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Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer Führung zum Abstecken der Nockenwelle sowie ein Verschlusselement für einen Verbrennungsmotor.
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DE 38 32 812 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Einstellung der Steuerzeiten an einer Brennkraftmaschine, deren Nockenwelle über einen Zahnriemen, eine Kette oder einen Zahnrädertrieb angetrieben wird. Aus dieser Schrift ist es bekannt, Nockenwellen und Kurbelwellen mit Hilfe eines sogenannten Einstellstifts in einer bestimmten Position zu fixieren. Dazu sind in der zu fixierenden Kurbelwelle bzw. Nockenwelle entsprechende Bohrungen vorgesehen, in welche der Einstellstift eingreift. Die Wellen müssen daher bearbeitet werden, damit sie mit Hilfe von Einstellstift und Bohrung fixiert werden können, was zusätzliche Kosten verursacht.
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WO 2004/106716 A1 beschreibt einen Verbrennungsmotor und ein Gehäuse für einen Verbrennungsmotor, bei welchen ebenfalls eine Fixierung von Kurbelwelle bzw. Nockenwelle vorgesehen ist. Dazu wird in dieser Schrift unter anderem vorgeschlagen, die zu fixierende Welle mit einer Durchgangsbohrung und das Gehäuse mit einer Sacklochbohrung zu versehen. Ein Fixierstift soll dann zur Fixierung der Welle durch die Bohrung der Welle hindurch in das Sackloch eingeführt werden. Auch dieser Vorschlag zur Fixierung der Kurbelwelle bzw. Nockenwelle ist mit erheblichen Zusatzkosten verbunden.
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Aus
FR 532 377 A1 ist eine weitere Vorrichtung zur Fixierung einer Nockenwelle bekannt. Bei dieser Vorrichtung weist die Nockenwelle zwei abgeflachte Bereiche für den Einsatz eines U-förmigen Fixierwerkzeugs auf. Dieses Werkzeug hat den Nachteil, dass es sehr sperrig ist und viel Raum benötigt wird, um das Werkzeug einzusetzen.
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Die
DE 10 2004 051 424 A1 offenbart ein Montagewerkzeug und einen Montagevorgang für einen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine. Der Innenrotor und/oder der Außenrotor des Nockenwellenverstellers weist mindestens eine Ausnehmung zum Eingriff des Montagewerkzeugs auf. Dadurch kann der Innenrotor beziehungsweise der Außenrotor drehfest gehalten werden. Diese Verdrehsicherung wird gemäß der Offenlegung beim Zusammenbau, nicht jedoch bei etwaigen Revisionsarbeiten verwendet.
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Die
DE 10 2004 035 077 A1 zeigt ebenfalls einen Nockenwellenversteller sowie ein Werkzeug zum Halten der Nockenwelle. Das Werkzeug ist über die Fixierung des Rotors des Nockenwellenverstellers hinaus auch dazu geeignet, den Rotor derart zu verstellen, dass das Spiel im Nockenwellenversteller sowie in einem mit dem Stator gekoppelten Antriebsmittel ausgeschaltet ist. Auch dieses Werkzeug wird nicht in Zusammenhang mit Revisionsarbeiten beschrieben.
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Neben den vorstehend beschriebenen Lösungen zur Fixierung von Nockenwellen gibt es Verbrennungsmotoren mit Nockenwellen, die an ihrer Stirnseite ein oder mehrere Nuten aufweisen, um - insbesondere bei der Erstmontage - mit einem axial eingreifenden Werkzeug vor Verdrehen gesichert zu werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fixierung einer Nockenwelle eines vorstehend beschriebenen Verbrennungsmotors für Montage- und/oder Wartungsarbeiten zu erleichtern.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 8.
