DE102015110154A1

DE102015110154A1 - Arretierungsbaugruppe und Verfahren zum Montieren der Arretierungsbaugruppe

Info

Publication number: DE102015110154A1
Application number: DE102015110154.8A
Authority: DE
Inventors: Joseph J. Moon; Patrick J. Tow; Domenic Certo
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2015-12-31
Anticipated expiration: 2035-06-25
Also published as: CN105298570A; DE102015110154B4; US9482122B2; US20150377094A1; CN105298570B

Abstract

Es werden eine Arretierungsbaugruppe und ein Verfahren zum Montieren der Arretierungsbaugruppe offenbart. Die Arretierungsbaugruppe umfasst eine erste Welle, die um eine Längsachse drehbar ist und eine Außenfläche aufweist. Die erste Welle definiert einen Hohlraum mit einer Mündung, die durch die Außenfläche definiert ist. Die Arretierungsbaugruppe umfasst ferner eine Nockenwelle, die eine Öffnung entlang der Längsachse definiert, um eine Innenwand der Nockenwelle aufzuweisen, welche die Längsachse umschreibt. Die Innenwand definiert mehrere Aussparungen, die voneinander beabstandet sind. Die Arretierungsbaugruppe umfasst auch eine in sich abgeschlossene Kolbeneinheit, die an der ersten Welle in dem Hohlraum als eine Einheit befestigt ist. Ein Kolben der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit steht mit der Innenwand in Eingriff, wenn die Nockenwelle über der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit angeordnet ist, so dass der Kolben in einer der Aussparungen der Nockenwelle ruht, um die erste Welle und die Nockenwelle selektiv aneinander zu befestigen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Arretierungsbaugruppe und ein Verfahren zum Montieren der Arretierungsbaugruppe.
HINTERGRUND
Bestimmte Fahrzeuge weisen einen Verbrennungsmotor auf, der ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in einer oder mehreren Verbrennungskammern verbrennt, um eine mechanische Ausgabe zu erzeugen. Der Verbrennungsmotor kann eine gleitende Nockenwelle aufweisen, welche steuert, um wieviel die Ventile in dem Motor geöffnet werden, wodurch das Kraftstoff/Luft-Gemisch gesteuert wird, das zum Erzeugen der mechanischen Ausgabe verbrannt wird.
Die gleitende Nockenwelle umfasst eine Welle mit Nockennasen, die über eine Basiswelle verschiebbar ist. Die Basiswelle definiert ein Loch, das eine Feder aufnimmt, bevor die Welle mit Nockennasen über die Basiswelle geschoben wird. Nachdem die Feder in das Loch eingesetzt ist, wird eine Kugel über der Feder angeordnet, und ein Werkzeug wird verwendet, um die Kugel zum Zusammendrücken der Feder in das Loch zu pressen. Wenn das Werkzeug die Position der Kugel im Loch aufrechterhält, wird die Welle mit Nockennasen über die Basiswelle geschoben. Sobald sich die Welle mit Nockennasen in der gewünschten Position über der Basiswelle befindet, kann das Werkzeug entfernt werden. Die Feder und die Kugel sind vollständig separate Komponenten, und das Positionieren dieser Komponenten relativ zueinander sowie die Verwendung des Werkzeugs können mühsam sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung sieht eine Arretierungsbaugruppe vor, die eine erste Welle umfasst, die um eine Längsachse drehbar ist und eine Außenfläche aufweist. Die erste Welle definiert einen Hohlraum mit einer Mündung, die durch die Außenfläche definiert ist. Die Arretierungsbaugruppe umfasst ferner eine Nockenwelle, die eine Öffnung entlang der Längsachse definiert, um eine Innenwand der Nockenwelle aufzuweisen, welche die Längsachse umschreibt. Die Innenwand definiert mehrere Aussparungen, die voneinander beabstandet sind. Die Arretierungsbaugruppe umfasst auch eine in sich abgeschlossene Kolbeneinheit, die an der ersten Welle in dem Hohlraum als eine Einheit befestigt ist. Ein Kolben der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit steht mit der Innenwand in Eingriff, wenn die Nockenwelle über der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit angeordnet ist, so dass der Kolben in einer der Aussparungen der Nockenwelle ruht, um die erste Welle und die Nockenwelle selektiv aneinander zu befestigen.
Die vorliegende Offenbarung sieht auch ein Verfahren zum Montieren einer Arretierungsbaugruppe vor. Eine in sich abgeschlossene Kolbeneinheit wird an einer ersten Welle in einem Hohlraum der ersten Welle befestigt, wobei die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit einen Kolben aufweist. Eine Nockenwelle wird über der ersten Welle angeordnet, und der Kolben wird gegen eine Innenwand der Nockenwelle vorgespannt, wenn die Nockenwelle über der ersten Welle angeordnet ist. Der Kolben ruht in einer von mehreren Aussparungen der Innenwand der Nockenwelle, um die erste Welle und die Nockenwelle selektiv aneinander zu befestigen.
