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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zentrieren von Bohrbearbeitungswerkzeugen zur Bearbeitung von Aufnahmebohrungen insbesondere eines Zylinderkopfes, wobei der Zylinderkopf wenigstens eine ebene Anlagefläche aufweist, in deren Bereich ein oder mehrere Gewindebohrungen und/oder Auslass- oder Ansaugkanäle vorgesehen sind, welche im Wesentlichen rechtwinklig zur Anlagefläche verlaufend im Zylinderkopf angeordnet sind.
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Bei Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere bei Dieselmotoren, werden als Starthilfe sogenannte Glühkerzen eingesetzt. Solche Glühkerzen sitzen dabei in entsprechenden Aufnahmebohrungen und ragen durch den Zylinderkopf hindurch in den Brennraum zumindest minimal hinein, so dass dieser vor dem Start, insbesondere Kaltstart, ”vorgeheizt” werden kann. Dementsprechend sind zur Aufnahme solcher Glühkerzen die vorerwähnten Aufnahmebohrungen vorgesehen, welche in ihrem außen liegenden Endbereich im Zylinderkopf ein Innengewinde aufweisen, in welches die entsprechende Glühkerze festsitzend einschraubbar ist. Zum Brennraum hin ist eine solche Aufnahmebohrung in der Regel abgestuft ausgebildet und nimmt ein zylindrisches Schaftteil sowie das Heizelement der Glühkerze auf. Dieses Heizelement wird von einem Montagerohr aufgenommen, welches in seinem dem Heizelement gegenüber liegenden Endbereich mit dem vorerwähnten Montagegewinde versehen ist. In der Regel ist die Aufnahmebohrung zur Aufnahme der Glühkerze zum Brennraum hin radial verjüngt ausgebildet, wodurch eine Art Dichtsitz gebildet wird. Das Montagerohr der Glühkerze ist dementsprechend dieser abgesetzten Ausbildung der Aufnahmebohrung angepasst und weist in entsprechend axialer Anordnung eine umlaufende Dichtfläche auf, mit welcher das Montagerohr beim Einschrauben dicht in den Dichtsitz der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes zur Anlage kommt.
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Wie weiter aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist es nach längerer Betriebsdauer eines Dieselmotors häufig notwendig, defekte Glühkerzen auszutauschen. Die während des Betriebes eines Dieselmotors stets auftretenden Temperaturänderungen haben zur Folge, dass das Montagerohr mit seinem Montagegewinde im Innengewinde der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes äußerst fest sitzt. Dies hat wiederum zur Folge, dass beim Versuch, die Glühkerze über ihren Außensechskant aus der Bohrung heraus zu drehen, dieser Außensechskant abschert und somit das Montagerohr mit seinem Montagegewinde im Innengewinde des Zylinderkopfes verbleibt.
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Zur Erneuerung bzw. zum Austausch der Glühkerze ist es folglich notwendig, diesen Rest der ”alten
” Glühkerze aus der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes zu entfernen. In der Regel werden hierzu verschiedene Werkzeuge nacheinander eingesetzt, um das Montagerohr mit seinem Montagegewinde sowie auch den restlichen Rohrabschnitt der Glühkerze aus der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes entfernen zu können. Hierzu wird beispielhaft auf die
DE 20 2005 008 241.4 verwiesen, in welcher die einzelnen Arbeitsschritte zum Entfernen der ”Glühkerzenreste” detailliert beschrieben sind.
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Des Weiteren ist es häufig notwendig, nachdem die ”alte” Glühkerze vollständig aus der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes entfernt ist, dass das Innengewinde der Aufnahmebohrung und/oder auch die sich daran anschließenden Bohrungsabschnitte selbst mittels entsprechender ”Bohrwerkzeuge” nachzuarbeiten sind. Diese Nachbearbeitung ist notwendig, um die neue Glühkerze korrekt wieder in den Zylinderkopf einsetzen zu können.
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Aufgrund der sich in der Aufnahmebohrung und deren Bohrungsabschnitte absetzenden Ablagerungen von Verbrennungsrückständen kann es des Weiteren auch notwendig sein, die abgestuften zylindrischen Bohrungsabschnitte beispielsweise mit einer Reibahle nachzuarbeiten, so dass die neue Glühkerze wieder passend in die Bohrungsabschnitte einsetzbar ist. D. h., dass diese Nachbearbeitung in der Regel zum Entfernen von Verbrennungsrückständen oder sonstigen Verunreinigungen dient, wie beispielsweise Oxidationsprodukten, so dass die Aufnahmebohrung nach diesem Arbeitsschritt zumindest annähernd wieder ihren ursprünglichen ”Neuzustand” einnimmt.
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Bei dieser Nachbearbeitung sowohl des Innengewindes als auch der gesamten Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes ist es notwendig, die entsprechend dafür vorgesehenen Bearbeitungswerkzeuge mit möglichst großer Präzision bezüglich ihrer Ausrichtung zur Längsmittelachse der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes auszurichten.
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Für diese Ausrichtung wird beim Gegenstand der
DE 20 2005 008 241 U1 ein Werkzeugsystem eingesetzt. Dabei dient zur Führung der entsprechenden Werkzeuge eine Klemmhülse, durch welche eine Zentrierhülse entsprechend zur Längsmittelachse der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes ausgerichtet werden kann. Voraussetzung für den Einsatz dieses Werkzeuges bzw. Werkzeugsystems ist jedoch, dass im Umgebungsbereich der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes eine zylindrische oder leicht kegelige Einsenkung mit entsprechend ausreichender axialer Länge vorhanden ist, so dass insbesondere die Klemmhülse zusammen mit der Zentrierhülse durch Einsetzen in diese Einsenkung zwangsläufig zur Längsmittelachse der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes ausgerichtet wird. Ist eine solche Einsenkung am Zylinderkopf im Umgebungsbereich der Aufnahmebohrung nicht vorhanden, so ist dieses Werkzeug nicht einsetzbar.
