-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Zentrierbuchse, welche
zum zentrierten Ausrichten von Werkzeugen für die Bearbeitung von Bohrungen
an Zylinderköpfen
mit einer Durchgangsbohrung versehen ist, über welche die Zentrierbuchse
koaxial zur zu bearbeitenden Bohrung ausrichtbar ist.
-
Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Zylinderköpfe von
Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere von Dieselmotoren mehrere Bohrungen
aufweisen, welche zur Aufnahme von unterschiedlichen oder gleichen
Bauteilen, wie beispielsweise Einspritzdüsen oder auch Glühkerzen
dienen. Insbesondere die zur Aufnahme von Glühkerzen vorgesehenen Bohrungen
weisen in ihrem äußeren Endbereich ein
Innengewinde auf, in welche die entsprechend einzusetzende Glüh kerne mit
einem Montagegewinde festsitzend einschraubbar ist. Zum Brennraum
hin ist eine solche Bohrung in der Regel mehrfach abgestuft und
nimmt ein Schaftteil sowie das Heizelement der Glühkerze auf.
Dabei durchragen diese Glühkerzen
den Zylinderkopf in den jeweils zugehörigen Brennraum, so dass dieser
durch die Glühkerze
im Bedarfsfall vor dem Start des Dieselmotors vorgeheizt werden
kann. Im Bereich des brennraumseitigen Endes weisen solche Glühkerzen,
wie oben bereits erwähnt,
ein Heizelement auf, welches zumindest minimal in den Brennraum
des jeweiligen Zylinders des Dieselmotors hineinragt. Dieses Heizelement
wird von einem Montagerohr aufgenommen, welches in ihrem, dem Heizelement
gegenüberliegenden
Endbereich mit dem vorerwähnten
Montagegewinde versehen ist. Dabei sind die Bohrungen zur Aufnahme
einer solchen Einspritzdüse
zum Brennraum hin mit einem radial verjüngten Abschnitt versehen, durch
welchen ein Dichtsitz gebildet wird. Das Montagerohr der Glühkerze ist
dieser abgesetzten Ausbildung der Bohrung angepasst und weist in
entsprechend axialer Anordnung eine umlaufende Dichtfläche auf,
mit welcher das Montagerohr beim Einschrauben dicht auf den Dichtsitz
der Bohrung des Zylinderkopfes zur Anlage kommt.
-
Nach
längerer
Betriebsdauer eines solchen Dieselmotors ist es häufig notwendig,
defekte Glühkerzen
auszutauschen. Dabei ist häufig
zu beobachten, dass das Montagerohr mit seinem Montagegewinde im
Innengewinde der Aufnahmebohrung äußerst fest sitzt. Dies hat
zur Folge, dass beim Versuch, über
den Außensechskant
der Glühkerze
diese aus der Aufnahmebohrung herauszudrehen, dieser Außensechskant
abgeschert wird und somit das Montagerohr mit seinem Montagegewinde
im Innengewinde verbleibt.
-
Es
ist folglich für
die Erneuerung der Glühkerze
notwendig, diesen Rest der "alten" Glühkerze aus
der Bohrung des Zylinderkopfes zu entfernen. In der Regel werden
hierzu verschiedene Werkzeuge nacheinander verwendet, um das Montagerohr
mit seinem Montagegewinde sowie auch den restlichen Rohrabschnitt
der Glühkerze
aus der Bohrung 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
kurz beschrieben sind.
-
Nachdem
nun die Glühkerze
vollständig
aus der Bohrung des Zylinderkopfes entfernt wurde, kann es notwendig
sein, das Innengewinde der Bohrung des Zylinderkopfes mittels eines
entsprechenden Gewindebohrers nachzuarbeiten, um eine neue Glühkerze wieder
korrekt einsetzen zu können.
-
Weiter
kann es zum Austauschen einer Glühkerze
auch notwendig sein, dass die Bohrung des Zylinderkopfes in ihrem
abgestuften zylindrischen Aufnahmebereich für den rohrförmigen Teil des Montagerohres
der Glühkerze
vor dem Einsetzen einer neuen Glühkerze
mittels einer Reibahle oder einem sonstigen geeigneten Werkzeug
nachbearbeitet werden muss. Diese Nachbearbeitung dient in der Regel
zum Entfernen von Verbrennungsrückständen oder
sonstigen Verunreinigungen, wie beispielsweise Oxidationsprodukten,
so dass die Aufnahmebohrung nach diesem Arbeitsschritt zumindest
annähernd
wieder ihren ursprünglichen "Neuzustand" einnimmt.
-
Dabei
ist es sowohl beim Ausbohren des Montagegewindes des Montagerohres
als auch beim Nachschneiden des Innengewindes des Zylinderkopfes
notwendig, das entsprechende Werkzeug mit möglichst hoher Präzision zur
Längsmittelachse
der Bohrung des Zylinderkopfes auszurichten. Diese Ausrichtung ist
erforderlich, um ein nachfolgend einwandfreies Einschrauben einer
neuen Glühkerze
mittig zur Bohrung im Zylinderkopf sicherstellen zu können.