Die Verwendung der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit der Arretierungsbaugruppe beseitigt die Notwendigkeit für das Werkzeug, welche im Abschnitt Hintergrund erläutert wurde. Das Beseitigen des Werkzeugs kann die Montage der Komponenten vereinfachen und die Montagezeit verringern. Ebenso kann die Verwendung der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit der Arretierungsbaugruppe die Wiederholbarkeit der Anordnung des Kolbens sicherstellen.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sollen die Offenbarung stützen und beschreiben, der Umfang der Offenbarung ist jedoch ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Weise und andere Ausführungsformen zum Ausführen der Ansprüche im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Ausüben der Offenbarung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische und fragmentarische Perspektivansicht eines Motors.
2 ist eine schematische und fragmentarische Querschnittsansicht einer Arretierungsbaugruppe, wobei sich eine Nockenwelle und eine erste Welle in einer vormontierten Position befinden, und stellt eine in sich abgeschlossene Kolbeneinheit einer ersten Konfiguration dar.
3 ist eine schematische und fragmentarische Querschnittsansicht der Arretierungsbaugruppe, wobei sich die Nockenwelle und die erste Welle in einer vormontierten Position befinden, und stellt die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit der ersten Konfiguration dar.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit einer zweiten Konfiguration.
5 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Montieren der Arretierungsbaugruppe.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Fachleute werden erkennen, dass Begriffe wie etwa ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”aufwärts”, ”nach oben”, ”abwärts”, ”nach unten”, ”an der Oberseite”, ”an der Unterseite”, ”links”, ”rechts”, ”rückwärts”, ”vorwärts” usw. zur Beschreibung der Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen für den Umfang der Offenbarung darstellen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten gleiche oder entsprechende Teile angeben, ist ein Motor 10 für ein Fahrzeug allgemein in 1 gezeigt, und eine Arretierungsbaugruppe 12 ist allgemein in 2 und 3 gezeigt.
Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen usw. Es ist einzusehen, dass das Fahrzeug alternativ ein Nicht-Straßenfahrzeug sein kann, wie beispielsweise ein Landwirtschaftsfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Luftfahrzeug usw. Der Motor 10 kann ein Verbrennungsmotor sein, der ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in einer oder mehreren Verbrennungskammern verbrennt, um eine mechanische Ausgabe zu erzeugen. Es ist einzusehen, dass der Motor 10 ein beliebiger geeigneter Motor sein kann, der die Arretierungsbaugruppe 12 verwendet, die hierin beschrieben ist. Der Motor 10 kann eine Kurbelwelle, mehrere Ventile 14, eine Nockenwelle 16, mehrere Kolben, mehrere Pleuelstangen, mehrere Kipphebel 18, einen Aktuator 20 und verschiedene andere Komponenten aufweisen, um die mechanische Ausgabe zu erzeugen.
Der Motor 10 kann die Arretierungsbaugruppe 12 verwenden. Unter Bezugnahme auf 1–3 umfasst die Arretierungsbaugruppe 12 eine erste Welle 22, die um eine Längsachse 24 drehbar ist. Die erste Welle 22 kann derart mit der Kurbelwelle gekoppelt sein, das eine Drehbewegung zwischen der Kurbelwelle und der ersten Welle 22 übertragen wird. Speziell kann ein Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und der ersten Welle 22 übertragen werden. Beispielsweise kann die erste Welle 22 durch die Kurbelwelle angetrieben werden. Die erste Welle 22 kann auch als eine Basiswelle bezeichnet werden.
Zu 2 und 3 übergehend weist die erste Welle 22 eine Außenfläche 26 auf. Die Außenwelle 26 ist der Längsachse 24 abgewandt. Zusätzlich definiert die erste Welle 22 einen Hohlraum 28 mit einer Mündung, die durch die Außenfläche 26 definiert ist. Daher ist der Hohlraum 28 von der Außenfläche 26 der ersten Welle 22 zugänglich.
Unter Bezugnahme auf 1–3 umfasst die Arretierungsbaugruppe 12 ferner die Nockenwelle 16. Die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 kooperieren miteinander. Die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 sind miteinander verzahnt, wenn die Nockenwelle 16 bei einer vorbestimmten Distanz über der ersten Welle 22 angeordnet ist, wodurch ermöglicht wird, dass sich die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 gemeinsam oder gleichzeitig um die Längsachse 24 drehen. Die Nockenwelle 16 kann auch als eine gleitende Welle mit Nockennasen bezeichnet werden.