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Des Weiteren ist aus der
DE 20 2007 011 551 U1 ein weiteres Werkzeug bekannt, welches in den Fällen einsetzbar ist, in welchen eine solche vertiefte Einseknung im Umgebungsbereich der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes nicht vorhanden ist. Allerdings bedingt dieses Werkzeug, dass im Umgebungsbereich der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes eine Art Zentrieransatz vorhanden ist, welcher beispielsweise eine radial erweiterte, leicht vertiefte, konzentrisch zur Aufnahmebohrung angeordnete, umlaufende Ausfräsung bildet. Beim Gegenstand dieser
DE 20 2007 011 551 U1 kann nun eine entsprechend stirnseitig in ihrer Form an diesen Zentrieransatz angepasste Zentrierbuchse eingesetzt werden, welche mittels einer Spannvorrichtung axial gegen diesen Zentrieransatz verspannt wird. Bei diesem Spannvorgang wird die Zentrierbuchse einerseits koaxial zur Längsmittelachse der Bohrung des Zylinderkopfes ausgerichtet und andererseits zu dieser Längsmittelachse zentriert. Auch ist dieser
DE 20 2007 011 551 U1 entnehmbar, dass anstatt eines solchen ”eingesenkten” Zentrieransatzes auch eine Art nach außen vorstehender domartiger Zentrieransatz vorgesehen sein kann, so dass in entsprechender Anpassung der Zentrierbuchse ebenfalls eine konzentrische und koaxiale Ausrichtung der Zentrierbuchse zur Längsmittelachse der zu bearbeitenden Bohrung ermöglicht wird.
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Nun sind wiederum weitere spezielle Ausgestaltungen von Zylinderköpfen bekannt geworden, bei welchen im Umgebungsbereich der Bohrung des Zylinderkopfes weder solche Zentrieransätze noch irgendwelche Vertiefungen oder andere Einsenkungen vorhanden sind, so dass die beiden oben genannten Werkzeuge nicht einsetzbar sind. Bei solchen Zylinderköpfen ist der Umgebungsbereich der Aufnahmebohrung in der Regel zwar planeben abgefräst, weist jedoch keine umlaufende regelmäßige Kontur auf, welche zur Ausrichtung einer Zentrierbuchse oder auch eines Bohrwerkzeuges selbst dienen könnte. Des Weiteren sind solche Zylinderköpfe im Allgemeinen mit einer Vielzahl von Bohrungen oder Einsenkungen versehen, welche jedoch nicht im Umgebungsbereich der zu bearbeitenden Bohrung des Zylinderkopfes angeordnet sind. Weiter ist insbesondere bekannt, dass solche Aufnahmebohrungen zur Aufnahme der Glühkerze beispielsweise im Randbereich der Auslasskanäle oder Ansaugkanäle des Zylinderkopfes angeordnet sind. Solche Auslasskanäle oder Ansaugkanäle können bei speziellen Zylinderkopfkonstruktionen nach außen hin mit radial erweiterten zylindrischen Vertiefungen oder Einsenkungen versehen sein, in welche beispielsweise ein Auspuffrohr bzw. ein Ansaugrohr einsteckbar ist. Auch sind Konstruktionen bekannt, bei welchen der Umgebungsbereich aller Auslasskanäle bzw. aller Ansaugkanäle planeben ausgebildet ist, wobei die Ansaugkanäle bzw. Einlasskanäle zu dieser gebildeten Ebene mit ihren Vertiefungen bzw. mit der Längsmittelachse ihrer zylindrischen Vertiefungen im Wesentlichen rechtwinklig verlaufen.
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Der Erfindung liegt ausgehend vom genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher es möglich ist, ein Werkzeug konzentrisch und koaxial zur Längsmittelachse einer zu bearbeitenden Aufnahmebohrung insbesondere einer Glühkerze eines Zylinderkopfes auszurichten.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst. Danach ist insbesondere eine Führungsplatte vorgesehen, welche wenigstens eine Führungsbohrung aufweist, welche in korrekt am Zylinderkopf angesetztem Zustand der Führungsplatte auf eine der Aufnahmebohrungen ausgerichtet ist. Weiter ist die Führungsplatte mit wenigstens einem Ausrichtelement versehen, welches eine Spannscheibe mit einem aufspreizbaren Zentrierring aufweist, mit welchem das Ausrichtelement wahlweise in einen der Auslass- oder Ansaugkanäle des Zylinderkopfes oder in die radial erweiterte Einsenkung des Auslass- oder Ansaugkanals einsetzbar und mit diesem bzw. dieser verspannbar ist. Zur präzisen Ausrichtung der Führungsplatte in ihrer Winkelorientierung auf der Anlagefläche des Zylinderkopfes kann bzw. können des Weiteren wenigstens eine Montageschraube und/oder wenigstens ein zweites Ausrichtelement vorgesehen sein.