-
Aus
der vorgenannten
DE 20
2005 008 241.4 ist ein Werkzeugsystem bekannt geworden,
mittels welchem diese Bearbeitungswerkzeuge für die Bearbeitung einer Bohrung
eines Zylinderkopfes in entsprechender Weise ausgerichtet werden
können.
Bei diesem bekannten Werkzeugsystem ist allerdings Voraussetzung,
dass die zu bearbeitende Bohrung des Zylinderkopfes nach außen hin
eine radial erweiterte, leicht kegelförmige oder zylindrische Vertiefung aufweist.
D.h., dass die eigentliche zu bearbeitende Bohrung des Zylinderkopfes
versenkt in dieser radial erweiterten Vertiefung angeordnet ist.
Durch diese spezielle Ausgestaltung eines Zylinderkopfes ist es möglich, in
diese Vertiefung eine Klemmhülse
einzusetzen. In diese unverspannt in die Vertiefung eingesetzte
Klemmhülse
wird gemäß dieses
bekannten Standes der Technik anschließend eine als Zentrierhülse bezeichnete
Zentrierbuchse eingeschoben, bis diese außenseitig an der zu bearbeitenden
Bohrung des Zylinderkopfes ansteht. Um nun diese Zentrierbuchse
zur Bohrung des Zylinderkopfes auszurichten, wird die Klemmhülse beispielsweise
mittels eines speziell ausgestalteten Schlagwerkzeuges in die Vertiefung
des Zylinderkopfes eingepresst. Bei diesem Einpressvorgang verringert
sich der Durchmesser der Klemmhülse,
wobei die Klemmhülse
sich gleichzeitig koaxial zur Vertiefung und damit zur Bohrung des
Zylinderkopfes ausrichtet. Durch diesen Ausrichtvorgang und durch
den Klemmvorgang wird auch die Zentrierbuchse zwangsläufig relativ
zur Bohrung des Zylinderkopfes ausgerichtet.
-
Dieses
Werkzeugsystem ist allerdings bei Zylinderköpfen, deren Bohrungen zur Aufnahme
beispielsweise einer solchen Glühkerze
nicht in einer derartige Vertiefung angeordnet sind, nicht einsetzbar.
Vielmehr ist bei solchen Zylinderköpfen lediglich im Umgebungsbereich
der Bohrung des Zylinderkopfes eine Art Zentrieransatz, d.h., letztendlich
eine radial erweiterte, leicht vertiefte, konzentrisch zur Bohrung
angeordnete, umlaufende Ausfräsung
vorhanden. Deren Dimensionierung erlaubt es nicht, eine Klemmhülse einpressen
zu können.
-
Anstatt
einer solchen als Zentrieransatz nutzbaren Einsenkung sind auch
Zylinderköpfe
bekannt, welche in diesem Umgebungsbereich einen radial erweiterten,
axial vorstehenden domartig ausgebildeten Zentrieransatz aufweisen.
-
Ausgehend
von solchen Ausgestaltungen von Zylinderköpfen liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einer Zentrierbuchse anzugeben,
die zum Ausrich ten der entsprechenden Bearbeitungswerkzeuge zentriert
zur Bohrung am Zylinderkopf ansetzbar ist.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß zusammen
mit den Merkmalen der Oberbegriffes des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass
die Zentrierbuchse ein Zentrierelement aufweist, mit welchem die
Zentrierbuchse mit einem im Umgebungsbereich der Bohrung angeordneten
Zentrieransatz in Eingriff bringbar ist und, dass mit der Zentrierbuchse
in Wirkverbindung bringbare Spannmittel vorgesehen sind, durch welche
die Zentrierbuchse axial gegen den Zentrieransatz der Bohrung verspannbar
ist.
-
Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Vorrichtung ist die Zentrierbuchse mit ihrer die verschiedenen Werkzeuge
aufnehmenden Durchgangsbohrung zu einem konzentrisch zur zu bearbeitenden
Bohrung des Zylinderkopfes wie auch koaxial zur Längsmittelachse
dieser Bohrung des Zylinderkopfes ausrichtbar und feststehend am
Zylinderkopf fixierbar. Dazu weist die Zentrierbuchse ein Zentrierelement
auf, mit welchem die Zentrierbuchse mit einem im Umgebungsbereich
der Bohrung angeordneten Zentrieransatz in Eingriff bringbar ist.
Dieser Zentrieransatz kann, wie oben bereits beschrieben, als umlaufende
kreisringförmige
Einsenkung im Umgebungsbereich der zu bear beitenden Bohrung ausgebildet
sein. Für
diesen Fall ist die Formgebung des Zentrierelementes der Zentrierbuchse
derart dieser Einsenkung angepasst, dass beim Anpressen der Zentrierbuchse
gegen den Zylinderkopf eine automatische Zentrierung sowie eine
automatische Ausrichtung koaxial zur Bohrung des Zylinderkopfes
erfolgt. Dazu sind erfindungsgemäß Spannmittel
vorgesehen, welche in entsprechender Weise mit der Zentrierbuchse
in Wirkverbindung bringbar sind.