Darüber hinaus ist die Nockenwelle 16 über der ersten Welle 22 selektiv vorwärts und rückwärts bewegbar, d. h. entlang der Längsachse 24 bewegbar, wodurch der Drehwinkel der Kipphebel 18 gesteuert wird, und der Drehwinkel der Kipphebel 18 steuert die Position der Ventile 14. Speziell steuert das Ausmaß, um das die Ventile 14 geöffnet werden, das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das zum Erzeugen der mechanischen Ausgabe verbrannt wird.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 definiert die Nockenwelle 16 eine Öffnung 30 entlang der Längsachse 24, um eine Innenwand 32 der Nockenwelle 16 aufzuweisen. Im Allgemeinen umschreibt die Innenwand 32 die Längsachse 24. Die erste Welle 22 ist derart in der Öffnung 30 angeordnet, dass die Außenfläche 26 der ersten Welle 22 der Innenwand 32 der Nockenwelle 16 zugewandt ist. Die Nockenwelle 16 ist relativ zu der ersten Welle 22 selektiv vorwärts und rückwärts bewegbar. Mit anderen Worten kann die Nockenwelle 16 relativ zu der ersten Welle 22 selektiv entlang der Längsachse 24 bewegt werden, d. h. in axialer Richtung. Indem die Position der Nockenwelle 16 relativ zu der ersten Welle 22 verändert wird, wird die Öffnung der Ventile 14 entsprechend verändert. Die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 können als eine gleitende Nockenwelle bezeichnet werden. Mit anderen Worten umfasst die gleitende Nockenwelle die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22.
Die Nockenwelle 16 kann mehrere Nocken 34 (siehe 1) aufweisen, die voneinander beabstandet und an einer Außenwand 36 der Nockenwelle 16 angeordnet sind. Die Außenwand 36 ist der Innenwand 32 entgegengesetzt. Die Außenwand 36 ist der Längsachse 24 abgewandt. Die Nocken 34 können exzentrisch sein, und jeder der Nocken 34 kann mit jeweiligen Kipphebeln 18 in Eingriff stehen oder an diesen anliegen. Die Kipphebel 18 wirken mit den entsprechenden Ventilen 14 zusammen, um die Ventile 14 zu öffnen bzw. zu schließen. Der Aktuator 20 kann einen oder mehrere Stäbe 38 aufweisen, die mit der Außenwand 36 der Nockenwelle 16 selektiv in Eingriff stehen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 und 3 definiert die Innenwand 32 mehrere Aussparungen 40, die voneinander beabstandet sind. Es ist einzusehen, dass die Innenwand 32 eine beliebige Anzahl von Aussparungen 40 definieren kann, d. h. eine oder mehrere. Die Aussparungen 40 werden nachstehend weiter diskutiert.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 und 3 kann die Arretierungsbaugruppe 12 wiederum auch eine in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 umfassen, die an der ersten Welle 22 in dem Hohlraum 28 als eine Einheit 42 befestigt ist. Die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 umfasst auch einen Kolben 44, der mit der Innenwand 32 in Eingriff steht, wenn die Nockenwelle 16 über der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 angeordnet ist, so dass der Kolben 44 in einer der Aussparungen 40 der Nockenwelle 16 ruht, um die erste Welle 22 und die Nockenwelle 16 selektiv aneinander zu befestigen.
Die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 kann ein Gehäuse 46, das an der ersten Welle 22 in dem Hohlraum 28 befestigt ist, und ein Vorspannelement 48 umfassen, das in dem Gehäuse 46 enthalten ist. Die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 und spezieller das Gehäuse 46 können durch ein beliebiges geeignetes Verfahren an der ersten Welle 22 in dem Hohlraum 28 befestigt sein, beispielsweise durch eine Reibungspassung, eine Übermaßpassung, eine Presspassung, einen Schiebesitz, durch Klebstoff usw.
Der Kolben 44 ist mit dem Gehäuse 46 bewegbar gekoppelt und durch das Vorspannelement 48 kontinuierlich von der Längsachse 24 weg nach außen vorgespannt. Ein Abschnitt des Kolbens 44 steht über die Außenfläche 26 der ersten Welle 22 von der Längsachse 24 weg nach außen hervor, wenn die Innenwand 32 von der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 (siehe 2) beabstandet ist. Wie in 2 gezeigt ist, bleibt der Kolben 44 mit dem Gehäuse 46 bewegbar gekoppelt. Mit anderen Worten bleibt der Kolben 44 sogar dann mit dem Gehäuse 46 bewegbar gekoppelt, wenn der Kolben 44 über die Außenfläche 26 hervorsteht.