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Insbesondere durch das Verspannen des oder der Ausrichtelemente über den Zentrierring wird einerseits eine präzise Ausrichtung des Ausrichtelementes konzentrisch im Auslass- oder Einlasskanal bzw. in der radial erweiterten Einsenkung bewirkt. Andererseits wird der Zentrierring gegen die Führungsplatte gespannt, so dass die Führungsplatte auch gleichzeitig gegen die Anlagefläche des Zylinderkopfes ”gepresst” wird und dementsprechend definiert auf der Anlagefläche aufliegt. Damit ist die Führungsplatte absolut präzise am Zylinderkopf angesetzt, so dass eine präzise Nachbearbeitung der entsprechenden Aufnahmebohrung(en) sichergestellt ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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So kann gemäß Anspruch 2 vorgesehen sein, dass die Führungsplatte eine der Anlagefläche des Zylinderkopfes angepasste Stützfläche aufweist, mit welcher die Führungsplatte eben auf die Anlagefläche des Zylinderkopfes aufsetzbar ist. Eine solche Ausgestaltung kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn die Anlagefläche des Zylinderkopfes abgestuft ausgebildet ist und dementsprechend zum präzisen Ansetzen der Führungsplatte diese dieser Formgebung entsprechend angepasst ist.
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Weiter kann hierzu gemäß Anspruch 3 vorgesehen sein, dass das Ausrichtelement einen Lagerzapfen aufweist, über welchen das Ausrichtelement in einer Lagerbohrung der Führungsplatte axial verstellbar gelagert ist und, dass die Lagerbohrung in ihrer Ausrichtung zur Stützfläche der Ausrichtung des Auslass- oder Ansaugkanals bzw. der zugehörigen Einsenkung zur Anlagefläche des Zylinderkopfes angepasst ist.
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Für eine äußerst einfache Handhabung und eine präzise Ausrichtung der Führungsplatte kann gemäß Anspruch 4 vorgesehen sein, dass der Lagerzapfen die Lagerbohrung der Führungsplatte mit einem Montagegewinde durchragt und, dass auf das Montagegewinde eine Spannmutter aufgeschraubt ist, mittels welcher der Lagerzapfen in die Lagerbohrung einziehbar ist, wodurch die Spannscheibe in den sich an der Stützfläche der Führungsplatte abstützenden Zentrierring eingezogen und der Zentrierring radial aufspreizbar ist.
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Gemäß Anspruch 5 kann hierzu weiter vorgesehen sein, dass der Lagerzapfen eine sich längs des Lagerzapfens erstreckende Führungsnut aufweist und, dass in der Führungsplatte ein radial zur Lagerbohrung verlaufendes Innengewinde vorgesehen ist, in welches eine Madenschraube einschraubbar ist, welche im korrekt montierten Zustand insbesondere als Verdrehsicherung mit einem Führungszapfen in die Führungsnut des Lagerzapfens eingreift.
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Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 wird sichergestellt, dass die Führungsplatte nach dem Verspannen der Zentrierringe eben und somit präzise ausgerichtet auf der Anlagefläche des Zylinderkopfes aufliegt. Dazu ist vorgesehen, dass die axiale Länge die Spannscheibe mit ihrem Zentrierring den axialen Abmessungen der Einsenkung derart angepasst ist, dass die Spannscheibe zusammen mit dem Zentrierring im montierten Zustand vollständig in der Einsenkung versenkt ist bzw. wenigstens bündig mit der Anlagefläche des Zylinderkopfes abschließt.
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Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 ist ein universeller Einsatz der Führungsplatte und somit der gesamten Vorrichtung gewährleistet. Danach ist vorgesehen, dass die Führungsplatte in Anpassung an die Anordnung der Gewindebohrungen desselben oder unterschiedlicher Zylinderköpfe mehrere entsprechend angeordnete Durchgangsbohrungen aufweist, über welche die Führungsplatte über die wenigstens eine Montageschraube auf der Anlagefläche des jeweiligen Zylinderkopfes feststehend montierbar ist.
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Zur präzisen Ausrichtung der Vorrichtung kann gemäß Anspruch 8 vorgesehen sein, dass an der Führungsplatte zwei Ausrichtelemente vorgesehen sind, welche gleichzeitig mit zwei benachbarten Auslass- oder Ansaugkanälen oder deren Einsenkungen positionsgenau in Eingriff bringbar und mit diesen verspannbar sind. Werden zwei Ausrichtelemente vorgesehen, so kann auf die Montageschrauben verzichtet werden, wobei diese jedoch für einen äußerst festsitzenden Halt der Führungsplatte am Zylinderkopf dennoch einsetzbar sein können.
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Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 können in einer Aufspannung der Führungsplatte auf dem Zylinderkopf gleichzeitig zwei Aufnahmebohrungen nachgearbeitet werden. Dazu ist jedem Ausrichtelement in der Führungsplatte jeweils eine Führungsbohrung zugeordnet ist, welche in am Zylinderkopf angesetztem Zustand jeweils auf eine der zu bearbeitenden Aufnahmebohrungen ausgerichtet ist.
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Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 dient ebenfalls zu einfachen präzisen Ausrichtung der Vorrichtung auf einem Zylinderkopf. Dazu ist vorgesehen, dass zur Fixierung und/oder Ausrichtung der Führungsplatte am Zylinderkopf zwei Montageschrauben vorgesehen sind.
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In Anpassung an die jeweils einzusetzenden Bohrbearbeitungswerkzeuge kann gemäß Anspruch 11 auch eine Zentrierbuchse vorgesehen sein, so dass ein beispielsweise mit einem dünneren Schaft versehenes Bohrwerkzeug über die Zentrierbuchse präzise in der Führungsbohrung aufnehmbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird somit eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, mittels welcher es in einfacher Art und Weise möglich ist, ein Werkzeug zur Bearbeitung einer Aufnahmebohrung insbesondere einer Glühkerze auf deren Längsmittelachse koaxial und konzentrisch auszurichten. Dabei kann die Vorrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass auch andere Bohrungen nachgearbeitet werden können, was von der Anordnung und Orientierung der Führungsbohrungen zu den Ausrichtelementen abhängig ist. Die einzelnen Merkmale der oben angeführten Ansprüche können auch einzeln oder in Kombination unterschiedlich zusammenwirken.
