DE102004009494B4

DE102004009494B4 - Drehmoment-Werkzeugkombination und Verfahren zum Einstellen und/oder Festlegen einer Schraubverbindung bzw. -befestigung

Info

Publication number: DE102004009494B4
Application number: DE102004009494.2A
Authority: DE
Inventors: Ernst Sieber; Dipl.-Ing. Ivan (FH) Vesely
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2024-02-28
Also published as: DE102004009494A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugkombination (10) zum drehmomentgenauen Einstellen und/oder Festziehen einer Schraubverbindung bzw. -befestigung, mit einem ersten Drehmomentwerkzeug, das mit einer ersten Einrichtung zur Drehmomenterfassung und/oder - vorgabe beim Verdrehen einer Schraube bzw. eines Gewindestiftes in einem Gewinde versehen ist, und mit einem zweiten Drehmomentwerkzeug, das mit einer zweiten Einrichtung zur Drehmomenterfassung und/oder -vorgabe beim Festdrehen einer Kontermutter zum Kontern der Schraube bzw. des Gewindestiftes versehen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein erster Schlüssel (20) des ersten Drehmomentwerkzeuges und ein zweiter Schlüssel (20) des zweiten Drehmomentwerkzeuges koaxial zueinander angeordnet sind.Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum drehmomentgenauen Einstellen und/oder Festlegen einer Schraubverbindung bzw. -befestigung, insbesondere mittels einer Werkzeugkombination (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem mit einem ersten Drehmomentwerkzeug, das mit einer ersten Einrichtung zur Drehmomenterfassung und/oder -vorgabe versehen ist, eine Schraube bzw. ein Gewindestift in einem Gewinde verdreht wird, bis ein gewünschtes bzw. vorgegebenes erstes Drehmoment erreicht ist, und bei dem mit einem zweiten Drehmomentwerkzeug, das mit einer zweiten Einrichtung zur Drehmomenterfassung und/oder -vorgabe versehen ist, eine Kontermutter zum Kontern der Schraube bzw. des Gewindestiftes festgedreht wird, bis ein gewünschtes bzw. vorgegebenes zweites Drehmoment erreicht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugkombination nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Fertigung und Wartung von Verbrennungskraftmaschinen muss deren Ventiltrieb justiert werden. Hierzu muss ein vorgegebenes Ventilspiel der Gaswechselventile eingestellt werden. Das im kalten Zustand der Maschine gemessene und eingestellte Ventilspiel sorgt dafür, dass die Ventile bei betriebswarmem Motor zuverlässig schließen. Bei zu geringem Ventilspiel besteht das Risiko, dass das entsprechende Ventil schlecht schließt und beschädigt wird.
Die Justierung des Ventilspiels kann je nach Art der Ventilbetätigung auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Eine bekannte Bauweise zur Ventilbetätigung sieht für jedes Ventil bzw. für ein parallel gesteuertes Ventilpaar jeweils einen Kipphebel vor, der entweder direkt oder über Stößelstangen von einer Nockenwelle betätigt wird. Zur Einstellung des Ventilspiels sind Einstellschrauben am Kipphebel vorgesehen, die jeweils mit einer Gewindemutter, einer sog. Kontermutter festgestellt werden können. Soll das Ventilspiel verstellt werden, wird zunächst die Kontermutter gelöst. Der Kurbelwellenwinkel wird hierbei normalerweise so gewählt, dass sich die einzustellenden Ventile eines Brennraumes in einer sog. Überschneidungsphase befinden. Ein Einlassventil wird hierbei gerade geschlossen, während ein Auslassventil gerade geöffnet wird. Anschließend wird zwischen Ventil und Einstellschraube ein Fühlerblatt eingeschoben, das die dem gewünschten Ventilspiel entsprechende Dicke aufweist. Die dem einzustellenden Ventilspiel entsprechende Dicke kann bspw. zwischen 0,1 und 0,3 Millimeter betragen. Die Einstellschraube wird dann verdreht, bis sich die Fühlerblattlehre gerade noch herausziehen lässt. Ist das gewünschte Ventilspiel eingestellt, kann die Kontermutter wieder festgezogen werden. Das Anziehen der Kontermutter erfolgt meist mit einem vorgegebenen Drehmoment, das sich mittels eines Drehmomentschlüssels kontrollieren lässt.