-
D.h.,
dass diese Spannmittel eine Spannkraft in axialer Richtung auf die
Zentrierbuchse aufbringen, so dass diese gegen den Zentrieransatz
gepresst wird. Durch diese Pressung erfolgt somit die gewünschte koaxiale
und konzentrische Ausrichtung der Zentrierbuchse zur Bohrung des
Zylinderkopfes. Ist die Zentrierbuchse derart am Zylinderkopf im
Bereich der Bohrung festgelegt, können anschließend die
benötigten
Werkzeuge koaxial in der Durchgangsbohrung der Zentrierbuchse geführt zur
Bearbeitung dieser Bohrung eingesetzt werden. Als Werkzeuge können hier,
wie bereits zum Stand der Technik beschrieben, Kernlochbohrer, Gewindebohrer oder
Reibahlen oder auch sonstige für
die Nachbearbeitung notwendigen Werkzeuge eingesetzt werden.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist auch für
Bohrungen einsetzbar, bei welchen in deren Umgebungsbereich ein
domartiger, axial nach außen etwa
ringförmig
ausgebildeter Zentrieransatz am Zylinderkopf vorgesehen ist. In
diesen Fällen
ist im dem Zylinderkopf zugewandten Endbereich der Durchgangsbohrung
der Zentrierbuchse ein mit einer entsprechend zentrierenden Formgebung
versehenes Zentrierelement an der Zentrierbuchse vorzusehen. Eine
derart ausgebildete Zentrierbuchse wird ebenfalls beim Verspannen
gegen den Zylinderkopf konzentrisch zur Bohrung und koaxial zu deren
Längsmittelachse
ausgerichtet.
-
Auch
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung für Ausgestaltungen
eines Zylinderkopfes einsetzbar, bei welchem, wie bereits zum Stand
der Technik beschrieben, die Bohrung des Zylinderkopfes versenkt in
einer konzentrisch zu dieser Bohrung verlaufenden Einsenkung angeordnet
ist. Durch eine entsprechende Anpassung der Außenformgebung an die Einsenkung,
insbesondere an eine dort ebenfalls vorgesehene, im Umgebungsbereich
der Bohrung angeordnete Stirnringfläche, kann auch hier durch die
axiale Verspannung der Zentrierbuchse deren gewünschte Ausrichtung zur Bohrung
des Zylinderkopfes erreicht werden.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen entnehmbar.
-
Nachfolgend
wird anhand der Zeichnung die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Dabei
sind in der Zeichnung einige prinzipielle Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes
beispielhaft dargestellt, und sollen lediglich deren Funktionsweise
näher erläutern. Die
Erfindung bezieht sich selbstverständlich auch auf andersartig
ausgestaltete Ausführungsformen,
deren Wirkung gleichfalls darauf abzielt, durch eine Axialverspannung
einer Zentrierbuchse gegen den Zylinderkopf die gewünschte koaxiale
und konzentrische Ausrichtung dieser Zentrierbuchse auf die zu bearbeitende
Bohrung des Zylinderkopfes zu bewirken. Es zeigt:
-
1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der einzelnen Bauelemente
einer ersten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes;
-
2 die
Vorrichtung aus 1 in ihrem an einer ersten Ausführungsform
eines Zylinderkopfes montierten Zustand im Vertikalschnitt;
-
3 eine
zweite Ausführungsvariante
des Erfindungsgegenstandes, bei welcher die Vorrichtungsbestand teile
aus den 1 und 2 zusammen
mit einem zusätzlichen
Adapterelement zum Ansetzen an einer zweiten Ausführungsform
eines Zylinderkopfes anderer Formgebung und Ausgestaltung verwendet
wird im Vertikalschnitt;
-
4 eine
beispielhafte perspektivische Darstellung eines Zylinderkopfes mit
zu bearbeitenden Bohrungen;
-
5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Adapterelementes, welches speziell für den Einsatz an einem Zylinderkopf
gemäß der Darstellung nach 4 vorgesehen
ist;
-
6 eine
perspektivische Darstellung des Adapterelementes aus 5 zusammen
mit einer Zentrierbuchse, einem Stützelement sowie der Gewindestange
aus den 1 und 2 in ihrem
am Zylinderkopf aus 4 angesetzten Zustand in einer Teilansicht
des Zylinderkopfes aus 4.
-
1 zeigt
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
weist diese Vorrichtung 1 als zentrales Element eine Zentrierbuchse 2 auf, welche
mit einem Zentrieransatz einer Bohrung eines Zylinderkopfes koaxial
und konzentrisch verlaufend in Eingriff bringbar ist. Diese Zentrierbuchse 2 bildet zu
diesem Zweck unterseitig ein Zentrierelement 3, das beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine schmale innere Stirnringfläche 4 aufweist.