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Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor umfasst ein Motorgehäuse, eine in dem Motorgehäuse angeordnete erste Nockenwelle, welche an einer ihrer Stirnseiten mindestens eine radial verlaufende Nut aufweist, um bei der Erstmontage des Verbrennungsmotors mit einem axial eingreifenden Werkzeug gegen Verdrehen gesichert werden zu können. Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in dem Motorgehäuse eine von außen zugängliche Öffnung zur Aufnahme eines Absteckwerkzeugs vorgesehen, wobei die Öffnung zu einer in dem Motorgehäuse angeordneten Führung führt, welche derart in dem Gehäuse angeordnet ist, dass in mindestens einer Stellung der ersten Nockenwelle ein von außen in die Führung einsetzbares Absteckwerkzeug in die Nut der Stirnseite der ersten Nockenwelle eingreifen kann, um die erste Nockenwelle durch radialen Eingriff vor Verdrehen zu sichern. Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor hat den Vorteil, dass die in diesem angeordnete Nockenwelle wahlweise oder gleichzeitig sowohl durch ein axial eingreifendes Werkzeug (z. B. bei der Erstmontage) als auch durch ein radial eingreifendes Werkzeug (z. B. im Wartungsfall) gesichert werden kann. Dabei ist der Fertigungsaufwand des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors nur geringfügig höher, da im Motorgehäuse lediglich eine zusätzliche Öffnung und eine Führung an einer geeigneten Position vorgesehen werden muss, um ein Absteckwerkzeug in die bereits vorhandene Nut einführen zu können.
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Zusätzliche Vorteile weist die Erfindung bei Verbrennungsmotoren mit einer ersten Nockenwelle und einer zweiten Nockenwelle auf, welche über einen Koppeltrieb miteinander verbunden sind und wobei die erste Nockenwelle über den Koppeltrieb von der zweiten Nockenwelle antreibbar ist. Bei derartigen Verbrennungsmotoren muss für bestimmte Wartungsarbeiten der Koppeltrieb und insbesondere der Nockenwellensteller demontiert werden. Dann besteht die Gefahr, dass die Nockenwellen ihre relative Ausrichtung zueinander verlieren. Um dies zu verhindern, kann die zweite Nockenwelle bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor durch einfaches Einführen eines Absteckwerkzeugs gegen Verdrehen und damit bezüglich ihrer Steuerzeit fixiert werden. Die Fixierung mit Hilfe eines Absteckwerkzeugs bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor hat den weiteren Vorteil, dass nach Einführen des Absteckwerkzeugs an der durch das Absteckwerkzeug vor Verdrehen gesicherten Nockenwelle ungehindert Montage- und Demontagearbeiten durchgeführt werden können. Insbesondere können Drehmomente übertragen werden, ohne dass ein manuelles Halten der Nockenwelle erforderlich ist, beispielsweise bei Montage bzw. Demontage des Koppeltriebes und insbesondere beim Lösen bzw. Anziehen der Befestigungsschraube des Nockenwellenstellers. Das bei der Erstmontage des Verbrennungsmotors verwendete, axial eingreifende Werkzeug ist für diese Arbeiten ebenfalls nicht erforderlich.
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Vorzugsweise weist die erste Nockenwelle an einer ihrer Stirnseiten zwei radial verlaufende Nuten auf, die senkrecht zueinander verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass ein axial eingreifendes Werkzeug eine Kreuzform aufweisen kann, um die erste Nockenwelle vor Verdrehen zu sichern. Die auf das Absteckwerkzeug wirkenden Kräfte zur Abstützung bzw. Übertragung von Drehmomenten werden dann gleichmäßiger verteilt.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Breitenmaß der Nut bzw. Nuten an der Stirnseite der ersten Nockenwelle gleich groß wie oder größer als das Innenmaß der Führung, wobei die Maße bevorzugt maximal 20 % voneinander abweichen. Je geringer die Abweichung der Maße voneinander ist, desto weniger Spiel hat die Nockenwelle bei eingesetztem Absteckwerkzeug. Die Abweichung sollte daher möglichst klein gewählt werden. Gleichzeitig sollte jedoch das Einsetzen des Absteckwerkzeugs in die Führung und in die Nut relativ leichtgängig möglich sein. Die Abweichung beträgt vorzugsweise 1 bis 10 %.
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Wenn die Öffnung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors zylindrisch ist und ein Innengewinde für ein Verschlusselement aufweist, kann die Öffnung kostengünstig und sicher durch ein einfaches Schraubelement verschlossen und wieder geöffnet werden.
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Vorzugsweise ist die Führung des Verbrennungsmotors derart in dem Motorgehäuse angeordnet, dass bei Verwendung des Verbrennungsmotors ein in die Führung einzusetzendes Absteckwerkzeug zumindest teilweise in Richtung der Gravitationskraft bewegt wird. Vorzugsweise ist der Winkel zwischen der Mittelachse der Führung und der Vertikalen zwischen 0° und 15°.