Bei der Einstellung des Ventilspiels sind zahlreiche Unsicherheitsfaktoren vorhanden, welche dafür sorgen können, dass das Ventilspiel falsch eingestellt wird. Bei den entsprechenden Betriebsanleitungen wird oftmals empfohlen, das Fühlerblatt mit leichtem Widerstand bzw. „saugend“ zwischen Einstellschraube und Ventil heraus zu ziehen. Diese Empfehlung entspricht jedoch keinem exakten Wert, der sich bspw. als Drehmoment für das Anziehen der Einstellschraube eignen würde. Werden die Einstellschrauben regelmäßig zu fest angezogen, kann das Fühlerblatt beim Herausziehen beschädigt werden, so dass nachfolgende Einstellvorgänge nicht mehr mit der gewünschten Exaktheit durchführbar sind.
Aus der DE 600 06 549 T2 ist ein Werkzeug zur Justierung eines Ventils in Verbrennungsmotoren mit einem das Ventil kontaktierenden Außengewindeteil und einer auf dem Außengewindeteil schraubbar montierten Klemmmutter bekannt. Das Werkzeug umfasst eine Aufnahme mit einem Aufnahmehohlraum zum Aufstecken auf die Klemmmutter, einen an der Aufnahme montierten Handgriff zum Drehen der Aufnahme zwecks Lösens oder Klemmens der Klemmmutter entlang dem Außengewindeteil und mit einem langgestreckten Schraubendreherbit zusammenwirkende Elemente für die Messung eines vorher festgelegten Drehwinkels des im Eingriff mit dem Außengewindeteil befindlichen Schraubendreherbits, wenn das Außengewindeteil, nachdem es das Ventil kontaktiert hat, durch Drehung in die zweite Drehrichtung vom Ventil weg bewegt wird und dadurch ein vorgeschriebenes Maß eines Spiels eingestellt wird. Konkret ist das Schraubendreherbit koaxial zur Aufnahme und zum Aufnahmehohlraum ausgerichtet und darin zwecks freier Drehung relativ zur Aufnahme drehbar montiert, wobei das Schraubendreherbit durch eine Öffnung in einem Ende der Aufnahme ragt, das einem offenen Ende der Aufnahme gegenüberliegt, so dass sich eine Spitze des Bits innerhalb des Aufnahmehohlraums in Eingriff mit einem Ende des Außengewindeteils befindet, wenn die Aufnahme auf die Klemmmutter gesteckt wird. Das Werkzeug umfasst außerdem einen an einem der Spitze entgegengesetzten Ende des Schraubendreherbits montierten Drehknopf und eine zwischen dem Drehknopf und dem Schraubendreherbit montierte Kupplung, wobeidas Schraubendreherbit zwecks Drehung des Gewindeteils zu oder weg von dem Ventil in das Gewindeteil eingreifen kann. Dabei bewegt sich das Außengewindeteil bei Drehung des Schraubendreherbits durch den Drehknopf und die Kupplung in eine erste Drehrichtung zum Ventil hin und bei Drehung des Schraubendreherbits in eine zweite Drehrichtung vom Ventil weg. Die Kupplung ist so ausgelegt, dass sie rutscht, wenn das Außengewindeteil beim Betriebenwerden das Ventil kontaktiert und das Spiel beseitigt.
Weiter sind aus der DE 202 16 931 U1 , aus der DE 36 23 187 C1 und aus der DE 202 07 136 U1 dauerhaft bewegliche Ketten als Verliersicherung für Bauteile bekannt. Aus der US 2 736 220 A ist ein Schraubenschlüssel bekannt. Die US 5 582 079 A offenbart eine Schraubvorrichtung. Aus der US 2 194 069 A ist ein Stößeleinstellwerkzeug bekannt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, eine einfach aufgebaute und einfach zu bedienende Werkzeugkombination zur Verfügung zu stellen, die eine einfache und schnelle drehmomentgenaue Einstellung eines Ventilspiels einer Brennkraftmaschine ermöglicht.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 erreicht.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass ein erster Schlüssel eines ersten Drehmomentwerkzeuges und ein zweiter Schlüssel eines zweiten Drehmomentwerkzeuges koaxial zueinander angeordnet sind. Erster und zweiter Schlüssel sind vorzugsweise gegeneinander verdrehbar, wobei der erste Schlüssel insbesondere in einer axialen Durchführung des zweiten Schlüssels drehbar und axial verschiebbar gelagert sein kann. Ggf. können die beiden Schlüssel auch voneinander getrennt werden, bspw. für Reparatur- oder Wartungszwecke. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein zur Einstellung eines Ventilspiels von Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine dienendes Fühlerblatt am zweiten Schlüssel befestigt ist, wobei das Fühlerblatt dort mittels eines biegsamen Drahtes verankert ist, der eine Bedienung der Werkzeugkombination ohne manuelles Halten des Fühlerblattes ermöglicht, dergestalt, dass nach dem Aufstecken des zweiten Schlüssels und dem Lösen der Kontermutter das Fühlerblatt in seine Position bringbar ist und dort auch bei den nachfolgenden Einstellvorgängen verbleibt.
