mehr durch die Bohrung zurückgeschoben werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats ist die Spannhülse aus einem Blech ausgebildet, wobei das Blech aus einem rostfreien Stahl besteht. Bleche können einfach beispielsweise durch Stanzen und Biegen bearbeitet werden, so dass bei Verwendung von Blechen als Ausgangsmaterialien eine einfache und kostengünstige Herstellung der Spannhülsen möglich ist. In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung kommen andere geeignete Ausgangsmaterialien zum Einsatz, beispielsweise Rohre. Stähle haben gute elastische Eigenschaften, die auch bei höheren Temperaturen erhalten bleiben. Rostfrei Stähle habe zudem eine hohe Korrosionsfestigkeit, so dass Korrosion, beispielsweise durch gelegentlich auftretendes Kondenswasser, kein Problem darstellt. In einigen Ausführungsbeispielen werden aber auch Aluminiumbleche, Nickelbleche oder Kupferbleche verwendet.
-
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der erste Längenabschnitt der Spannhülse einen axialen Schlitz auf, wobei der Durchmesser der Spannhülse so groß bemessen ist, dass der in der Bohrung befindliche erste Längenabschnitt der Spannhülse druckverspannt ist. Durch die Druckspannung schmiegt sich der erste Längenabschnitt an die Wand der Bohrung an. Dadurch klemmt die Spannhülse spielfrei in der Bohrung. In alternativen Ausführungsbeispielen, beispielsweise wenn die Spannhülse aus einem Rohr gefertigt ist, weist der erste Längenabschnitt keinen axialen Schlitz auf.
-
Gemäß einem günstigen Ausgestaltungsdetail des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats sind außen an der Spannhülse und in dem zweiten Längenabschnitt befindliche Außenecken der Schlitzkanten radial nach innen gebogen. Durch die nach innen gebogenen Schlitzkanten ist beim Einführen der Spannhülse in die Bohrung das vordere Ende der Spannhülse angespitzt, so dass die Spannhülse einfach in die Bohrung einführbar ist.
-
Ein weiteres vorteilhaftes Ausgestaltungsdetail erfindungsgemäßer Antriebsaggregate ist, dass der zweite Längenabschnitt der Spannhülse von dem Fluid durchströmbare Perforationen aufweist. Durch den Schlitz in dem zweiten Längenabschnitt ist immer gewährleistet, dass das Fluid durch den Hohlraum, die Spannhülse und die Bohrung strömen kann. Die Perforationen bewirken eine Reduzierung des von der Spannhülse verursachten Stömungswiderstandes, so dass die Spannhülse letztlich keinen nennenswerten Strömungswiderstand mehr darstellt.
-
In einem weiten günstigen Teilaspekt der Erfindung sind Außenecken der Spannhülse abgerundet. Die runden Ecken reduzieren bei der Montage der Spannhülse das Risiko, mit der Spannhülse an einer Kante oder ähnlichem hängen zu bleiben. Abgerundete Außenecken, an denen das Fluid vorbeiströmt, beispielweise an dem Einschnitt befindliche Außenecken, sind außerdem strömungstechnisch günstiger als scharfkantige Außenecken.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Detailausgestaltung erfindungsgemäßer Antriebsaggregate ist an einem Ende des Einschnitts der Spannhülse wenigstens ein runder Innenwinkel ausgebildet. Scharfe Innenwinkel unterliegen bei einer elastischen Deformation der Spanhülse einer größeren mechanischen Belastung als andere Teile der Spannhülse. Durch die rund ausgeführten Innenwinkel wird das Risiko von Materialüberlastung und damit verbundener von einem Innenwinkel ausgehender Rissbildung reduziert.