Der Kolben 44 und das Vorspannelement 48 sind mit dem Gehäuse 46 vormontiert, um die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 zu definieren. Daher wird die gesamte Einheit 42 gleichzeitig in dem Hohlraum 28 der ersten Welle 22 angeordnet, was die Anzahl von Teilen verringert, die zu montieren sind, und dadurch die Montagezeit verkürzt. Die Verwendung der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 vereinfacht auch die Montage und stellt die Wiederholbarkeit der Anordnung des Kolbens 44 sicher. Darüber hinaus kann der Raum oder das Spiel zwischen der Innenwand 32 der Nockenwelle 16 und der Außenfläche 26 der ersten Welle 22 verringert werden, da diese Komponenten nicht konstruiert sein müssen, um das Werkzeug (wie es im Abschnitt Hintergrund diskutiert wurde) zwischen diesen einzupassen. Daher kann die Dicke der ersten Welle 22 und/oder der Nockenwelle 16 erhöht werden, indem diese Arretierungsbaugruppe 12 verwendet wird, wodurch die Steifigkeit der ersten Welle 22 und/oder der Nockenwelle 16 verbessert werden kann.
Der Kolben 44 ist durch das Vorspannelement 48 derart kontinuierlich nach außen vorgespannt, dass der Kolben mit der Wand 32 in Eingriff steht, wenn die Nockenwelle 16 über dem Kolben 44 angeordnet ist. Speziell ist der Kolben 44 relativ zu dem Gehäuse 46 vorwärts und rückwärts vorspannbar, wenn sich die Nockenwelle 16 über den Kolben 44 vorwärts und rückwärts entlang der Längsachse 24 bewegt. Speziell bewegt sich der Kolben 44 relativ zu der Längsachse radial vorwärts und rückwärts, während sich die Nockenwelle 16 relativ zu der Längsachse 24 axial vorwärts und rückwärts bewegt. Einfach ausgedrückt kann der Kolben 44 zurückgezogen und ausgefahren werden. Der Kolben 44 ruht in einer der Aussparungen 40 der Nockenwelle 16, um die erste Welle 22 und die Nockenwelle 16 aneinander zu befestigen. Speziell befestigt der Kolben 44 die Nockenwelle 16 relativ zu der ersten Welle 22 selektiv in einer axialen Position. Das Bewegen der Nockenwelle 16 entlang der Längsachse 24 verändert die Position der Nocken 34 relativ zu jeweiligen Kipphebeln 18, wodurch die Kipphebel 18 in eine andere Winkelposition gedreht werden, und dadurch wird verändert, um wieviel die Ventile 14 geöffnet bzw. geschlossen werden. Wenn der Kolben 44 in die Öffnung 30 der Nockenwelle 16 eingefügt wird, werden die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 derart miteinander verzahnt, dass sich die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 gemeinsam oder gleichzeitig um die Längsachse 24 drehen.
Wenn beispielsweise drei Aussparungen 40 vorhanden sind, kann der Kolben 44 die Nockenwelle 16 relativ zu der ersten Welle 22 entlang der Längsachse 24 in drei unterschiedlichen Positionen befestigen. Die axiale Bewegung der Nockenwelle 16 bewirkt, dass der Kolben 44 in einer der Aussparungen 40 ruht und nicht beeinflusst, dass die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 während des Betriebs des Motors 10 miteinander verzahnt sind. Mit anderen Worten bleiben die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22, sobald sie montiert sind, miteinander verzahnt, um sich sogar dann gemeinsam zu drehen, wenn die Nockenwelle 16 derart axial entlang der Längsachse 24 bewegt wird, dass der Kolben 44 in einer anderen Aussparung 40 ruht. In Abhängigkeit davon, in welcher der drei Aussparungen 40 der Kolben 44 angeordnet ist, kann sich das Ventil 14 in einer Position mit hohem Hub, in einer Position mit niedrigem Hub oder in einer Position ohne Hub befinden, von denen jede verändert, um wieviel die Ventile 14 geöffnet werden. Wie vorstehend diskutiert wurde, können mehr oder weniger Aussparungen 40 verwendet werden, was davon abhängt, wie viele Positionen zum Öffnen/Schließen der Ventile 14 gewünscht sind.
Die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 kann eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen, und es sind zwei geeignete Beispiele in den Figuren gezeigt. Speziell stellen 2 und 3 eine erste Konfiguration der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 dar, und 4 stellt eine zweite Konfiguration der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 dar. Die gemeinsamen und unterschiedlichen Merkmale dieser in sich abgeschlossenen Kolbeneinheiten 42 werden nachstehend diskutiert.