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Anhand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf die konkreten Einzelmerkmale des Ausführungsbeispiels beschränkt ist. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der einzelnen Bestandteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine Draufsicht auf eine Führungsplatte der Vorrichtung aus 1;
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3 einen Schnitt III-III durch die Führungsplatte aus 2 zusammen mit einer Zentrierbuchse;
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4 eine beispielhafte perspektivische Darstellung eines Zylinderkopfes, für welche die Vorrichtung aus den vorangegangenen 1 bis 3 einsetzbar ist;
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5 einen Längsschnitt V-V aus 2 durch die komplett montierte Vorrichtung zusammen mit einem entsprechenden vereinfachten Teilschnitt durch den Zylinderkopf aus 4, an welchem die Vorrichtung ansetzbar ist;
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6 die Darstellung aus 5 bei lose am Zylinderkopf angesetzter Vorrichtung;
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7 die Darstellung aus 6 bei fest am Zylinderkopf montierter Vorrichtung;
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8 eine perspektivische Teilansicht des Zylinderkopfes mit angesetzter Vorrichtung.
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1 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung 1 der erfindungsgemäßen Art in perspektivischer Explosionsdarstellung. Die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben wie oben, unten, vertikal oder dgl. beziehen sich auf die in 1 dargestellte Ausrichtung der einzelnen Bauteile, um deren Ausrichtung und Positionierung gegeneinander besser zu erläutern. Im Einsatz kann die Vorrichtung 1 insgesamt, je nach Lage und Ausgestaltung eines zu bearbeitenden Zylinderkopfes auch andere Orientierungen einnehmen.
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Die Vorrichtung 1 weist als zentrales Element eine etwa quaderförmig ausgebildete Führungsplatte 2 auf, welche beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei vertikale Längsseiten 3 und 4 sowie zwei rechtwinklig dazu verlaufende ebenfalls vertikal ausgerichtete Querseiten 5 und 6 bildet. Unterseitig bildet die Führungsplatte 2 eine ebene Stützfläche 7.
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Auch diese beispielhaft dargestellte Formgebung der Führungsplatte 2 ist nicht zwingend, sondern von der konkreten Ausgestaltung eines Zylinderkopfes abhängig. So könnte beispielsweise die untere Stützfläche 7 auch mit Einsenkungen versehen sein oder auch verschiedene gegeneinander abgesetzte (ebene) Anlagebereiche aufweisen, um an einem entsprechend gestalteten Zylinderkopf angesetzt werden zu können.
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Des Weiteren ist aus 1 ersichtlich, dass die Führungsplatte 2 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Lagerbohrungen 8 und 9 aufweist, welche in einem vorbestimmten Abstand voneinander in der Führungsplatte 2 angeordnet sind. Diese beiden Lagerbohrungen 8 und 9 verlaufen mit ihrer jeweiligen Längsmittelachse 10 und 11 einerseits parallel zueinander und andererseits parallel zu den beiden Längsseiten 3 und 4 sowie zu den beiden Querseiten 5 und 6. Diese beiden Lagerbohrungen 8 und 9 dienen zur verstellbaren Aufnahme zweier Ausrichtelemente 12 und 13, welche hierzu jeweils einen vertikal nach oben überstehenden Lagerzapfen 14 bzw. 15 aufweisen. Im unteren Endbereich des jeweiligen Lagerzapfens 14 bzw. 15 ist jedes der Ausrichtelemente 12 und 13 mit einer Spannscheibe 16 bzw. 17 versehen. Die Spannscheiben 16 und 17 weisen jeweils eine umlaufende, sich zum jeweils zugehörigen Lagerzapfen 14 bzw. 15 hin radial verjüngende, konische Mantelfläche 18 bzw. 19 auf.
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Des Weiteren ist im oberen Endbereich des jeweiligen Lagerzapfens 14 bzw. 15 ein Montagegewinde 20 bzw. 21 vorgesehen, auf welches jeweils eine zugehörige Spannmutter 22 bzw. 23 aufschraubbar ist. Zwischen den Spannmuttern 22 und 23 und der Führungsplatte 2 kann zur Verteilung der beim Spannen der Spannmuttern 22 und 23 auftretenden Spannkräfte jeweils eine U-Scheibe 24 bzw. 25 vorgesehen sein.
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Die beiden Ausrichtelemente 12 und 13 sind mit ihren Lagerzapfen 14 und 15 in die Lagerbohrungen 8 und 9 der Führungsplatte 2 einsetzbar. Zur Festlegung einerseits der axialen Betriebsstellung und andererseits zur unverdrehbaren Lagerung dieser Lagerzapfen 14 und 15 in den zugeordneten Lagerbohrungen 8 und 9 sind entsprechende Madenschrauben 26 und 27 vorgesehen. Diese Madenschrauben 26, 27 sind in radial zu den Lagerbohrungen 8 und 9 verlaufende Innengewinde 28 und 29 einschraubbar. Zur unverdrehbaren Sicherung der Lagerzapfen 14 und 15 weisen die Madenschrauben 26 und 27 entsprechende Führungszapfen 30 und 31 auf, welche im montierten Zustand in axial und in Umfangsrichtung begrenzte Führungsnuten 32 und 33 des jeweils zugehörigen Lagerzapfens 14 bzw. 15 eingreifen.