Die erfindungsgemäße Werkzeugkombination ermöglicht das drehmomentgenaue Anziehen einer Schraubverbindung oder -befestigung, die anschließend mit definiertem, drehmomentgenauem Anziehen einer Kontermutter festgelegt und gegen Verdrehen gesichert werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Werkzeugkombination wird ein exaktes Einstellen eines Ventilspiels bei Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine erreicht.
Die relativ ungenaue Definition „saugend“ bei der Beschreibung des Widerstandes, mit dem ein Fühlerblatt zwischen Einstellschraube und Ventil herausziehbar sein soll, lässt sich durch eine exakte Drehmomentvorgabe ersetzen, mit der die Einstellschraube bei eingelegtem Fühlerblatt angezogen werden kann. Ein solches Drehmoment kann bspw. ca. 5 bis 50 Ncm (Newtonzentimeter) für eine Einstellschraube typischer Größe betragen. Da die erfindungsgemäße Werkzeugkombination ein erstes Drehmomentwerkzeug zum exakten Einstellen dieses vorgegebenen Drehmoments aufweist, können innerhalb kurzer Zeit eine Vielzahl von Ventilen mit exakt den gleichen Einstellwerten justiert werden, ohne dass hierbei Gefahr besteht, das Fühlerblatt zu beschädigen. Die Festlegung der Einstellschrauben mit den zugehörigen Kontermuttern erfolgt vorzugsweise ebenfalls mittels eines Drehmomentwerkzeugs. Je nach Gewindedurchmesser der Kontermutter kann hier das Drehmoment zwischen 10 und 100 Nm (Newtonmeter), vorzugsweise jedoch zwischen 10 und 50 Nm betragen. Die koaxiale Anordnung der beiden Schlüssel der beiden Drehmomentwerkzeuge ermöglicht es einem Benutzer, die beiden vorgegebenen Drehmomente in kurzer Zeit und ohne aufwändigen Werkzeugwechsel einzustellen.
Der erste Schlüssel des ersten Drehmomentwerkzeuges weist vorzugsweise eine Steckpassung für einen Kopf einer Gewindeschraube auf. Der Kopf der Einstellschraube kann bspw. eine Schlitz- oder Kreuzschlitzaufnahme für einen Schraubendreher aufweisen. Besser in der Qualität und sicherer im Handling weisen solche Einstellschrauben jedoch eine Innensechskantpassung auf, so dass der hierzu passende erste Schlüssel einen Außensechskant zum Verdrehen der Einstellschraube aufweist. Der zweite Schlüssel kann insbesondere eine Steckpassung für eine Sechskantgewindemutter aufweisen. Der zweite Schlüssel kann bspw. ein Steckschlüssel bekannter Bauart sein, der eine axiale Durchführung für den ersten Schlüssel sowie einen Ansatz für einen Hebel aufweist. Dieser Hebel weist Einrichtungen zur Erfassung und/oder Vorgabe eines gewünschten Drehmoments auf, so dass das zweite Werkzeug ein Drehmomentwerkzeug ist. Die zweite Einrichtung zur Drehmomenterfassung bzw. -vorgabe kann somit Teil eines Drehmbmenthebels bzw. Drehmomentschlüssels sein.
Das erste Drehmomentwerkzeug kann wahlweise ebenfalls einen Hebel oder auch einen Drehknebel o. dgl. aufweisen. Die erste Einrichtung zur Drehmomenterfassung und/oder - vorgabe kann somit Teil eines sog. Drehmomentschraubendrehers sein. Hierbei fluchten die Drehachsen der zu drehenden Schraube, des länglichen Schlüssels sowie des Drehknebels jeweils miteinander. Der Drehmomentschraubendreher kann insbesondere eine einstellbare Reibungskupplung aufweisen, die zur Erzielung einer langen Lebensdauer gegen Eintritt von Öl und von Feuchtigkeit abgedichtet sein kann.
Die Fühlerblattlehre wird bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Werkzeugkombination zwar nach wie vor benötigt. Sie ist jedoch aufgrund des vorgegebenen Drehmoments, mit dem die Einstellschraube mittels des ersten Drehmomentwerkzeuges auf das entsprechende Fühlerblatt geschraubt wird, nicht länger der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt. Das teilweise zu feste Anziehen der Einstellschrauben bei den herkömmlichen Einstellverfahren führte oftmals bereits nach kurzer Benutzung zu Beschädigungen der Fühlerblätter, wodurch die nachfolgenden Einstellvorgänge mehr oder weniger beeinträchtigt wurden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Werkzeugkombination zum drehmomentgenauen Einstellen und/oder Festlegen einer Schraubverbindung oder -befestigung.