Radial nach außen
schließt
sich an diese Stirnringfläche 4 eine
von innen nach außen
schräg
nach oben geneigte Zentrierfläche 5 an.
-
In
ihrem dieser Stirnringfläche 4 bzw.
der Zentrierfläche 5 gegenüberliegenden
Endbereich bildet die Zentrierbuchse 2 beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
einen radial verjungt ausgebildeten Führungszylinder 6,
welcher nach unten hin durch einen umlaufenden radial erweiterten
Stützsteg 7 begrenzt
ist. Dieser Stützsteg 7 bildet
nach oben hin eine Stützfläche 8,
deren Funktion später
noch näher erläutert wird.
-
Unterhalb
des Stützsteges 7 setzt
sich die Zentrierbuchse 2 mit einem Führungszylinder 9 fort, an
welchen sich zur Zentrierfläche 5 hin
ein radial verjüngt
ausgebildeter Stützzylinder 10 anschließt an dessen
unterem Ende das Zentrierelement 3 angeformt ist.
-
Des
Weiteren weist die Zentrierbuchse
2 eine zentrale Durchgangsbohrung
11 auf,
welche zur axial verschiebbaren und drehbaren Aufnahme von entsprechend
für die
Bearbeitung von Bohrungen eines Zylinderkopfes vorgesehenen Werkzeugen dient.
Solche Werkzeuge sind beispielhaft der
DE 20 2005 008 241.4 entnehmbar,
so dass zu deren genauen Ausgestaltung auf diese Druckschrift aus
dem Stand der Technik Bezug genommen wird.
-
Des
Weiteren sind, wie dies aus 1 ersichtlich
ist, dieser Zentrierbuchse 2 Spannmittel zugeordnet, die
beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus einer Gewindestange 12, einem Stützelement 13, einer
Spannmutter 14 sowie einem Spannhebel 15 bestehen.
-
Die
Gewindestange 12 kann beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
dazu vorgesehen sein, in eine entsprechende Gewindebohrung eines
Zylinderkopfes eingeschraubt zu werden. Die Spannmutter 14 ist
nach dem Aufsetzen des Spannhebels 15 auf diese Gewindestange 12 zum
axialen Verspannen der Zentrierbuchse 2 gegen den Zylinderkopf
oder als mittiges Widerlager vorgesehen.
-
Das
Stützelement 13 weist
nach unten hin ebenfalls einen Gewindezapfen 16 auf, welcher ebenfalls
dazu vorgesehen sein kann, in eine zweite Gewindebohrung des Zylinderkopfes
eingeschraubt zu werden. Durch dieses Stützelement 13 wird
der Spannhebel 15 in seinem hinteren Endbereich 17 axial
abgestützt.
Auch kann dieses Stützelement 13 als
Spannelement vorgesehen sein, so dass in diesem Fall die Gewindestange 12 mit
ihrer Spannmutter als Widerlager oder Schwenklager für den Spannhebel 15 dient.
-
Des
Weiteren ist aus 1 ersichtlich, dass das Stützelement 13 im
oberen Endbereich seines Gewindezapfens 16 einen radial
erweiterten Stützring 18 aufweist,
dessen Oberfläche 19 konvex
nach oben gewölbt,
etwa kalottenförmig
ausgebildet ist. Des Weiteren ist mittig in dieser Oberfläche 19 beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ein Führungszapfen 20 vorgesehen,
welcher zur losen Aufnahme des Spannhebels 15 dient. Soll
das Stützelement 13 als axial
verstellbares Spannelement eingesetzt werden, so kann dieses zum
drehenden Antrieb im Bereich des Führungszapfens 20 mit
Schlüsselflächen beispielsweise
in form eines Außensechskantes
oder eine Innensechskantes versehen sein (in der Zeichnung nicht
dargestellt).
-
Um
den Spannhebel 15 mit diesem Führungszapfen 20 sowie
mit der Oberfläche 19 des Stützelementes 13 in
Eingriff zu bringen, weist der Spannhebel 15 eine entsprechende Durchgangsbohrung 21 auf.
Dieser Durchgangsbohrung 21 benachbart ist etwa mittig
im Spannhebel 15 eine zweite Durchgangsbohrung 22 vorgesehen,
mit welcher der Spannhebel 15 auf die Gewindestange 12 lose
aufsetzbar ist. Diese beiden Durchgangsbohrungen 21 und 22 können auch
als Langloch ausgebildet sein, so dass die Position des Spannhebels 15 im
Einsatz an die Lage der im Zylinderkopf eingeschraubten Gewindestange 12 und
des Stützelements 13 in
gewissen Grenzen anpassbar ist.