-
In noch einem weiteren günstigen Detail der Erfindung ist an einem Ende des Einschnitts der Spannhülse eine sich in den zweiten Längenabschnitt ersteckende Ausbuchtung ausgebildet. Im montierten Zustand der Spannhülse befinden sich die Enden der Einschnitte an der hohlraumseitigen Kante der Bohrung des ersten Wandelements. Durch die sich in den zweiten Längenabschnitt hinein ersteckenden Ausbuchtungen werden punktuelle Konzentrationen mechanischer Spannungen in der Spannhülse vermieden. Außerdem stellen die Ausbuchtungen Perforationen dar, durch die das Fluid strömen kann.
-
In einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Verbrennungsmotor mit einer Ölleitungsanordnung als Konkretisierung der eingangs genannten Gattung gelöst, wobei der Verbrennungsmotor kennzeichnende Merkmale wenigstens eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregats aufweist.
-
In einem dritten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Abstandshalter der eingangs definierten Gattung gelöst, der als eine Spannhülse ausgebildet ist, wie sie im Zusammenhang mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Antriebsaggregat beschrieben ist. Diese Spannhülse ist ein einfaches und kostengünstiges Bauteil, das zuverlässig die Aufgabe der Erfindung erfüllt.
-
In einem dritten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Werkzeugsatz zur Montage eines Abstandshalters in einem Antriebsaggregat gelöst, der für einen erfindungsgemäßen Abstandshalter ausgebildet ist und ein Vorspannwerkzeug und ein Einpresswerkzeug aufweist, wobei das Vorspannwerkzeug eine Bohrung aufweist, die einen gleich großen oder einen kleineren Durchmesser als die Bohrung in dem ersten Wandelement hat, und wobei das Einpresswerkzeug einen Einpresszylinder, dessen Durchmesser so groß bemessen ist, dass der Einpresszylinder im Wesentlichen spielfrei in die Bohrung des Vorspannwerkzeuges einführbar ist, aufweist.
-
Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Werkzeugsatzes ist eine besonders einfache manuelle Montage der Spannhülse in dem Antriebsaggregat oder in dem Verbrennungsmotor möglich. In der Bohrung des Vorspannwerkzeugs die die Spannhülse soweit vorgespannt vorgesehen, dass sie mit oder ohne Spiel ohne weitere Kompression in die Bohrung des ersten Wandelements eingeführt werden kann. Der Einpresszylinder, der auch ein Hohlzylinder sein kann, ist in das Vorspannwerkzeug einschiebbar, sodass die Spannhülse von dem Einpresszylinder durch das Vorspannwerkzeug und durch das erste Wandelement geschoben werden kann. Der Einpresszylinder ist ausreichend stabil ausgelegt, dass die von der gespannten Spannhülse erzeugten Haftreibungskräfte überwunden werden können.
-
In vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Werkzeugsatzes weist das Vorspannwerkzeug ein in die Bohrung des ersten Wandelements einführbares Spannhülsenführungsrohr auf und/oder das Einpresswerkzeug weist einen Führungszylinder, der in eine in dem Vorspannwerkzeug vorgespannte Spannhülse einführbar ist, auf. Das Spannhülsenführungsrohr ermöglicht ein leichtgängiges verkantungsfreies Positionieren des Vorspannwerkzeuges an dem ersten Wandelement. Der konzentrisch von dem Einpresszylinder angeordnete Führungszylinder garantiert ein sicheres Anliegen von Stirnkanten der Spannhülse an dem radialen Rand des Einpresszylinders und eine zueinander zentrierte Ausrichtung von Spannhülse, Einpresszylinder, und Bohrung der Vorspanneinrichtung. Das axial hintere Ende des Einpresswerkzeuges, das dem axial vorn liegenden Führungszylinder gegenüberliegt, kann als Anlagefläche ausgebildet sein, mit der die Spannhülse zunächst in die an dem ersten Wandelement befindliche Vorspannhülse eingeschoben werden kann, bevor die Spannhülse nach dem Umdrehen des Einpresswerkzeugs mit dem Einpresszylinder weiter durch das Vorspannwerkzeug und das erste Wandelement geschoben wird.