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Somit sind die Lagerzapfen 14 und 15 in den Lagerbohrungen 8 und 9 unverlierbar gehalten und können mittels der Spannschrauben 22 und 23 axial verstellt werden.
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Des Weiteren sind die Ausrichtelemente 12 und 13 jeweils mit einem Zentrierring 34 bzw. 35 versehen, welche jeweils eine konisch zur Spannscheibe 16 bzw. 17 hin konisch erweiterte Innenfläche 36 bzw. 37 aufweisen. Es ist leicht vorstellbar, dass die Zentrierringe 34 und 35 beim Einziehen der Spannscheiben 16 und 17 mit ihren konischen Mantelflächen 18 und 19 in den jeweils zugehörigen Zentrierring 34 bzw. 35 radial auseinander gedrückt werden. Dazu ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass diese Zentrierringe 34 und 35 aus einem elastischen Material gebildet sind. Des Weiteren können diese Zentrierringe 34 und 35 auch mehrteilig ausgebildet sein, so dass ebenfalls ein radiales Auseinanderspreizen ermöglicht wird.
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Beim Spannvorgang werden dabei die Lagerzapfen 14 und 15 mit den daran fest montierten Spannscheiben 16 und 17 in Richtung des Pfeiles 38 nach oben bewegt. Da sich die Zentrierringe 34 und 35 im montierten Zustand an der unteren Stützfläche 7 der Führungsplatte 2 abstützen, können die Spannscheiben 16 und 17 mit ihren konischen Mantelflächen 18 und 19 in einfacher Weise durch die Lagerzapfen 14 und 15 in die Zentrierringe 34 und 35 unter entsprechend radialer Erweiterung der Zentrierringe 34, 35 eingezogen werden.
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Die Führungsplatte 2 weist des Weiteren, wie dies aus 1 ersichtlich ist, mehrere Durchgangsbohrungen 41, 42, 43, 44, 45 und 46, welche vorgesehen sein können, um die Führungsplatte 2 der Vorrichtung 1 über entsprechende Montageschrauben 47 und 48 zusätzlich gegen einen Zylinderkopf verspannen zu können. Diese beiden Montageschrauben 47 und 48 sind aber je nach Ausgestaltung eines Zylinderkopfes nicht zwingend notwendig.
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Die Durchgangsbohrungen 41 bis 46 sind in ihrer Anordnung sowie in ihrer Dimensionierung entsprechend der Anordnung und Dimensionierung von Gewindebohrungen eines Zylinderkopfes oder auch verschiedener Zylinderköpfe angepasst. So weisen beispielsweise die Durchgangsbohrungen 43 und 44 einen größeren Durchmesser auf als die Durchgangsbohrungen 41, 42 und 45, 46. In entsprechender Weise können auch, sofern die Durchgangsbohrungen 43 und 44 zur feststehenden Montage der Führungsplatte 2 an einem Zylinderkopf vorgesehen sind, entsprechende Montageschrauben mit größerem Durchmesser vorgesehen sein (in der Zeichnung nicht explizit dargestellt).
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Weiter ist aus 1 ersichtlich, dass beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Führungsplatte 2 mit zwei in vorbestimmtem Abstand voneinander angeordneten Führungsbohrungen 49 und 50 versehen ist. Diese Führungsbohrungen 49 und 50 verlaufen beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit ihren Längsmittelachsen 51 und 52 einerseits parallel zueinander und andererseits sowohl schräg zu den beiden Längsseiten 3 und 4 als auch schräg geneigt zu den beiden Querseiten 5 und 6. Aufgrund dieser schrägen Anordnung der Führungsbohrungen 49 und 50 bildet die Führungsplatte 2 in einem Teil des Umgebungsbereiches der jeweiligen Führungsbohrung 49 bzw. 50 jeweils einen Einsenkungsabschnitt 53 bzw. 54, welcher sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit jeweils etwa über einen Umfangswinkel von 180° erstreckt. Diese Führungsbohrungen 49 und 50 können mit ihren Einsenkungsabschnitten 53 und 54 beispielsweise zur definierten Aufnahme einer Zentrierbuchse dienen, wie später noch näher erläutert wird. Wird eine solche Zentrierbuchse nicht benötigt, sind die Führungsbohrungen 49 und 50 zur direkten Führung eines entsprechend ausgebildeten Werkzeuges vorgesehen.
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Dabei ist der Abstand der Führungsbohrungen 49 und 50 voneinander sowie insbesondere von den beiden Lagerbohrungen 8 und 9 sowie deren Schrägstellung in der Führungsplatte 2 derart gewählt, dass bei korrekter Positionierung der Führungsplatte 2 an einem Zylinderkopf die jeweilige Führungsbohrung 49 bzw. 50 mit ihrer jeweiligen Längsmittelachse 51 bzw. 52 präzise auf eine zu bearbeitende Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes ausgerichtet ist. Diese zu bearbeitende Aufnahmebohrung kann dabei, wie zu dem später noch beschriebenen Ausführungsbeispiel eines Zylinderkopfes beschrieben ist, zur Aufnahme einer Glühkerze dienen, wie dies aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist.
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Zur Verdeutlichung der Anordnung der Lagerbohrungen 8 und 9, der Durchgangsbohrungen 41 bis 46 sowie der Führungsbohrungen 49 und 50 zeigt 2 eine Draufsicht auf die Führungsplatte 2. Aus dieser Draufsicht der 2 ist auch der geneigte Verlauf der Führungsbohrungen 49 und 50 zu den beiden Längsseiten 3 und 4 und zu den beiden Querseiten 5 und 6 der Führungsplatte 2 teilweise in gestrichelten Linien ersichtlich.