-
Des
Weiteren ist aus 1 ersichtlich, dass der Spannhebel 15 in
seinem dem hinteren Endbereich 17 gegenüberliegenden Endbereich gabelförmig ausgebildet
ist und zwei Gabelschenkel 23 und 24 bildet. Diese
beiden Gabelschenkel 23 und 24 sind unterseitig
jeweils mit einer bogenförmig
verlaufenden Spannfläche 25 bzw. 26 versehen. Über diese Spannflächen 25 und 26 ist
der Spannhebel 15 zur Fixierung der Zentrierbuchse 2 an
einer zu bearbeitenden Bohrung eines Zylinderkopfes gegen die umlaufende
Stützfläche 8 der
Zentrierbuchse 2 verspannbar. Durch den Bogenförmigen Verlauf
der Spannflächen 25 und 26 wird
dabei eine Ausrichtung der Zentrierbuchse 2 nicht behindert.
-
Anstatt
dieser gabelförmigen
Ausbildung des Spannhebels 15 mit seinen Gabelschenkels 23 und 24 ist
auch eine Aus gestaltung mit einem Langloch (in der Zeichnung nicht
explizit dargestellt) vorstellbar, dessen Seitenstege mit den bogenförmig verlaufenden
Spannflächen 25 und 26 versehen
sein können.
-
Zum
Aufbringen der Spannkräfte
wird der Spannhebel 15 bei der dargestellten Ausführungsvariante
durch die Spannmutter 14 in axialer Richtung des Pfeiles 27 gegen
die Stützfläche 8 der
Zentrierbuchse 2 gepresst, wobei das Stützelement 13 im hinteren
Endbereich 17 bzw. im Bereich der Durchgangsbohrung 21 als
Widerlager dient.
-
Wie
aus 1 ersichtlich ist, bildet auch die Spannmutter 14 im
unteren Endbereich ihres Antriebssechskantes 28 einen radial
erweiterten Stützring 29.
Die untere Oberfläche 30 dieses
Stützringes 29 ist
ebenfalls konvex gewölbt,
kalottenartig ausgebildet.
-
Aufgrund
der kalottenförmigen
Ausgestaltung der beiden Oberflächen 19 und 30 des
Stützelementes 13 einerseits
und der Spannmutter 14 andererseits wird eine Schwenkbarkeit
des Spannhebels 15 sowohl um dessen Längsachse 31 in Richtung des
Doppelpfeiles 32 als auch um dessen Querachse 33 in
Richtung des Pfeiles 34 ermöglicht. Dadurch wird erreicht,
dass der Spannhebel 15 der Ausrichtbewegung der Zentrierbuchse 2 beim "Anpressen" sicher folgen kann.
-
Des
Weiteren ist im Einsatz zwischen der Gewindestange 12 und
der Durchgangsbohrung 22 sowie dem Führungszapfen 20 und
der Durchgangsbohrung 21 ein gewisses Spiel vorgesehen,
so dass sich die Lage des Spannhebels 15 beim Verspannen der
Zentrierbuchse 2 gegen einen Zylinderkopf automatisch der
sich einstellenden Sollposition der Zentrierbuchse 2 am
Zylinderkopf anpassen kann.
-
2 zeigt
beispielhaft die Vorrichtung
1 im Einsatz an einem Zylinderkopf
40.
Dieser Zylinderkopf
40 ist im Vertikalschnitt in einem
Teilbereich dargestellt und weist eine Bohrung
41 auf,
in welche eine Glühkerze
im normalen Betrieb des Zylinderkopfes
40 eingesetzt ist,
wie dies beispielhaft in der
DE 20 2005 008 241.4 U1 beschrieben ist.
Insoweit wird auf diese Druckschrift verwiesen.
-
Bei
der Darstellung in 2 ist diese Glühkerze entfernt,
so dass das im oberen Endbereich der Bohrung 41 vorgesehene
Innengewinde 42 zugänglich
ist. Im oberen Endbereich der Bohrung 41 ist beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ein Zentrieransatz in Form einer Einsenkung 43 vorgesehen,
so dass im Umgebungsbereich der Bohrung 41 eine konzentrisch
zur Bohrung 41 angeordnete Stützringfläche 44 gebildet wird.
Dieser Ausgestaltung der Stützringfläche 44 ist
die Zentrierbuchse 2 mit ihrer unteren Stirnringfläche 4 sowie
ihrer Zentrierfläche 5 angepasst.
Damit ist erreichbar, dass sich die Zentrierbuchse 2, sofern
diese in Richtung des Pfeiles 27 gegen den Zylinderkopf 40 und
damit gegen die Stützringfläche 44 gepresst
wird, mit ihrer Durchgangsbohrung 11 bezüglich der
Längsmittelachse 45 sowohl
in koaxialer Richtung als auch in konzentrischer Ausrichtung zwangsläufig ausrichtet.
Dabei wird durch den Spannhebel 15 diese korrekt ausgerichtete
Position, wie diese beispielhaft in 2 dargestellt
ist, fixiert.