Unter Bezugnahme auf 2–4 definiert das Gehäuse 46 eine Kammer 50, die das Vorspannelement 48 und den Kolben 44 aufnimmt. Das Gehäuse 46 kann eine untere Wand 52 im Innern der Kammer 50 aufweisen. Darüber hinaus kann das Gehäuse 46 eine Seitenwand 54 aufweisen, die der unteren Wand 52 im Innern der Kammer 50 benachbart ist. Daher wirken die Seitenwand 54 und die untere Wand 52 zusammen, wobei die Kammer 50 diesen Wänden 52, 54 benachbart ist. Wie in 2-4 gezeigt ist, wird das Vorspannelement 48 durch die untere Wand 52 und den Kolben 44 in der Kammer 50 gehalten. Darüber hinaus wird das Vorspannelement 48 durch die Seitenwand 54 in der Kammer 50 gehalten. Einfach ausgedrückt ist das Vorspannelement 48 in dem Gehäuse 46 eingepackt.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 kann das Gehäuse 46 eine erste Stufe 56 aufweisen, die in der Kammer 50 angeordnet ist. Speziell kann die Seitenwand 54 die erste Stufe 56 aufweisen. Der Kolben 44 kann eine Lippe 58 aufweisen, die sich nach außen in Richtung des Gehäuses 46 erstreckt. Speziell erstreckt sich die Lippe 58 nach außen in Richtung der Seitenwand 54. Die Lippe 58 kann mit der ersten Stufe 56 selektiv in Eingriff stehen, um die Bewegung des Kolbens 44 aus der Kammer 50 heraus derart zu begrenzen, dass der Kolben 44 mit dem Gehäuse 46 bewegbar gekoppelt bleibt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 und 3 kann das Gehäuse 46 ferner eine zweite Stufe 60 aufweisen, die in der Kammer 50 angeordnet und von der ersten Stufe 56 beabstandet ist. Speziell kann die Seitenwand 54 die zweite Stufe 60 aufweisen. Die Lippe 58 des Kolbens 44 kann mit der zweiten Stufe 60 selektiv in Eingriff stehen, um die Bewegung des Kolbens 44 in die Kammer 50 hinein zu begrenzen.
Unter Bezugnahme auf 2–4 kann der Kolben 44 einen Körper 62 mit einer Basis 64, die mit dem Vorspannelement 48 in Eingriff steht, und mit einem Eingriffsende 66 aufweisen, dass der Basis 64 nach außen hin abgewandt ist, um das Eingriffsende 66 selektiv in einer der Aussparungen 40 der Nockenwelle 16 anzuordnen. Wenn die Nockenwelle 16 über der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 angeordnet ist, steht das Eingriffsende 66 daher mit der Innenfläche der Nockenwelle 16 in Eingriff. Wie in 2–4 gezeigt ist, kann das Eingriffsende eine bogenförmige Konfiguration aufweisen. Das Eingriffsende 66 kann eine bogenförmige, gekrümmte, kreisförmige, geneigte, rampenartige oder eine beliebige andere geeignete Konfiguration aufweisen, um die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 selektiv aneinander zu befestigen.
Zu 2 und 3 übergehend kann die Basis 64 einen Vorsprung 68 aufweisen, der sich von dem Eingriffsende 66 weg nach außen erstreckt, um einen Federsitz für das Vorspannelement 48 zu definieren. Das Vorspannelement 48 kann für diese Ausführungsform eine Feder sein. Bei einer Ausführungsform kann das Vorspannelement 48 als eine Schraubenfeder definiert sein.
Zu 4 übergehend kann der Kolben 44 als eine Kugel definiert sein, und das Vorspannelement 48 kann eine Feder sein. Bei einer Ausführungsform kann das Vorspannelement 48 als eine Schraubenfeder definiert sein. Bei dieser Ausführungsform ist der Durchmesser des oberen Abschnitts der Kammer 50, welcher der Außenfläche 26 benachbart ist, wenn die Einheit 42 an der ersten Welle 22 befestigt ist, kleiner als der maximale Durchmesser der Kugel, wodurch die Kugel bewegbar gekoppelt mit dem Gehäuse 46 gehalten wird.
Wieder zu 2 und 3 übergehend kann die Nockenwelle 16 ein erstes Ende 70 aufweisen, und die Innenwand 32 der Nockenwelle 16 kann eine erste Rampe 72 aufweisen, die sich von dem ersten Ende 70 der Nockenwelle 16 derart in die Öffnung 30 erstreckt, dass der Kolben 44 bewegbar ist, wenn er mit der ersten Rampe 72 in Eingriff steht, um die Nockenwelle 16 über der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 anzuordnen. 2 stellt die erste Welle 22 und die Nockenwelle 16 in einer vormontierten Position dar, in welcher die Nockenwelle 16 von der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 derart beabstandet ist, dass der Kolben 44 nach außen bis zu einer maximalen Position über die Außenfläche 26 der ersten Welle 22 hinaus vorgespannt ist. Wenn sich die Nockenwelle 16 entlang der Längsachse 24 in Richtung der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 bewegt, gelangt der Kolben 44 und spezieller das Eingriffsende 66 mit der ersten Rampe 72 in Eingriff, wodurch bewirkt wird, dass der Kolben 44 zurück in die Kammer 50 bewegt oder zurückgezogen wird. Mit anderen Worten gelangt das Eingriffsende 66 dann, wenn die Nockenwelle 16 relativ zu der ersten Welle 22 in Richtung der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 verschoben wird, mit der ersten Rampe 72 in Eingriff.