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Weiter ist aus 2 auch die radial verlaufende Anordnung der Innengewinde 28 und 29 zur jeweils zugeordneten Lagerbohrung 8 bzw. 9 erkennbar.
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Zur weiteren Verdeutlichung des geneigten Verlaufs der Führungsbohrungen 49 und 50 zeigt 3 einen Schnitt III-III aus 2 durch die Führungsbohrung 49. Es ist erkennbar, dass die Führungsbohrung 49 schräg geneigt zur unteren Stützfläche 7 der Führungsplatte 2 verläuft. Des Weiteren ist auch der oberseitig angeordnete Einsenkungsabschnitt 53 erkennbar, welcher beispielsweise zur teilweisen Aufnahme einer Zentrierbuchse 55 dient.
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Diese Zentrierbuchse 55 weist zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges eine Durchgangsbohrung 56 auf, welche einen vorbestimmten Durchmesser hat und im eingesetzten Zustand der Zentrierbuchse 55 in der Führungsbohrung 49 koaxial zur Längsmittelachse 51 der Führungsbohrung 49 ausgerichtet ist. Um diese Zentrierbuchse 55 in einer vorbestimmten Tiefe in die Führungsbohrung 49 einsetzen zu können, bildet diese in ihrem rechten Endbereich einen radial vorstehenden Anschlag 57, welcher im eingesetzten Zustand passend in den Einsenkungsabschnitt 53 eingreift und an dessen etwa halbkreisförmig ausgebildeten Anschlagfläche 58 aufliegt.
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Die in den vorangegangenen 1 bis 3 beschriebene Vorrichtung 1 dient zum Ausrichten von Bohrbearbeitungswerkzeugen auf entsprechende Bohrungen oder Aufnahmebohrungen eines Zylinderkopfes, wobei diese Bohrungen bzw. Aufnahmebohrungen jeweils zur Aufnahme beispielsweise einer Glühkerze dienen können. Durch entsprechende Abwandlung der Führungsplatte 2 können natürlich auch die Führungsbohrungen 49 und 50 auf andere Gewindebohrungen oder sonstige Bohrungen eines Zylinderkopfes ausgerichtet sein, was letztendlich vom Einsatzzweck der Vorrichtung 1 und der Ausgestaltung eines Zylinderkopfes abhängig ist. Jedenfalls ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Führungsplatte 2 dargestellt, welche mit ihrer ebenen Stützfläche 7 eben an einem Zylinderkopf ansetzbar ist.
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4 zeigt beispielhaft einen solchen Zylinderkopf 60 in perspektivischer Darstellung. Dieser Zylinderkopf 60 bildet beim vorliegenden Ausführungsbeispiel frontseitig eine strukturierte, ebene Anlagefläche 61, welche sich insbesondere über insgesamt vier Ansaugkanäle 62, 63, 64 und 65 erstreckt. Des Weiteren sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfes 60 im Bereich dieser ebenen Anlagefläche 61 mehrere Gewindebohrungen 66, 67, 68, 69, 70 und 71 vorgesehen. Diese Gewindebohrungen 66 bis 71 dienen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfes 60 zur feststehenden Montage eines sogenannten Ansaugkrümmers, welcher im montierten Zustand dicht mit den Ansaugkanälen 62, 63, 64 und 65 in Verbindung steht. Dabei kann ein solcher in der Zeichnung nicht näher dargestellte Ansaugkrümmer insgesamt vier Ansatzstutzen aufweisen, welche passend in entsprechend radial erweiterte, zylindrische Einsenkungen 72, 73, 74 und 75 der Ansaugkanäle 62, 63, 64 und 65 eingreifen.
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Diesen Abständen einerseits der Einsenkungen 72 und 73 bzw. 74 und 75 voneinander und andererseits zu den jeweils zugehörigen Aufnahmebohrungen 76 und 77 bzw. 78 und 79 sind die Abstände der Lagerbohrungen 8, 9 und der Führungsbohrungen 49 und 50 der Führungsplatte 2 aus den 1 bis 3 präzise angepasst. Weiter ist aus 4 ersichtlich, dass der äußere Endbereich der jeweiligen Einsenkung 72, 73, 74 bzw. 75 jeweils in ihrem zur Anlagefläche 61 hin liegenden Endbereich einen radial erweiterten Zentrierkonus 80, 81, 82 bzw. 83 bildet.
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Entsprechend der Dimensionierung insbesondere der Einsenkungen 72 bis 75 ist die Formgebung insbesondere der Durchmesser der beiden Zentrierringe 34 und 35 der Vorrichtung 1 aus den vorangegangenen Zeichnungsfiguren angepasst. D. h., dass die Zentrierringe 34 und 35 in ihrem unverspannten Zustand mit zumindest geringem Spiel in eine der Einsenkungen 72 bis 75 einsetzbar sind. Dabei ist bei der vorliegenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 vorgesehen, dass diese mit ihren Ausrichtelementen 12 und 13 und den entsprechend zugeordneten Zentrierringen 34 und 35 wahlweise entweder mit den beiden Einsenkungen 72 und 73 oder mit den beiden Einsenkungen 74 und 75 des Zylinderkopfes 60 in Eingriff bringbar sind.