-
Der
Spannhebel 15 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
mit seinen beiden Durchgangsbohrungen 21 und 22 der
Position zweier Gewindebohrungen 46 und 47 des
Zylinderkopfes angepasst, so dass die in 2 dargestellte
Position erreichbar ist. Dabei ist aus 2 erkennbar,
dass sich der Spannhebel 15 mit seinem hinteren Endbereich 17 im
Umgebungsbereich der Durchgangsbohrung 21 auf der kalottenförmig ausgebildeten
Oberfläche 19 des
Stützringes 18 frei
schwenkbar abstützt.
In gleicher Art und Weise stützt
sich der Spannhebel 15 im Bereich seiner Durchgangsbohrung 22 auf
der kalottenförmig
ausgebildeten Oberfläche 30 des
Stützringes 29 der
Spannmutter 14 in jeder Richtung schwenkbar ab. Damit wird
erreicht, wie bereits oben erwähnt,
dass sich der Spannhebel 15 der sich einstellenden korrekten
Ausrichtung der Zentrierhülse 2 während des
Spannvorganges anpassen kann. Des Weiteren ist aus 2 für den hinteren
Gabelschenkel 23 erkennbar, dass sich dieser mit seiner
gewölbten
Spannfläche 25 auf
der Stützfläche 8 des
Stützsteges 7 der
Zentrierbuchse 2 axial abstützt.
-
Es
ist leicht vorstellbar, dass durch Anziehen der Spannmutter 14 (oder
des Stützelementes 13) die
Zentrierbuchse 2 präzise
ausgerichtet mit ihrer Stirnringfläche 4 sowie ihrer
Zentrierfläche 5 gegen die
Stützringfläche 44 der
Einsenkung 43 im Umgebungsbereich der Bohrung 41 des
Zylinderkopfes 40 gepresst wird. Aufgrund der gabelförmigen Ausbildung
des Spannhebels 15 bleibt hierbei die Durchgangsbohrung 11 der
Zentrierbuchse 2 von außen frei zugänglich,
so dass ein Bearbeitungswerkzeug drehbar und axial verschiebbar
in die Durchgangsbohrung 11 einsetzbar ist. Somit kann über die
Zentrierbuchse 2 mit ihrer Durchgangsbohrung 11 ein solches
Werkzeug beispielsweise zur Nachbearbeitung des Innengewindes 42 sowie
auch der restlichen Bohrung 41 präzise ausgerichtet eingesetzt werden.
-
Des
Weiteren kann erfindungsgemäß auch vorgesehen
sein, dass der Spannhebel 15 in seinem hinteren Endbereich 17 mit
einem vertikal nach unten, zum Zylinderkopf 40 hin gerichteten
Stützsteg 35 versehen
ist, über
welchem sich der Spannhebel 15 axial an der Oberfläche 48 des
Zylinderkopfes abstützt.
Dieser Stützsteg 35 ist
in 2 in Phantomlinien beispielhaft dargestellt. Um
eine Schwenkbarkeit des Spannhebels 15 insbesondere um
dessen Längsachse 31 (1)
zu ermöglichen,
kann die untere Begrenzungsfläche
des Stützsteges 35 bogenförmig verlaufend
ausgebildet sein. Eine solche Ausgestaltung des Spannhebels 15 kann
erforderlich sein, sofern die Gewindebohrung 46 an einem
Zylinderkopf nicht vorhanden ist und somit eine andere Art des Widerlagers
erforderlich ist. Je nach Formgestaltung des Zylinderkopfes 40 kann
auch vorgesehen sein, dass sich der Spannhebel 15 mit seinem
hinteren Endbereich 17 direkt auf dem Zylinderkopf abstützt.
-
Auch
kann vorgesehen sein, dass das Stützelement 13 ohne
den aus 2 ersichtlichen Führungszapfen 20 ausgestattet
ist und um 180° gedreht mit
seinem Gewindezapfen 16 in den Spannhebel 15 eingeschraubt
ist. Auch durch diese Anordnung ist eine schwenkbare axiale Abstützung des
Spannhebels 15 in seinem hinteren Endbereich 17 auf
der Oberfläche 48 des
Zylinderkopfes 40 möglich,
ohne dass die Gewindebohrung 46 vorhanden sein muss.
-
Weiter
ist aus 2 ersichtlich, dass die Gewindestange 12 in
die Gewindebohrung 47 und der Gewindezapfen 16 in
die Gewindebohrung 46 des Zylinderkopfes 40 feststehend
eingeschraubt sind. Die Form und Größe des Spannhebels 15 sowie
die Anordnung der Durchgangsbohrung 21 und 22 im Spannhebel 15 sind
den Abständen
der zu bearbeitenden Bohrung 41 und der Gewindebohrungen 46 und 47 entsprechend
angepasst.