-
In einer bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Werkzeugsatzes weisen das Vorspannwerkzeug und das Einpresswerkzeug Anschläge auf, wobei die Anschläge so dimensioniert sind, dass bei einer ordnungsgemäß montierten Spannhülse der Anschlag des Vorspannwerkzeugs an dem ersten Wandelement und der Anschlag des Einpresswerkzeuges an dem Vorspannwerkzeug anschlägt. Somit ist mit dem vollständigen Einschieben von Vorspannwerkzeug und Einpresswerkzeug gleichzeitig eine richtig weite axiale Verschiebung der Spannhülse sichergestellt. Vorzugsweise haben die Anschläge eine zylindrische Form mit einem gut handhabbaren Durchmesser. In einer alternativen Ausführung sind statt der Anschläge nur Markierungen vorhanden, deren Lage visuell beprüft wird.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugsatzes weist dieser eine Prüflehre zur Lagebestimmung des zweiten Wandelements auf, wobei die Prüflehre eine Prüfhülse und einen in der Prüfhülse verschiebbaren Prüfstift aufweist, der bei korrekter Position des zweiten Wandelements vollständig in die Prüfhülse einschiebbar ist. Mit der Prüflehre kann vor Montage der Spannhülse geprüft werden, ob das zweite Wandelement an der richtigen Position befestigt ist und somit die Spannhülse montiert werden kann. Die Lage des zweiten Wandelementes kann alternativ auch anders, beispielsweise mit einer Messlehre bestimmt werden. Die Verwendung der Prüflehre ist aber bevorzugt, da diese in der richtigen Länge gefertigt ist, sodass Messfehler beispielsweise durch falsches Ablesen oder schiefes Einführen ausgeschlossen sind und die Spannhülse letztlich schnell montiert werden kann.
-
Für einen Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung ist es offensichtlich, dass die verschieden vorgestellten Ausgestaltungsmöglichkeiten unterschiedlich miteinander kombiniert werden können.
-
Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden an Hand von Figuren veranschaulicht werden, wobei
-
1 eine Spannhülse, deren zweiter Längenabschnitt als Abstandshalter vorgesehen ist;
-
2 eine andere Spannhülse, deren zweiter Längenabschnitt als Abstandshalter vorgesehen ist; und
-
3 eine Fluidleitungsanordnung eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregats zeigt.
-
1 zeigt rein schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Spannhülse 1, die als Abstandshalter in einer Fluidleitungsanordnung eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregats einsetzbar ist. Die Spannhülse 1 besteht aus einem zylindermantelförmig gebogenen rostfreien Stahlblech. Ein erster Längenabschnitt 6 ist einstückig mit einem zweiten Längenabschnitt 9 verbunden, wobei zwei Einschnitte 8 das Ende des ersten Längenabschnitts 6 definieren. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der erste Längenabschnitt 6 einen axialen Schlitz 18 auf, und der zweite Längenabschnitt 9 weist einen axialen Schlitz 19 auf. In dem zweiten Längenabschnitt 9 schließen an den axialen Schlitz 19 Schlitzränder 10 der Spannhülse 1, 1' an. Die Schlitzränder 10 sind abweichend von einer idealen Zylindermantelform radial nach außen gebogen.
-
Wenn der erste Längenabschnitt 6 der Spannhülse 1, wie in 3 skizziert, in eine Bohrung 5 eingeschoben ist, deren Durchmesser nahezu gleich dem Durchmesser der Spannhülse 1, 1' ist, und der zweite Längenabschnitt 9 aus der Bohrung 5 herausragt, stützen sich die Schlitzränder 10 an dem ersten Wandelement 3 neben der Bohrung 5 ab. Dadurch kann der aus der Bohrung 5 herausragende zweite Längenabschnitt 9 der Spannhülse nicht in die Bohrung 5 geschoben werden und der zweite Längenabschnitt 9 erfüllt entsprechend seine Funktion als Abstandshalter.
-
Die am Ende des Schlitzes 19 befindlichen äußeren Ecken 11 der Spannhülse 1 sind radial nach innen gebogen, sodass die Spannhülse 1 auf ihrer rechts dargestellten Seite angespitzt und folglich einfach in eine Bohrung 5 oder in eine Bohrung eines Vorspannwerkzeugs einführbar ist.