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Wird die Vorrichtung 1 mit den Einsenkungen 72 und 73 in Eingriff gebracht und anschließend die beiden Spannmuttern 22 und 23 angezogen, so erfolgt ein Einziehen der Spannscheiben 16 und 17 mit ihren konischen Mantelflächen 18 und 19 in die Zentrierringe 34 und 35, so dass diese radial erweitert werden und somit ein präziser Sitz der Vorrichtung 1 mit ihrer Führungsplatte 2 am Zylinderkopf bewirkt wird. Aufgrund der Zugrichtung in Richtung des Pfeiles 38 aus 1 wird auch gleichzeitig eine Art Verspannung der Führungsplatte 2 gegen den Zylinderkopf 60 erreicht, so dass die in 1 dargestellten Montageschrauben 47 und 48 nicht zwingend notwendig sind, jedoch als zusätzliches Haltemittel und Fixiermittel eingesetzt werden können. In diesem angesetzten Zustand an den beiden Einsenkungen 72 und 73 erfolgt nach dem Spannen der Zentrierringe 34 und 35 automatisch eine Ausrichtung der beiden Führungsbohrungen 49 und 50 auf die im Umfangsbereich der beiden Einsenkungen 72 und 73 angeordneten Aufnahmebohrungen 76 und 77.
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In gleicher Art und Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 auch mit den Einsenkungen 78 und 79 des Zylinderkopfes 60 in Eingriff gebracht werden, so dass dementsprechend bei korrektem Sitz der Führungsplatte 2 am Zylinderkopf 60 die beiden Führungsbohrungen 49 und 50 koaxial zu den beiden Aufnahmebohrungen 78 und 79 des Zylinderkopfes 60 ausgerichtet werden.
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Das Ansetzen der Vorrichtung 1 aus den 1 bis 3 am Zylinderkopf 60 aus 4 ist schematisch in den Zeichnungsfiguren 5 bis 7 dargestellt.
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Aus der Darstellung der 5 ist erkennbar, dass in dem gezeigten montierten Zustand der Vorrichtung 1 die beiden Ausrichtelemente 12 und 13 mit ihren Lagerzapfen 14 und 15 in den zugehörigen Lagerbohrungen 8 und 9 der Führungsplatte 2 aufgenommen sind. Die beiden Spannmuttern 22 und 23 sind entsprechend auf die oberseitig nur wenig überstehenden Montagegewinde 20 und 21 aufgeschraubt. Zwischen den beiden Spannmuttern 22 und 23 und der Führungsplatte 2 sind die U-Scheiben 24 und 25 angeordnet. Im Abstand zur unteren Stützfläche 7 der Führungsplatte 2 sind die beiden Spannscheiben 16 und 17 angeordnet. Auf diese aufgesetzt sind die beiden Zentrierringe 34 und 35, welche unterseitig in dem in 5 dargestellten unverspannten Zustand ”lose” an der unteren Stützfläche 7 der. Führungsplatte 2 anliegen.
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In diesem unverspannten Zustand der Spannringe 34 und 35 sind diese mit Spiel in die Einsenkungen 74 und 75 der beiden Ansaugkanäle 64 und 65 einsetzbar. Die axiale Lange der beiden Zentrierringe 34 und 35 ist dabei so bemessen, dass die Zentrierringe 34 und 35 im in die beiden Einsenkungen 74 und 75 eingesetzten Zustand nicht deren Grundfläche berühren können. Beim Einsetzen der Vorrichtung 1 in die Einsenkungen 74 und 75 des Zylinderkopfes 60 gelangt die Führungsplatte 2 mit ihrer unteren Stützfläche 7 mit der oberen Anlagefläche 61 des Zylinderkopfes in Kontakt. Diesen Zustand zeigt 6.
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Aus 6 ist ersichtlich, dass in dem dargestellten unverspannten Zustand der Zentrierringe 34 und 35, diese beiden Zentrierringe 34 und 35 zu den entsprechend zugeordneten Einsenkungen 74 und 75 der Ansaugkanäle 64 und 65 des Zylinderkopfes 60 erkennbar ein radiales Spiel aufweisen. Des Weiteren liegen die beiden Spannmuttern 22 und 23 oberseitig auf den U-Scheiben 24 und 25 auf, welche wiederum eben auf der Führungsplatte 2 aufliegen.
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Durch entsprechendes Anziehen der beiden Spannmuttern 22 und 23 wird nun jeder Lagerzapfen 14 bzw. 15 in Richtung des Pfeiles 38 gezogen, so dass die Spannscheiben 16 und 17 in die Zentrierringe 34 und 35 eingezogen werden. Während dieses Einziehens werden die beiden Zentrierringe 34 und 35 gleichmäßig radial gespannt bzw. gedehnt, so dass diese nach einem entsprechenden Spannweg flächig und vollständig umlaufend in den zugeordneten Einsenkungen 74 und 75 des Zylinderkopfes 60 anliegen, wie dies aus 7 ersichtlich ist. Aufgrund der Spannbewegung in Richtung des Pfeiles 38 wird auch gleichzeitig ein Verspannen der Führungsplatte 2 mit seiner unteren Stützfläche 7 gegen die obere Anlagefläche 61 des Zylinderkopfes 60 bewirkt.
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Es wird deutlich, dass durch diesen Spannvorgang die Führungsplatte 2 äußerst präzise auf dem Zylinderkopf 60 bzw. auf dessen oberer Anlagefläche 61 positionierbar und ausrichtbar ist. Mit dieser Ausrichtung der Führungsplatte 2 werden somit automatisch, sofern die Vorrichtung 1, wie in den 5 bis 7 dargestellt, mit den Einsenkungen 74 und 75 des Zylinderkopfes 60 in Eingriff gebracht wird, die Führungsbohrungen 49 und 50 automatisch auf die Aufnahmebohrungen 78 und 79 des Zylinderkopfes 60 aus 4 ausgerichtet. Anschließend können, wie aus dem Stand der Technik bekannt, die diversen Bohrungsbearbeitungswerkzeuge zur Überarbeitung sowohl des Innengewindes der Aufnahmebohrungen 78 und 79 sowie der bei Glühkerzen vorgesehenen weiteren Bohrungsabschnitte eingesetzt werden.