Die Nockenwelle 16 kann mehrere zweite Rampen 74 aufweisen, die jeweiligen Aussparungen 40 benachbart sind, um zu ermöglichen, dass der Kolben 44 zurück und vorwärts in eine der Aussparungen 40 hinein bewegt wird, d. h. zurückgezogen und in diese ausgefahren wird, wenn die Nockenwelle 16 entlang der Längsachse 24 bewegt wird. Eine der zweiten Rampen 74 wirkt mit der ersten Rampe 72 zusammen, um zu ermöglichen, dass der Kolben 44 von der ersten Rampe 72 zu der zweiten Rampe 74 bewegt wird. 3 stellt die erste Welle 22 und die Nockenwelle 16 in einer montierten Position dar, in welcher der Kolben 44 derart in einer der Aussparungen 40 angeordnet ist, dass die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 innerhalb der Nockenwelle 16 angeordnet ist. Speziell ist die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 in der Öffnung 30 der Nockenwelle 16 angeordnet, wenn sich diese in der montierten Position befindet.
Der Kolben 44 ist in einer der Aussparungen 40 angeordnet, um die axiale Position der Nockenwelle 16 und der Nocken 34 relativ zu der ersten Welle 22 selektiv zu sichern. In der montierten Position ist der Kolben 44 nach außen über die Außenfläche 26 der ersten Welle 22 in eine der Aussparungen 40 hinein vorgespannt. Das Vorspannelement 48 kann ausgebildet sein, um den gewünschten Betrag einer radialen Kraft auf den Kolben 44 auszuüben, der den gewünschten Betrag einer radialen Kraft auf die Innenwand 32 der Nockenwelle 16 in der Aussparung 40 ausübt, um die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 aneinander zu befestigen. Die radiale Kraft wird durch das Vorspannelement 48 relativ zu der Längsachse 24 in radiale Richtung ausgeübt, d. h. in Querrichtung zur Längsachse 24. Eine axiale Kraft wird auf die Nockenwelle 16 ausgeübt, um die Nockenwelle 16 entlang der Längsachse 24 zu bewegen, und diese axiale Kraft überwindet die radiale Kraft, wodurch ermöglicht wird, dass der Kolben 44 zurück und vorwärts in unterschiedliche Aussparungen 40 bewegt wird. Die radiale Kraft, die auf die Innenwand 32 in der Aussparung 40 ausgeübt wird, ist groß genug, um während des Betriebs des Fahrzeugs 10 die gewünschte Position der Nockenwelle 16 relativ zu der ersten Welle 22 aufrechtzuerhalten.
Wenn die Nockenwelle 16 entlang der Längsachse 24 in Richtung der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 bewegt wird, gelangt der Kolben 44 und spezieller das Eingriffsende 66 mit der ersten Rampe 72 in Eingriff, wodurch bewirkt wird, dass der Kolben 44 zurück in die Kammer 50 bewegt wird, d. h. zurückgezogen wird, und wenn die Nockenwelle 16 weiter entlang der Längsachse 24 bewegt wird, wird der Kolben 44 vorwärts bewegt, d. h. ausgefahren, wenn das Eingriffsende 66 mit der zweiten Rampe 74 in Eingriff gelangt, bis der Kolben 44 in der Aussparung 40 ruht. Wenn eine andere Aussparung 40 gewünscht ist, wird der Kolben 44 zurück und vorwärts entlang der nächsten zweiten Rampe(n) 74 bewegt, bis der Kolben 44 in der nächsten Aussparung 40 ruht, usw., bis die gewünschte Position der Nockenwelle 16 erreicht ist. Daher wirken der Kolben 44 und die Aussparungen 40 zusammen, um die gewünschte axiale Position der Nockenwelle 16 relativ zu der ersten Welle 22 aufrechtzuerhalten.
Unter Bezugnahme auf 5 sieht die vorliegende Offenbarung auch ein Verfahren 100 zum Montieren der Arretierungsbaugruppe 12 vor.
Bei Block 102 wird die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 an der ersten Welle 22 in dem Hohlraum 28 der ersten Welle 22 befestigt. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst das Befestigen der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 an der ersten Welle 22 ferner, dass das Gehäuse 46 der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 an der ersten Welle 22 in dem Hohlraum 28 befestigt wird. Wie vorstehend diskutiert wurde, umfasst die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 den Kolben 44.