Die Werkzeugkombination 10 umfasst ein erstes Drehmomentwerkzeug in Gestalt eines Drehmomentschraubendrehers 12, der einen Drehknebel 14 mit darin angeordneter erster Einrichtung zur Drehmomenterfassung und/oder -vorgabe aufweist. Diese Einrichtung kann bspw. eine Reibungskupplung aufweisen, deren Einstellung mittels eines Einstellrings 16 erfolgen kann, der am oberen Ende des Drehknebels 14 angeordnet ist. Innerhalb des Einstellrings 16 kann bspw. eine Anzeigeskala vorgesehen sein, die eine exakte Vorgabe eines Maximaldrehmoments ermöglicht, dessen Erreichen dem Benutzer mittels eines akustischen Signals und/oder mittels eines Durchdrehens des Drehknebels angezeigt wird.
An einem dem Einstellring 16 gegenüber liegendem Ende des Drehknebels 14 weist dieser eine Verbindung 18 mit einem länglichen ersten Schlüssel 20 auf, an dessen unterem Ende eine Steckpassung 22 mit Vierkant-, Sechskant- oder Mehrkantpassung angeordnet ist. Die Steckpassung 22 dient zum Eingriff in eine Innenmehrkantpassung einer festzudrehenden Einstellschraube (nicht dargestellt).
Diese Einstellschraube ist eine Einstellschraube zur Justierung eines Ventilspiels einer Brennkraftmaschine, bei der die Gaswechselventile über Kipphebel von einer Nockenwelle betätigt werden. Die Verbindung 18 ist lösbar ausgebildet und kann bspw. ebenfalls aus jeweils miteinander korrespondierenden Innen- und Außenvierkant- bzw. - sechskantpassungen gebildet sein.
Der erste Schlüssel 20 des Drehmomentschraubers 12 ist axial verschiebbar in einer hohlzylindrischen Führung innerhalb eines zweiten Schlüssels 24 gelagert, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Steckschlüssel ausgebildet ist. An seiner unteren Seite weist der zweite Schlüssel 24 bzw. der Steckschlüssel eine Sechskantpassung 26 oder Mehrkantpassung auf, die mit einer Außenkontur einer Sechskant- oder Mehrkant-Gewindemutter korrespondiert.
Wahlweise kann der erste Schlüssel 20 aus der Führung des zweiten Schlüssels 24 entnommen werden, ggf. gegen leichten Widerstand eines zusammendrückbaren Federrings, der am unteren Ende des Schafts des ersten Schlüssels 20 angeordnet ist.
An einer Außenmantelfläche des zweiten Schlüssels 24 ist ein Hebel 28 mit einem Handgriff 30 angeordnet, dessen Längserstreckungsrichtung rechtwinkelig zu der Längserstreckungsrichtung der koaxial zueinander angeordneten ersten und zweiten Schlüssel 20, 24 verläuft. Der Hebel 28 ist mit einer zweiten Einrichtung zur Drehmomenterfassung bzw. -vorgabe versehen, deren Maximaldrehmoment bzw. Auslösedrehmoment mittels einer Einstellschraube verstellt werden kann, die bspw. an einer Stirnseite des Handgriffs 30 angeordnet sein kann. Das Erreichen eines zuvor eingestellten Maximaldrehmoments kann auch hier zweckmäßigerweise mit einem hörbaren und/oder spürbaren Knacken angezeigt werden.
Zur Justage eines Ventilspiels eines Gaswechselventils einer Verbrennungskraftmaschine wird mittels des zweiten Schlüssels 24 zunächst eine Kontermutter (nicht dargestellt) gelöst, mittels derer eine in einem Gewinde eines Kipphebels befindliche Einstellschraube festgestellt ist. Damit hierbei der erste Schlüssel 20 nicht stört, kann dieser nach oben gezogen werden, bspw. durch einen Zug am Drehknebel 14. Nach dem Lösen der Kontermutter kann zwischen oberer Stirnseite des Ventilschafts und unterer Stirnseite der Einstellschraube ein Fühlerblatt eingeschoben werden, das eine Dicke aufweist, die dem einzustellenden Ventilspiel von bspw. 0,1 bis 0,3 mm entspricht. Bei eingeschobenem Fühlerblatt wird die Steckpassung 22 des ersten Schlüssels 20 in die entsprechende Innenmehrkantpassung der Einstellschraube geschoben, wonach die Einstellschraube mittels des zuvor passend justierten Drehmomentschraubers 12 mit einem maximalen Drehmoment angezogen wird, so dass das Fühlerblatt anschließend noch mit leichtem Zug entfernt werden kann. Dieses Maximaldrehmoment kann bspw. ca. 5 bis 10 Ncm betragen.