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Wird die Vorrichtung 1 mit ihren Ausrichtelementen 12 und 13 hingegen mit den beiden Einsenkungen 72 und 73 des Zylinderkopfes 60 aus 4 in Eingriff gebracht und die Zentrierringe 34 und 35 in den Einsenkungen 72 und 73 verspannt, so erfolgt zwangsläufig und automatisch eine Ausrichtung der Führungsbohrungen 49 und 50 auf die beiden Aufnahmebohrungen 76 und 77 des Zylinderkopfes 60, so dass auch hier anschließend die benötigten Bohrungsbearbeitungswerkzeuge einsetzbar sind.
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Zur Verdeutlichung zeigt hier 8 nochmals eine perspektivische Teilansicht des Zylinderkopfes 60 aus 4, an welchem die Vorrichtung 1 feststehend montiert ist. Es ist erkennbar, dass die beiden Ausrichtelemente 12 und 13 mit ihren Zentrierringen 34 und 35 präzise positioniert in den Einsenkungen 74 und 75 aufgenommen sind. Die Führungsplatte 2 liegt dabei flächig mit ihrer unteren Stützfläche 7 auf der äußeren Anlagefläche 61 des Zylinderkopfes 60 auf. Dabei wird die Führungsplatte 2 durch die beiden Ausrichtelemente 12 und 13 präzise positioniert und feststehend am Zylinderkopf 60 gehalten. Zusätzlich können noch die beiden aus 1 ersichtlichen Montageschrauben 47 und 48 eingesetzt werden, um beim anschließenden Bearbeitungsvorgang der Aufnahmebohrungen 78 und 79 (in 8 nicht erkennbar) ein ”Verrutschen” der Führungsplatte 2 gegenüber dem Zylinderkopf 60 sicher zu verhindern. Weiter ist aus 8 der geneigte Verlauf der Führungsbohrungen 49 und 50 erkennbar. Auch ist für die Führungsbohrung 49 die teilweise umlaufende Anschlagsfläche 58 des Einsenkungsabschnittes 53 erkennbar. Die Ausgestaltung der Führungsbohrung 50 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch gewählt.
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Auch kann, wie bereits in 3 beschrieben, die Zentrierbuchse 55 in die Führungsbohrung 49 oder auch in die Führungsbohrung 50 eingesetzt werden, was letztendlich von der Ausgestaltung des entsprechend zu verwendenden ”Bohrwerkzeuges” abhängig ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 ist diese mit ihrer Führungsplatte 2 wahlweise mit den beiden Einsenkungen 72 und 73 oder mit den beiden Einsenkungen 74 und 75 des Zylinderkopfes 60 aus 4 in Eingriff bringbar. Damit können mit einer ”Aufspannung” der Vorrichtung 1 am Zylinderkopf 60 wahlweise die beiden Aufnahmebohrungen 76 und 77 oder die beiden Aufnahmebohrungen 78 und 79 des Zylinderkopfes 60 aus 4 gleichzeitig bearbeitet werden.
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Je nach Ausgestaltung der Bearbeitungswerkzeuge kann auch die aus 3 ersichtliche Zentrierbuchse 55 eingesetzt sein.
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Es ist erkennbar, dass aufgrund der speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und deren Anpassung an die Formgebung und Ausgestaltung des Zylinderkopfes 60 entsprechende Bearbeitungswerkzeuge präzise auf die zu bearbeitenden Aufnahmebohrungen 76, 77 bzw. 78, 79 ausrichtbar sind. Aufgrund der beweglichen Aufnahme der beiden Ausrichtelemente 12 und 13 mit ihren Zentrierringen 34 und 35 ist in einfacher Weise ein äußerst präzises Ansetzen der Vorrichtung 1 an einem Zylinderkopf 60 durchführbar. Durch anschließendes Anziehen der Spannmuttern 22 und 23 und dem damit verbundenen Aufspreizen der Zentrierringe 34 und 35 wird ein festsitzender Halt der Führungsplatte 2 am Zylinderkopf 60 bewirkt.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwei Ausrichtelemente 12 und 13 an der Führungsplatte 2 vorgesehen. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Führungsplatte 2 nur halb so groß ausgebildet ist und nur eines der Ausrichtelemente 12 oder 13 aufweist. Bei einer solche Ausgestaltung erfolgt eine Ausrichtung bzw. präzise Positionierung der Führungsplatte 2 durch dieses eine Ausrichtelement 12 oder 13, wobei zur genauen Winkelpositionierung dann entsprechend eine der Montageschrauben 47 oder 48 dienen kann.
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Einer solche Ausgestaltung ist jedoch nur dann der Vorzug zu geben, wenn auch die entsprechenden Gewindebohrungen 66 bis 71 mit entsprechender Präzision im Zylinderkopf 60 angeordnet sind. Dabei ist die Montageschraube 47 oder 48 vorzugsweise als Zylinderschraube ausgebildet, die einen zylindrischen Schaftabschnitt im Bereich ihres jeweiligen Schraubenkopfes aufweisen, über welchen die entsprechend vereinfachte Führungsplatte 2 dann präzise über eine der entsprechenden Durchgangsbohrungen 41, 42, 43, 44, 45 oder 46 ausrichtbar ist.