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Kostengünstig herstellbar ist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor, wenn die Öffnung und die Führung einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn die Öffnung eine kreisringförmige Auflagefläche mit mehreren, vorzugsweise vier gleichmäßig über den Umfang verteilten, in axialer Richtung der Führung hervorstehenden Rastelemente umfasst.
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Die Rastelemente eignen sich insbesondere zur Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Verschlusselement für einen Verbrennungsmotor, für welches auch unabhängig Schutz beansprucht wird. Ein erfindungsgemäßes Verschlusselement umfasst einen Kopfbereich und einen Halsbereich mit einem Gewinde und einem in einer Nut oberhalb des Gewindes angeordneten Dichtelement zur radialen Abdichtung, wobei der Halsbereich im in den Verbrennungsmotor eingesetzten Zustand die Öffnung des Motorgehäuses hineinragt und der Kopfbereich einen radial hervorstehenden Kragen umfasst. Der radial hervorstehende Kragen sitzt im in dem Verbrennungsmotor eingesetzten Zustand auf dem Motorgehäuse auf und weist mehrere, vorzugsweise vier gleichmäßig über den Umfang verteilte, Ausnehmungen für Rastelemente auf. Diese dienen der Aufnahme von Rastelementen, die im Bereich der Öffnung des Motorgehäuses angeordnet sind. Dabei sind die Ausnehmungen derart angeordnet und gestaltet, dass die Rastelemente im verrasteten Zustand durch die Ausnehmungen sichtbar sind. Ein erfindungsgemäßes Verschlusselement hat den Vorteil, dass mit nur einem Blick auf das Motorgehäuse erkennbar ist, ob das Verschlusselement korrekt positioniert und vor Verdrehen gesichert ist. Ist dies der Fall, sind die im Bereich der Öffnung des Motorgehäuses ausgebildeten Rastelemente durch die Ausnehmungen des Verschlusselements sichtbar. Die Rastelemente können besonders gut durch die Ausnehmungen wahrgenommen werden, wenn diese eine andere Farbe aufweisen als das Verschlusselement und das Verschlusselement die gleiche Farbe aufweist wie die Kreissegmente zwischen den Rastelementen.
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Wenn an der Stirnseite des Halsbereichs eines erfindungsgemäßen Verschlusselements ein oder mehrere kreisringförmige Vertiefungen vorgesehen sind und die Ausnehmungen im Bereich dieser Vertiefungen, insbesondere im gleichen Kreissegment dieser Vertiefungen, angeordnet sind, weist der Kopfbereich im Bereich der Ausnehmungen eine erhöhte Biegeelastizität auf. Dies hat den Vorteil, dass das Einschrauben eines Verschlusselements in einen Verbrennungsmotor erleichtert wird, wenn die im Bereich der Öffnung des Motorgehäuses ausgebildeten Rastelemente von unten gegen den Kragen des Kopfbereichs drücken und sich der Kopfbereich durch weiteres Eindrehen des Verschlusselements weiter in Richtung Rastelemente bewegt, bis die Rastelemente und die Ausnehmungen so zueinander angeordnet sind, bis die Rastelemente in die Ausnehmungen eingreifen und ein weiteres Verdrehen des Verschlusselements verhindern.
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Wenn an der Stirnseite des Halsbereichs eines erfindungsgemäßen Verschlusselements eine Vertiefung für die Klinge eines Schraubendrehers vorgesehen ist und die Ausnehmungen in möglichst großem Abstand zu der Vertiefung angeordnet sind, wird die Biegeelastizität des Verschlusselements weiter erhöht. Ferner kann das Verschlusselement mit Hilfe eines Schraubendrehers, einer Münze oder eines sonstigen Werkzeugs auf einfache Art und Weise betätigt werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in einer perspektivischen Ansicht,
- 2 den in 1 gekennzeichneten Bereich des Verbrennungsmotors gemäß dem Pfeil II in 1 mit einem eingesetzten Absteckwerkzeug sowie
- 3 ein erfindungsgemäßes Verschlusselement sowie die Öffnung des in den 1 und 2 erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors in einer perspektivischen Ansicht.
