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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten einer Innenwelle relativ zu einer rohrartigen Außenwelle einer verstellbaren Nockenwelle.
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Für die Montage einer verstellbaren Nockenwelle mit einer Außenwelle und einer koaxial dazu angeordneten Innenwelle, müssen die beiden Wellen möglichst exakt zueinander ausgerichtet werden, um insbesondere auch eine reibungslose Funktion gewährleisten zu können. Um dies bewerkstelligen zu können, werden die beiden Wellen üblicherweise an beiden Längsenden gehalten und zueinander ausgerichtet. Das Ausrichten ist dabei ein vergleichsweise aufwendiger, da mit höchster Präzision durchzuführender Fertigungsschritt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, das Ausrichten einer Innenwelle relativ zu einer rohrartigen Außenwelle zu vereinfachen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine konstruktiv und technisch äußerst einfach aufgebaute Ausrichtvorrichtung zum einfachen, zugleich aber auch äußerst exakten Ausrichten einer Innenwelle relativ zu einer rohrartigen Außenwelle einer verstellbaren Nockenwellen mit zwei konzentrisch angeordneten Wellen (cam-in-cam) zu verwenden. Die Ausrichtvorrichtung weist dabei erfindungsgemäß erste und zweite Ausrichtflächen auf, wobei die ersten Ausrichtflächen beim Ausrichten mit der Innenwelle und die zweiten Ausrichtflächen beim Ausrichten mit der Außenwelle zusammenwirken. Darüber hinaus ist die Ausrichtvorrichtung derart ausgebildet, dass sie einfach längsendseitig auf die Nockenwelle aufsteckbar ist und dabei über ihre Ausrichtflächen formschlüssig mit der Außenwelle und der Innenwelle zusammenwirkt, wobei die Ausrichtflächen beim Ausrichten zumindest eine koaxiale Ausrichtung der Innenwelle relativ zur Außenwelle erzwingen. Die Ausrichtvorrichtung, welche in einem günstigen Fall als einstückiges Ausrichtelement ausgebildet ist, ermöglicht so ein vergleichsweise einfaches, schnelles und dennoch höchst genaues Ausrichten der beiden Wellen der Nockenwelle zueinander zumindest hinsichtlich einer koaxialen Position. Die Ausrichtvorrichtung ist somit im günstigsten Fall als Ausrichtmaske ausgebildet, die durch ein einfaches Aufstecken auf die Nockenwelle und verbunden damit einem formschlüssigen Verbinden der jeweiligen Ausrichtflächen mit der Innenwelle bzw. der Außenwelle ein koaxiales Ausrichten der beiden Wellen zueinander erzwingt. Weitere Einstell- bzw. Ausrichtvorgänge sind nicht erforderlich, so dass die derart, beispielsweise an beiden Längsenden mittels gesamt zweier Ausrichtvorrichtungen, ausgerichtete Nockenwelle in ausgerichtetem Zustand weiter montiert werden kann. In diesem Zustand können beispielsweise Stifte durch die Außenwelle und die Innenwelle eingebracht werden, welche zusammen mit der Innenwelle verstellbare Nocken oder andere Bauteile drehfest an dieser fixieren.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Ausrichtvorrichtung tatsächlich einstückig ausgebildet und umgreift die Außenwelle beim Ausrichten mit ihren zweiten Ausrichtflächen, wogegen die ersten Ausrichtflächen in die Innenwelle eingreifen. Voraussetzung für die Verwendung der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung ist dabei selbstverständlich stets eine entsprechende Anpassung der Ausrichtflächen der Ausrichtvorrichtung an die jeweils zueinander auszurichtenden Wellen der Nockenwelle. Mit einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung lassen sich somit üblicherweise nur die dafür passenden Nockenwellen ausrichten. Ist die Ausrichtvorrichtung wie in dem beschriebenen vorteilhaften Fall einstückig ausgebildet, so kann diese als Ausrichtelement mit hoher Präzision vorgefertigt bei der Montage der Nockenwelle einfach von einem Werker auf das Längsende der Innenwelle und der Außenwelle aufgesteckt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Ausrichtvorrichtung eine zentrale Schraube auf, welche in ein Gewinde der Innenwelle einschraubbar ist und über welche die Innenwelle relativ zur Ausrichtvorrichtung in Axialrichtung verspannbar ist. Hierdurch ist somit ein Fixieren der Innenwelle an der Ausrichtvorrichtung möglich, wobei die Ausrichtvorrichtung beim Ausrichten zugleich über ihre zweiten Ausrichtflächen formschlüssig mit der Außenwelle zusammenwirkt. Werden somit an beiden Längsendseiten der auszurichtenden Nockenwelle Ausrichtvorrichtungen aufgesetzt und mit der Innenwelle verschraubt, so können mit den beiden Ausrichtvorrichtungen die Innenwelle und die Außenwelle in ausgerichtetem Zustand zueinander fixiert und zu einem Nockenwellenmodul zusammengefasst werden.