-
Anstatt
der Gewindestange 12 mit ihrer Spannmutter 14 kann
auch eine Spannschraube vorgesehen sein, deren Schraubenkopf nach
Art der Spannmutter 14 ausgebildet ist (in der Zeichnung nicht
näher dargestellt).
Die dargestellte Ausführungsvariante
mit der Gewindestange 12 und der Spannmutter 14 hat
jedoch den Vorteil, dass ein Einsatz auch bei unterschiedlicher
Gewindetiefe der Gewindebohrung 47 möglich ist. Die Darstellung
der 2 ist hier lediglich beispielhaft für eine fiktive Ausgestaltung
der Oberfläche 48 eines
Zylinderkopfes 40. Entspre chend der realen Formgebung eines Zylinderkopfes
kann auch eine andere Ausgestaltung vorgesehen sein.
-
So
zeigt 3 prinzipiell eine andere Ausführungsvariante eines Zylinderkopfes 50,
dessen Oberfläche
eine andere Formgebung aufweist. Um beispielsweise den auf die Formgebung
des Zylinderkopfes 40 aus 2 angepassten
Spannhebel 15 auch für
eine solche Anwendung einsetzen zu können, ist bei diesem Ausführungsbeispiel
ein Adapterelement 51 vorgesehen, dessen Formgebung an
die Formgebung des Zylinderkopfes angepasst ist. Bei dieser Ausführungsform
ist die Vorrichtung 1 ebenfalls in identischer Weise, wie
bereits zu 2 dargestellt, einsetzbar. Allerdings
wird hierbei der Spannhebel 15 nicht direkt mit dem Zylinderkopf 50 in
Verbindung gebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Fixierung
des Spannhebels 15 am Zylinderkopf 50 über das
Adapterelement 51 erreicht. Dieses ist mittels einer Montageschraube 52 feststehend über eine
Gewindebohrung 53 des Zylinderkopfes 50 am Zylinderkopf
in einer vorbestimmten Ausrichtung und Lage festgelegt.
-
Zur
Aufnahme der Gewindestange 12 sowie des Stützelementes 13 weist
dieses Adapterelement 51 zwei entsprechend beabstandete
Innengewinde 54 und 55 auf, in welche einer seits
das Stützelement 13 und
andererseits die Gewindestange 12 eingeschraubt ist. Es
ist auch hier leicht vorstellbar, dass die an der Bohrung 41 des
Zylinderkopfes 50 angesetzte Zentrierbuchse 2 gegen
die Stützringfläche 44 der
Einsenkung 43 im oberen Endbereich der Bohrung 41 pressbar
ist und sich somit ebenfalls koaxial und konzentrisch auf die Längsmittelachse 45 der Bohrung 41 ausrichtet.
Das Verspannen des Spannhebels 15 gegen die Stützfläche 8 wird
hier ebenfalls durch die Spannmutter 14 bewirkt, wobei
sich der Spannhebel 15 im Umgebungsbereich der Durchgangsbohrung 21 wiederum
oberseitig auf der Oberfläche 19 des
Stützelementes 13 abstützt.
-
Es
wird deutlich, dass die Vorrichtung 1 mittels des Adapterelementes 51 auch
bei einem andersartig ausgestalteten Zylinderkopf 50 einsetzbar ist.
-
Dabei
kann ein solches Adapterelement 51 je nach Formgebung des
Zylinderkopfes auch anders ausgestaltet sein. Vorteilhaft bei den
dargestellten Ausführungsformen
ist, dass insbesondere bei Verwendung des Adapters 51 bei
dessen korrektem Ansatz am Zylinderkopf 50 die beiden Gewindebohrungen 54 und 55 möglichst
parallel zur Längsmittelachse 45 der
Bohrung 41 des Zylinderkopfes 50 verlaufen. Dadurch
ist eine Einstellung des Spannhebels 15 re lativ zur Zentrierbuchse 2 erreichbar,
bei welcher der Spannhebel 15 im Wesentlichen rechtwinklig
zur Zentrierbuchse 2 verläuft. Durch diesen rechtwinkligen
Verlauf des Spannhebels 15, wie dieser beispielhaft in
den 2 und 3 dargestellt ist, wird sichergestellt,
dass die Krafteinleitung beim Spannen des Spannhebels 15 in
die Zentrierbuchse 2 im Wesentlichen in Richtung des Pfeiles 27 erfolgt,
so dass die Ausrichtung der Zentrierbuchse 2 auf diese
Art und Weise am sichersten gewährleistet
ist.
-
Dies
bedeutet für
die Ausgestaltung eines Adapterelementes 51 in Anpassung
an die Formgebung eines Zylinderkopfes, dass auf diesen Umstand möglichst
geachtet werden sollte.
-
So
ist in 4 ein Zylinderkopf 60 gezeigt, bei welchem
ein Einsatz nach 2 oder ein Einsatz mit dem Adapterelement 51 nach 3 nicht
möglich ist,
da dessen Oberfläche
völlig
anders ausgestaltet ist und da dieser Zylinderkopf 60 nicht
mit entsprechend angeordneten Gewindebohrungen versehen ist.