Bei Block 104 wird die Nockenwelle 16 über der ersten Welle 22 angeordnet. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst das Anordnen der Nockenwelle 16 über der ersten Welle 22 ferner, dass die erste Welle 22 durch die Öffnung 30 der Nockenwelle 16 hindurch angeordnet wird. Das Anordnen der Nockenwelle 16 über der ersten Welle 22 kann ferner umfassen, dass die Nockenwelle 16 über der ersten Welle 22 bewegt wird. Daher kann die Nockenwelle 16 derart über die erste Welle 22 gleiten, dass die erste Welle 22 in die Öffnung 30 eingefügt wird. Einfach ausgedrückt, kann die erste Welle 22 in die Öffnung 30 der Nockenwelle 16 geschoben werden. Die Nockenwelle 16 ist von der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 beabstandet, wenn die Nockenwelle 16 anfänglich über der ersten Welle 22 angeordnet ist, d. h. in der vormontierten Position.
Bei Block 106 ist der Kolben 44 gegen die Innenwand 32 der Nockenwelle 16 vorgespannt, wenn die Nockenwelle 16 über der ersten Welle 22 angeordnet ist. Wenn die Nockenwelle 16 weiterhin über der ersten Welle 22 angeordnet ist, wird die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit 42 daher derart in die Öffnung 30 der Nockenwelle 16 eingefügt, dass der Kolben 44 mit der Innenwand 32 in Eingriff gelangt. Speziell gelangt der Kolben 44 mit der ersten Rampe 72 an dem ersten Ende 70 der Nockenwelle 16 in Eingriff, wenn die Nockenwelle 16 weiter über der ersten Welle 22 bewegt wird. Anschließend gelangt der Kolben 44 mit der zweiten Rampe 74 in Eingriff, wenn die Nockenwelle 16 weiterhin über der ersten Welle 22 verschoben oder bewegt wird. Noch spezieller gelangt das Eingriffsende 66 des Kolbens 44 mit der ersten Rampe 72 und der zweiten Rampe 74 in Eingriff.
Bei Block 108 ruht der Kolben 44 in einer der mehreren Aussparungen 40 der Innenwand 32 der Nockenwelle 16, um die erste Welle 22 und die Nockenwelle 16 selektiv aneinander zu befestigen. Daher wird die Nockenwelle 16 weiterhin über der ersten Welle 22 verschoben, bis der Kolben 44 in der gewünschten Aussparung 40 angeordnet ist. Wenn der Kolben 44 in der gewünschten Aussparung 40 ruht, ist die Nockenwelle 16 in der axialen Position an der ersten Welle 22 befestigt, d. h. entlang der Längsachse 24. Mit anderen Worten bleibt die Nockenwelle 16 in der axialen Position relativ zu der ersten Welle 22, bis die axiale Kraft die radiale Kraft, die durch den Kolben 44 ausgeübt wird, überwindet, wodurch bewirkt wird, dass der Kolben 44 bewegt wird und ermöglicht, dass die Nockenwelle entlang der Längsachse 24 in eine andere axiale Position relativ zu der ersten Welle 22 bewegt wird.
Die erste Welle 22 und die Nockenwelle 16 können sich gemeinsam drehen, wenn der Kolben 44 in einer der Aussparungen 40 ruht oder positioniert ist. Speziell sind die erste Welle 22 und die Nockenwelle 16 miteinander verzahnt, um sich gemeinsam um die Längsachse 24 zu drehen. Der verzahnte Eingriff zwischen der ersten Welle 22 und der Nockenwelle 16 ist derart ausgebildet, dass die Nockenwelle 16 in axialer Richtung relativ zu der ersten Welle 22 zwischen den Aussparungen 40 bewegt werden kann, während diese verzahnte Verbindung aufrechterhalten wird.
Bei Block 110 ist der Kolben 44 weiterhin durch das Vorspannelement 48 der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit 42 nach außen vorgespannt, während der Kolben 44 mit dem Gehäuse 46 bewegbar gekoppelt bleibt. Daher ist der Kolben 44 weiterhin nach außen vorgespannt, bevor und nachdem die Nockenwelle 16 und die erste Welle 22 aneinander befestigt sind. Somit ist der Kolben 44 aufgrund des Vorspannelements 48 relativ zu dem Gehäuse 46 vorwärts und rückwärts bewegbar.
Es ist einzusehen, dass die Reihenfolge oder Sequenz bei der Ausführung des Verfahrens 100, wie sie in dem Flussdiagramm von 5 angegeben ist, zu Veranschaulichungszwecken dient und dass andere Reihenfolgen oder Sequenzen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehren liegen. Es ist ebenso einzusehen, dass das Verfahren 100 andere Merkmale umfassen kann, die nicht speziell in dem Flussdiagramm von 5 angegeben sind.