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Zweckmäßig ist eine die Schraube umgebende Zentrierhülse vorgesehen, an der die ersten Ausrichtflächen angeordnet sind und welche die Innenwelle relativ zur Ausrichtvorrichtung ausrichten. Die ersten Ausrichtflächen können dabei stirnseitig an der Zentrierhülse angeordnet sein und beim Ausrichten mit einer stirnseitig an der Innenwelle angeordneten Fase keilartig zusammenwirken, wogegen die zweiten Ausrichtflächen der Ausrichtvorrichtung formschlüssig an der Außenwelle anliegen. Durch die ersten und zweiten Ausrichtflächen und ein Verspannen der Ausrichtvorrichtung über die Schraube gegen die Innenwelle kann somit ein koaxiales Ausrichten der beiden Wellen zueinander auf vergleichsweise einfache aber dennoch höchst genaue Weise erzwungen werden. Die ersten Ausrichtflächen können dabei in der Art einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet sein, wobei an der Innenwelle eine komplementär dazu ausgebildete Fase vorgesehen ist, wodurch das exakte Zentrieren der Innenwelle relativ zur Ausrichtvorrichtung und über die zweiten Ausrichtflächen auch relativ zur Außenwelle erzwungen werden kann.
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Zweckmäßig besitzt die Ausrichtvorrichtung zumindest eine Ausrichtkontur, mittels welcher eine Winkelausrichtung der Innenwelle relativ zur Außenwelle möglich ist. Eine derartige Ausrichtkontur kann beispielsweise als Ausrichtstift oder Ausrichtnut ausgebildet sein, wodurch die Innenwelle in Umfangsrichtung definiert zur Außenwelle ausgerichtet werden kann. Die Ausrichtkontur bewirkt dabei eine Einschränkung der Freiheitsgrade hinsichtlich einer Winkelstellung. Die Ausrichtkontur kann dabei beispielsweise in der Art eines radialen Ausrichtstiftes ausgebildet sein, der mit der Außenwelle derart zusammenwirkt, dass er in eine axial offene Ausfräsung an der Außenwelle formschlüssig eingreift. In gleicher oder ähnlicher Weise kann eine mit der Innenwelle zusammenwirkende axiale Ausrichtkonturvorgesehen sein, wodurch ein Ausrichten der Innenwelle relativ zur Außenwelle denkbar ist. Ist lediglich eine mit der Innenwelle oder mit der Außenwelle vorgesehene Ausrichtkontur vorhanden, so erfolgt lediglich das Ausrichten der jeweiligen Welle relativ zur Ausrichtvorrichtung, nicht jedoch zur anderen Welle.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Schnittdarstellung durch eine verstellbare Nockenwelle mit längsendseitig aufgesetzter, erfindungsgemäßer Ausrichtvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,
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2 eine Darstellung ähnlich zu 1, jedoch bei einer zweiten möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung,
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3 eine Darstellung ähnlich zu 2 mit einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung, die zudem Ausrichtkonturen aufweist.
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Entsprechend den 1 bis 3 weist eine erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung 1 zum Ausrichten einer Innenwelle 2 relativ zu einer rohrartigen Außenwelle 3 einer verstellbaren Nockenwelle 4 erste und zweite Ausrichtflächen 5, 6 auf, wobei die ersten Ausrichtflächen 5 beim Ausrichten mit der Innenwelle 2 und die zweiten Ausrichtflächen 6 mit der Außenwelle 3 formschlüssig zusammenwirken. Die Ausrichtvorrichtung 1 ist dabei gemäß den 1 bis 3 derart ausgebildet, dass sie in einfachster Weise, beispielsweise von einem Werker während der Montage der Nockenwelle 4, längsendseitig auf diese aufsteckbar ist und dabei über ihre Ausrichtflächen 5, 6 formschlüssig mit der Außenwelle 3 und der Innenwelle 2 zusammenwirkt, wobei die Ausrichtflächen 5, 6 beim Ausrichten zumindest eine koaxiale Ausrichtung der Innenwelle 2 relativ zur Außenwelle 3 erzwingen. Eine koaxiale Ausrichtung der beiden Wellen 2, 3 bedeutet dabei, dass diese in ausgerichtetem Zustand eine vorzugsweise gemeinsame Mittelachse 7 besitzen.