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Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße Verbrennungsmotor 100 umfasst ein Motorgehäuse 102, welches aus einem Oberteil 104 und einem Unterteil 106 besteht. Wie in den 1 und 2 zu erkennen ist, sind in dem Motorgehäuse eine erste Nockenwelle 108 und eine zweite Nockenwelle 110 parallel zueinander angeordnet. Wie in 2 gezeigt, weist die erste Nockenwelle 108 an ihrer linken Stirnseite eine erste radiale Nut 112 und eine zweite radiale Nut 114 auf, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Eine oder beide dieser Nuten dienen dazu, bei der Erstmontage des Verbrennungsmotors 100 die erste Nockenwelle mit einem axial eingreifenden Werkzeug gegen Verdrehen zu sichern. Das Oberteil 104 des Motorgehäuses 102 weist eine von außen zugängliche Öffnung 116 auf (vgl. 3), die dazu dient, ein Absteckwerkzeug 118 aufzunehmen (vgl. 2). Das Absteckwerkzeug 118 umfasst einen zylindrischen Schaft 120 und einen kugelförmigen Kopf 122.
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Bei dem in 1 gezeigten Verbrennungsmotor wird die zweite Nockenwelle 110 über einen in den Zeichnungen nicht dargestellten Riementrieb angetrieben. Der Riementrieb sitzt auf der Seite des Gehäuses, die in 2 im Detail dargestellt ist.
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Wie in 1 gezeigt, ist die zweite Nockenwelle 110 drehfest mit einem Zahnrad 124 verbunden. Dieses Zahnrad 124 ist Teil eines nicht dargestellten Koppeltriebes, der dazu dient, die erste Nockenwelle über die zweite Nockenwelle anzutreiben. Der Koppeltrieb umfasst einen Nockenwellensteller, welcher in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt ist und drehfest mit der ersten Nockenwelle 108 verbunden ist. Muss der Nockenwellensteller wie in 1 gezeigt, demontiert werden, werden die erste Nockenwelle 108 und die zweite Nockenwelle 110 voneinander entkoppelt. Daher besteht die Gefahr, dass die erste Nockenwelle 108 und die zweite Nockenwelle 110 ihre Zuordnung zueinander verlieren. Um dies zu verhindern, wird vor der Demontage des Nockenwellenstellers das Verschlusselement 126 aus der Öffnung 116 entnommen und das Absteckwerkzeug 118 in die Öffnung 116 eingeführt. Der Halsbereich 120 des Absteckwerkzeuges 118 gleitet beim Einsetzen in die Öffnung 116 durch eine in den Figuren nicht dargestellte Führung in dem Oberteil 104 des Motorgehäuses 102 und dringt schließlich in eine der Nuten 112 bzw. 114 an der Stirnseite der ersten Nockenwelle 108 ein. In 2 ist das Absteckwerkzeug 118 in die erste Nut 112 der ersten Nockenwelle 108 eingedrungen. Dadurch ist die erste Nockenwelle 108 gegen Verdrehen fixiert. Die in dem Oberteil 104 des Motorgehäuses 102 vorgesehene Führung ist vertikal angeordnet, so dass das Absteckwerkzeug 118 sich aufgrund der Schwerkraft nicht aus der in 2 gezeigten Position zurückbewegt. In dieser Position liegt der kugelförmige Kopf 122 des Absteckwerkzeuges 118 auf der kreisringförmigen Auflagefläche 128 im Bereich der Öffnung 116 des Oberteils 104 des Motorgehäuses 102 auf.