Obgleich die besten Weisen zum Ausführen der Offenbarung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Offenbarung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Ausüben der Offenbarung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen. Darüber hinaus sind die Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, oder die Eigenschaften verschiedener Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht notwendigerweise als Ausführungsformen zu verstehen, die voneinander unabhängig sind. Stattdessen ist es möglich, dass jede der Eigenschaften, die in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschrieben sind, mit einer oder mehreren anderen gewünschten Eigenschaften aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu anderen Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen solche andere Ausführungsformen in den Rahmen des Umfangs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Arretierungsbaugruppe, die umfasst: eine erste Welle, die um eine Längsachse drehbar ist und eine Außenfläche aufweist, wobei die erste Welle einen Hohlraum mit einer Mündung definiert, die durch die Außenfläche definiert ist; eine Nockenwelle, die eine Öffnung entlang der Längsachse definiert, um eine Innenwand der Nockenwelle aufzuweisen, welche die Längsachse umschreibt, wobei die Innenwand mehrere Aussparungen definiert, die voneinander beabstandet sind; und eine in sich abgeschlossene Kolbeneinheit, die an der ersten Welle in dem Hohlraum als eine Einheit befestigt ist, wobei ein Kolben der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit mit der Innenwand in Eingriff steht, wenn die Nockenwelle über der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit angeordnet ist, so dass der Kolben in einer der Aussparungen der Nockenwelle ruht, um die erste Welle und die Nockenwelle selektiv aneinander zu befestigen.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit ein Gehäuse, das an der ersten Welle in dem Hohlraum befestigt ist, und ein Vorspannelement aufweist, das in dem Gehäuse enthalten ist, wobei der Kolben bewegbar mit dem Gehäuse gekoppelt und durch das Vorspannelement kontinuierlich nach außen von der Längsachse weg vorgespannt ist und wobei ein Abschnitt des Kolbens nach außen über die Außenfläche der ersten Welle von der Längsachse weg hervorsteht, wenn die Innenwand von der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit beabstandet ist, während er mit dem Gehäuse bewegbar gekoppelt bleibt.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse eine Kammer definiert, die das Vorspannelement und den Kolben aufnimmt.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse eine untere Wand im Inneren der Kammer aufweist, wobei das Vorspannelement durch die untere Wand und den Kolben in der Kammer gehalten wird.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse eine erste Stufe aufweist, die in der Kammer angeordnet ist, und wobei der Kolben eine Lippe aufweist, die sich nach außen in Richtung des Gehäuses erstreckt, wobei die Lippe selektiv mit der ersten Stufe in Eingriff steht, um eine Bewegung des Kolbens aus der Kammer heraus derart zu begrenzen, dass der Kolben mit dem Gehäuse bewegbar gekoppelt bleibt.
Baugruppe nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse eine zweite Stufe aufweist, die in der Kammer angeordnet und von der ersten Stufe beabstandet ist, wobei die Lippe des Kolbens selektiv mit der zweiten Stufe in Eingriff steht, um eine Bewegung des Kolbens in die Kammer hinein zu begrenzen.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Nockenwelle mehrere Nocken aufweist, die voneinander beabstandet und an einer Außenwand der Nockenwelle angeordnet sind, wobei die Außenwand der Innenwand entgegengesetzt ist, und wobei der Kolben in einer der Aussparungen angeordnet ist, um eine axiale Position der Nockenwelle und der Nocken relativ zu der ersten Welle selektiv zu sichern.
Verfahren zum Montieren einer Arretierungsbaugruppe, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine in sich abgeschlossene Kolbeneinheit an einer ersten Welle in einem Hohlraum der ersten Welle befestigt wird, wobei die in sich abgeschlossene Kolbeneinheit einen Kolben aufweist; eine Nockenwelle über der ersten Welle angeordnet wird; der Kolben gegen eine Innenwand der Nockenwelle vorgespannt wird, wenn die Nockenwelle über der ersten Welle angeordnet wird; und der Kolben in einer von mehreren Aussparungen der Innenwand der Nockenwelle in einen Ruhezustand gebracht wird, um die erste Welle und die Nockenwelle selektiv aneinander zu befestigen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Befestigen der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit an der ersten Welle ferner umfasst, dass ein Gehäuse der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit an der ersten Welle in dem Hohlraum befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass der Kolben kontinuierlich durch ein Vorspannelement der in sich abgeschlossenen Kolbeneinheit nach außen vorgespannt wird, während der Kolben mit dem Gehäuse bewegbar gekoppelt bleibt.