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Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass die dort gezeigte Ausrichtvorrichtung 1 einstückig ausgebildet und dadurch äußerst einfach handzuhaben ist. Das Ausrichten der beiden Wellen 2, 3 relativ zueinander erfolgt dabei vor dem Einbringen eines Stifts 8, über welchen die Innenwelle 2 drehfest mit einem verstellbaren Nocken 9 verbunden wird. Gemäß den 1 bis 3 ist dabei lediglich ein Abschnitt eines Längsendes der jeweiligen Nockenwelle 4 gezeigt, wobei selbstverständlich klar ist, dass eine erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung 1 an jedem Längsende der Nockenwelle 4 angeordnet wird. Sind somit zwei Ausrichtvorrichtungen 1 an der jeweils auszurichtenden Nockenwelle 4 angeordnet, können die Stifte 8, von denen gemäß den 1 bis 3 lediglich jeweils einer gezeigt ist, eingebracht und damit die Innenwelle 2 relativ zur Außenwelle 3 in ausgerichtetem Zustand fixiert werden. Anschließend können die Ausrichtvorrichtungen 1 wieder abgenommen werden. Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass die Ausrichtvorrichtung 1 beim Ausrichten der beiden Wellen 2, 3 relativ zueinander die Außenwelle 3 mit ihren zweiten Ausrichtflächen 6 umgreift, wogegen die ersten Ausrichtflächen 5 in die Innenwelle 2, insbesondere in ein längsendseitig darin angeordnetes Sackloch 10, eingreifen. Nach dem Entfernen der Ausrichtvorrichtungen 1 kann über das Sackloch 10 beispielsweise ein Phasensteller mit der Innenwelle 2 verschraubt werden.
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Im Unterschied zu der gemäß der 1 gezeigten Ausrichtvorrichtung 1 ist die gemäß der 2 dargestellte Ausrichtvorrichtung 1 mehrteilig aufgebaut und weist eine zentrale Schraube 11 auf, die in ein Gewinde 12 der Innenwelle 2 einschraubbar ist und über welche die Innenwelle 2 relativ zur Ausrichtvorrichtung 1 in Axialrichtung verspannbar ist. Darüber hinaus ist eine die Schraube 11 umgebende Zentrierhülse 13 vorgesehen, an der die ersten Ausrichtflächen 5 angeordnet sind, so dass die Innenwelle 2 relativ zur Ausrichtvorrichtung 1 ausgerichtet werden kann. Die ersten Ausrichtflächen 5 sind dabei im Schnitt keilförmig ausgebildet und wirken beim Ausrichten mit entsprechenden, komplementär an der Innenwelle 2 ausgerichteten Flächen zusammen, wodurch eine Zentrierung der Innenwelle 2 und damit ein Ausrichten derselben relativ zur Ausrichtvorrichtung 1 erzwungen wird. Die an der Innenwelle angeordneten Flächen sind dabei in der Art einer Fase 17 ausgebildet, wogegen die ersten Ausrichtflächen 5 stirnseitig an der Zentrierhülse 13 angeordnet sind. Die zweiten Ausrichtflächen 6 hingegen liegen formschlüssig an der Außenwelle 3 der Nockenwelle 4 an und erzwingen somit ein Ausrichten der Außenwelle 3 relativ zur Innenwelle 2 zumindest in radialer Richtung.
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Wendet man sich der Ausführungsform gemäß der 3 zu, so greift hier die erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung 1 mit ihren zweiten Ausrichtflächen 6 in die Außenwelle 3 ein, wogegen die erste Ausrichtfläche 5 an einem Axialfortsatz der Ausrichtvorrichtung 1 angeordnet ist und in die Innenwelle 2 eingreift. Selbstverständlich kann die Ausrichtvorrichtung 1 dabei mehrere derartiger Axialfortsätze aufweisen, um ein koaxiales Ausrichten der Innenwelle 2 relativ zur Außenwelle 3 zu erzwingen. Im Unterschied zu den in den 1 und 2 gezeigten Ausrichtvorrichtungen 1 weist die Ausrichtvorrichtung 1 gemäß der 3 zusätzlich zumindest eine Ausrichtkontur 14 auf, mittels welcher eine Winkelausrichtung der Wellen 2, 3 relativ zur Ausrichtvorrichtung 1 und beim Vorhandensein von zwei Ausrichtkonturen 14 auch eine Winkelausrichtung der Innenwelle 2 relativ zur Außenwelle 3 möglich ist. Die Ausrichtkontur 14 kann dabei beispielsweise als radialer Ausrichtstift 15 vorgesehen sein, der in eine längsendseitige Ausnehmung an der Außenwelle 3 formschlüssig eingreift und dadurch eine winkeldefinierte Fixierung der Ausrichtvorrichtung 1 relativ zur Außenwelle 3 erzwingt. Ebenso denkbar ist, dass die Ausrichtkontur 14 generell als eine mit der Innenwelle 2 zusammenwirkende axiale Ausrichtkontur 16, welche eine definierte Winkellage der Innenwelle 2 relativ zur Ausrichtvorrichtung 1 und beim Vorhandensein des Ausrichtstifts 15 zugleich auch eine Winkelausrichtung der Innenwelle 2 relativ zur Außenwelle 3 erzwingen. Die axiale Ausrichtkontur 16 kann dabei selbstverständlich ganz generell als formschlüssig wirkende Nase ausgebildet werden.
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Durch die erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung 1 kann ein besonders einfaches und dennoch höchst genaues Ausrichten zweier Wellen 2, 3 einer verstellbaren Nockenwelle 4 erreicht werden, wobei die Ausrichtvorrichtung 1 kostengünstig und fertigungstechnisch äußerst einfach herzustellen sind.