Unmittelbar nach dem Erreichen dieses gewünschten Maximaldrehmoments, das bspw. durch einen Knacklaut oder durch ein Leerdrehen des Drehknebels 14 angezeigt werden kann, wird der noch auf der Kontermutter befindliche zweite Schlüssel 24 mit dem gewünschten Maximaldrehmoment von ca. 20 bis 100 Nm gegen einen Anschlag am Kipphebel verdreht, so dass die Einstellschraube dauerhaft in ihrer erreichten Endlage fixiert ist. Die Fühlerlehre bzw. das Fühlerblatt kann anschließend entfernt werden, wonach der Einstellvorgang beim nächsten Ventil wiederholt werden kann.
Es wird unmittelbar deutlich, dass der beschriebene Einstellvorgang in sehr exakter Weise reproduzierbar ist. Schäden am Ventiltrieb durch mangelhafte Ventilspieljustierungen können weitest gehend vermieden werden. Das Fühlerblatt wird in immer gleicher Weise beaufschlagt, ohne dass es hierbei beschädigt wird.
Die Werkzeugkombination 10 sieht erfindungsgemäß vor, dass ein Fühlerblatt einer benötigten Stärke am zweiten Schlüssel 24 befestigt ist, so dass es jederzeit zur Hand ist und nicht verloren gehen kann. Das Fühlerblatt ist weiter erfindungsgemäß mittels eines biegsamen Drahtes dort verankert. Dies ermöglicht die Bedienung der Werkzeugkombination 10, ohne dass das Fühlerblatt manuell an seiner Position gehalten werden muss. Nach dem Aufstecken des zweiten Schlüssels 24 und dem Lösen der Kontermutter sowie ggf. der Einstellschraube kann das Fühlerblatt in seine Position gebracht werden. Dort bleibt sie auch bei den nachfolgenden Einstellvorgängen, bis sie wieder herausgezogen wird.

Claims

Werkzeugkombination (10) zum drehmomentgenauen Einstellen und/oder Festziehen einer Schraubverbindung, mit einem ersten Drehmomentwerkzeug (12), das mit einer ersten Einrichtung zur Drehmomenterfassung und/oder -vorgabe beim Verdrehen einer Schraube oder eines Gewindestiftes in einem Gewinde versehen ist, und mit einem zweiten Drehmomentwerkzeug, das mit einer zweiten Einrichtung zur Drehmomenterfassung und/oder -vorgabe beim Festdrehen einer Kontermutter zum Kontern der Schraube oder des Gewindestiftes versehen ist, wobei ein erster Schlüssel (20) des ersten Drehmomentwerkzeuges und ein zweiter Schlüssel (24) des zweiten Drehmomentwerkzeuges koaxial zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Einstellung eines Ventilspiels von Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine dienendes Fühlerblatt am zweiten Schlüssel (24) befestigt ist, wobei das Fühlerblatt dort mittels eines biegsamen Drahtes verankert ist, der eine Bedienung der Werkzeugkombination (10) ohne manuelles Halten des Fühlerblattes ermöglicht, dergestalt, dass nach dem Aufstecken des zweiten Schlüssels (24) und dem Lösen der Kontermutter das Fühlerblatt in seine Position bringbar ist und dort auch bei den nachfolgenden Einstellvorgängen verbleibt.
Werkzeugkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlüssel (20) des ersten Drehmomentwerkzeuges (12) eine Steckpassung (22) für einen Kopf einer Gewindeschraube aufweist.
Werkzeugkombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schlüssel (24) des zweiten Drehmomentwerkzeuges eine Steckpassung (26) für eine Gewindemutter aufweist.
Werkzeugkombination nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drehmomentwerkzeug (12) einen Drehknebel (14) aufweist.
Werkzeugkombination nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung zur Drehmomenterfassung Teil eines Drehmomentschraubendrehers (12) ist.
Werkzeugkombination nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Drehmomentwerkzeug einen Hebel (28) mit einem Handgriff (30) aufweist.
Werkzeugkombination nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung zur Drehmomenterfassung Teil eines Drehmomenthebels oder -schlüssels ist.
Werkzeugkombination nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlüssel (20) in einer axialen Durchführung des zweiten Schlüssels (24) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist.
Werkzeugkombination nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlüssel (20) vom zweiten Schlüssel (24) trennbar ist.