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Der zylindrische Schaft 120 des Absteckwerkzeugs 118 weist einen Durchmesser von 4 mm bis 12 mm, vorzugsweise 6 mm bis 8 mm, auf. Ist das Absteckwerkzeug 118 wie in 2 gezeigt so weit in die Öffnung 116 eingeführt, dass die erste Nockenwelle 108 gegen Verdrehen fixiert ist, kann der Nockenwellensteller ohne Gegenhalten der ersten Nockenwelle 108 sicher von der ersten Nockenwelle 108 gelöst und wieder auf dieser montiert werden. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors besteht darin, dass die bereits existierende erste Nockenwelle 108 nicht nur durch ein in axialer Richtung eingreifendes Werkzeug gegen Verdrehen gesichert werden kann, sondern zusätzlich durch das in radialer Richtung eingreifende Absteckwerkzeug 118. Dies ermöglicht es, die zweite Nockenwelle 110 gegen Verdrehen zu sichern, ohne dass dazu der die erste Nockenwelle 108 in axialer Richtung verdeckende Riementrieb demontiert werden muss. Dadurch können Wartungsarbeiten am Koppeltrieb schnell und kostengünstig durchgeführt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass die erste Nockenwelle 108 ihre Zuordnung zur zweiten Nockenwelle 110 verliert.
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Zum Verschließen der Öffnung 116 umfasst die Erfindung das in 3 im Detail dargestellte Verschlusselement 126. Es umfasst einen Kopfbereich 130 und einen Halsbereich 132. Der Halsbereich 132 besteht insbesondere aus einem im unteren Bereich des Verschlusselements 126 angeordneten Gewindes sowie aus einem in einer Nut oberhalb des Gewindes 134 angeordneten Dichtelement 136 zur radialen Abdichtung. Der Kopfbereich 130 umfasst einen radial hervorstehenden Kragen 138, der vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Ausnehmungen 140 aufweist. Die Ausnehmungen 140 dienen der Aufnahme von Rastelementen 142, die als kreissegmentartige Erhöhungen im Bereich der kreisringförmigen Auflagefläche 128 an der Öffnung 116 ausgebildet sind.
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Um die Öffnung 116 zu verschließen, wird das Verschlusselement 126 in die Öffnung 116 eingesetzt und dann über ein in 3 nicht dargestelltes Gewinde auf der Innenseite der Öffnung 116 in die Öffnung 116 hineingedreht. Sobald die Rastelemente 142 mit der Unterseite des Kragens 138 in Kontakt kommen, beginnt sich der Kragen 138 durch die von den Rastelementen 142 ausgeübte Kraft durchzubiegen. Die Biegeelastizität des Verschlusselements 126 ist durch die beiden kreisringförmigen Vertiefungen 144 an der Stirnseite des Halsbereichs 132 erhöht. Sobald das Verschlusselement 126 eine Position erreicht, bei der die Rastelemente 142 mit den Ausnehmungen 140 in Deckung geraten, legt sich der zuvor von den Rastelementen 142 weg gedrückte Kragen 138 an die Kreissegmente zwischen den Rastelementen 142 an und die Rastelemente 142 dringen in die Ausnehmung 140 des Verschlusselements 126 ein. Dadurch ist das Verschlusselement 126 gegen Verdrehen gesichert. Es kann nur gelöst werden, indem der biegeelastische Kragen im Bereich der Ausnehmungen 140 nach oben gezogen und das Verschlusselement 126 gleichzeitig gedreht wird. Zur Erleichterung des Drehens weist das Verschlusselement 126 an der Stirnseite des Halsbereichs 132 eine Vertiefung 146 für die Klinge eines Schraubendrehers, einer Münze oder eines sonstigen Werkzeugs auf.
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Die Erfindung dient insbesondere zum Abstecken der ersten Nockenwelle und Fixieren der beiden Nockenwellen zueinander bei der Demontage des Nockenwellenstellers, wobei zusätzlich dem Löse- bzw. Anziehmoment der Befestigungsschraube des Nockenwellenstellers gegengehalten werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verbrennungsmotor
- 102
- Motorgehäuse
- 104
- Oberteil
- 106
- Unterteil
- 108
- erste Nockenwelle
- 110
- zweite Nockenwelle
- 112
- erste radiale Nut
- 114
- zweite radiale Nut
- 116
- Öffnung
- 118
- Absteckwerkzeug
- 120
- zylindrischer Schaft
- 122
- kugelförmiger Kopf
- 124
- Zahnrad
- 126
- Verschlusselement
- 128
- kreisringförmige Auflagefläche
- 130
- Kopfbereich
- 132
- Halsbereich
- 134
- Gewinde
- 136
- Dichtelement
- 138
- Kragen
- 140
- Ausnehmungen
- 142
- Rastelemente
- 144
- kreisringförmige Vertiefungen
- 146
- Vertiefung