-
Die Spannhülse 1 weist zwei quer zu der Längsachse A der Spannhülse beidseitig des axialen Schlitzes 18 angeordnete Einschnitte 8 auf. Bei einem nicht dargestellten ungeschlitzten ersten Längenabschnitt 6 ist hingegen nur ein Einschnitt 8 vorhanden. Die Enden der Einschnitte 8 sind nicht als scharfe Innenkanten sondern im ersten Längenabschnitt 6 als runder Innenwinkel 14 und im zweiten Längenabschnitt 9 als Ausbuchtung 15 ausgebildet. Durch die Vermeidung scharfkantiger Innenkanten ist die Spannhülse 1, 1' ein zuverlässiges Bauteil, bei dem keine Rissbildung durch Materialermüdung auftritt.
-
2 zeigt schematisch eine Spannhülse 1', die Ausführungsbeispielen der Erfindung zugeordnet ist, und, die in einer etwas anderen Perspektive als die Spannhülse 1 in 1 dargestellt ist. Die Spannhülse 1' in 2 ist der Spannhülse 1 in 1 sehr ähnlich. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird für gleiche oder ähnliche Teile der Spannhülse 1, 1' auf die Beschreibung von 1 verwiesen. Ein Unterschied zwischen den Spannhülsen 1' und 1 besteht in den Perforationen 12, über die ein Fluid radial in oder aus der Spannhülse strömen kann. Die Perforationen können, wenn sie in Flächenbereichen angeordnet sind, in denen der zweite Längenbereich radial aufgeweitet ist, zu unerwünschten Materialschwächungen führen, deshalb weisen einige nicht dargestellte Ausführungsbeispiele weniger Perforationen als das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel auf. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die in der Darstellung rechts außen befindlichen abgerundeten Außenkanten 13 nicht radial nach innen gebogen sind. An dem Einschnitt 8 angrenzende abgerundete Außenkanten 13 vereinfachen das Einschieben des ersten Längenabschnitts 6 der Spannhülse 1, 1' in die Bohrung 5.
-
3 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Fluidleitungsanordnung 20 eines erfindungsgemäßen Antriebsaggregats bzw. eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors, in der als erfindungsgemäßer Abstandshalter die an Hand von 2 beschriebene Spannhülse 1' eingesetzt ist, in einer Schnittdarstellung entlang der Achse A der Spannhülse 1, 1'. Die Fluidleitungsanordnung 20 weist ein erstes Wandelement 3 auf, bei dem es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Stopfen an einem Ende einer hohlen Nockenwelle 16 handelt. Innerhalb der Nockenwelle 16 ist ein zweites Wandelement 4 angeordnet, bei dem es sich in dem konkreten Ausführungsbeispiel um einen Öldeckel handelt. Zwischen dem ersten Wandelement 3 und dem zweiten Wandelement 4 ist der zweite Längenabschnitt 9 der Spannhülse 1' montiert. Der erste Längenabschnitt 6 der Spannhülse 1' ist hingegen in die Bohrung 5 an der Bohrungswand 7 in dem ersten Wandelement 3 eingeklemmt. In der Fluidleitungsanordnung 20 ist ein Ölstrom von der Bohrung 17 in den Hohlraum 2 und dann durch die Spannhülse 1' und die Bohrung 5 vorgesehen. Die Schlitzkanten 10, die hier als tangentiale Ebene radial nach außen gebogen sind, stützen sich neben der Bohrung 5 an dem ersten Wandelement 3 ab. Dadurch kann die Spannhülse 1' nicht von rechts nach links durch die Bohrung 5 geschoben werden. Dadurch wirkt der zweite Längenabschnitt 9 der Spannhülse 1' als Abstandshalter, der eine Bewegung des zweiten Wandelements 4 in den Hohlraum 2 verhindert und somit sicherstellt, dass die Bohrung 17 frei bleibt.