-
Wie
aus 4 ersichtlich ist, weist der Zylinderkopf 60 mehrere
Durchgangsbohrungen 61 auf, welche bei der dargestellten
Ausführungsform
für die feststehende
Montage ü ber
diverse Montageschrauben an einem Motorblock vorgesehen sind. Des
Weiteren sind im Zylinderkopf 60, in 4 nur
teilweise erkennbar, wiederum Aufnahmebohrungen 62 vorgesehen,
in welche Einspritzdüsen
einsetzbar sind. Diesen Aufnahmebohrungen 62 benachbart
weist dieser Zylinderkopf 60 jeweils eine Gewindebohrung 63 auf,
welche im Einsatz zur Fixierung der eingesetzten Einspritzdüsen über eine
sogenannte Spannpratze dienen, wie dies allgemein aus dem Stand
der Technik bekannt ist.
-
Diese
Gewindebohrungen 63 sind jeweils in einem sich nach außen erstreckenden
Fortsatz 64 angeordnet. Neben diesen Fortsätzen 64 befindet sich
wiederum Bohrungen 65, welche bei der dargestellten Ausführungsform
des Zylinderkopfes 60 zur Aufnahme jeweils einer Glühkerze dienen.
Dementsprechend weisen diese Bohrungen 65 auch entsprechende
Innengewinde auf, welche allerdings in der 4 nicht
näher dargestellt
sind. Jede dieser Bohrungen 65 weist eine Einsenkung 66 auf,
deren Ausgestaltung beispielsweise den Einsenkungen 43 der
Bohrungen 41 der Zylinderköpfe 40 und 50 aus den
vorangegangenen Ausführungsbeispielen
entspricht.
-
Weiter
ist aus 4 erkennbar, dass diese Bohrungen 65 nicht
parallel zu den Gewindebohrungen 63 verlaufen. Dem entsprechend
sind auch die Einsenkungen nicht rechtwinklig zu den Gewindebohrungen 63 des
Zylinderkopfes 60 ausgerichtet. D.h., dass die Vorrichtung 1 bei
dieser Ausführungsform
des Zylinderkopfes 60 nicht in der Art und Weise eingesetzt
werden kann, wie dies zu den 2 und 3 dargestellt
ist.
-
Um
nun jedoch die Vorrichtung 1 auch für eine solche Ausgestaltung
eines Zylinderkopfes einsetzen zu können, ist hier wiederum ein
spezielles Adapterelement 70 vorgesehen, wie dies beispielhaft in 5 dargestellt
ist. Dieses Adapterelement 70 ist der Formgebung des Zylinderkopfes
im Bereich seiner Bohrung 66 sowie seiner Gewindebohrung 63 mit den
Fortsätzen 64 angepasst.
So bildet dieses Adapterelement 70 eine ebene, untere Auflagefläche 71, mit
welchem das Adapterelement 70 oberseitig auf einem der
Fortsätze 64 aufsetzbar
ist. Zur seitlichen Positionierung wird die Auflagefläche 71 durch
eine etwa rechtwinklig dazu verlaufende Anschlagfläche 72 begrenzt.
Mit dieser Anschlagfläche 72 ist
das Adapterelement 70 seitlich an der Seitenfläche einer
der Fortsätze 64 ansetzbar.
Damit ist das Adapterelement 70 in vertikaler und seitlicher
Richtung an einen der Fortsätze 64 relativ
positionsgenau ansetzbar.
-
Um
nun die Position auch in Längsrichtung eines
Fortsatzes 64 festlegen zu können und um das Adapterelement 70 feststehend
mit dem Zylinderkopf 60 verbinden zu können, weist das Adapterelement in
seinem rechten hinteren Bereich eine Durchgangsbohrung 73 auf,
durch welche eine Montageschraube hindurch steckbar und in die Gewindebohrung 63 des Zylinderkopfes 60 einschraubbar
ist. Da die Gewindebohrung 63 nicht rechtwinklig zur Oberfläche des jeweiligen
Fortsatzes 64 verläuft,
ist auch dementsprechend die Durchgangsbohrung 73 schräg geneigt
verlaufend im Adapterelement 70 angeordnet.
-
Des
Weiteren weist das Adapterelement 70 beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zwei (vereinfacht dargestellte) Gewindebohrungen 74 und 75 auf, welche
im Bereich einer schräg
geneigten Oberfläche 76 des
Adapterelementes 70 angeordnet sind. Dabei verlaufen die
beiden Gewindebohrungen 74 und 75 rechtwinklig
zu dieser geneigten Oberfläche 76 des
Adapterelementes 70. Im am Zylinderkopf 60 angesetzten
Zustand ist die Neigung der Oberfläche 76 derart gewählt, dass
diese parallel zur Ringfläche der
Einsenkung 66 der jeweils zugehörigen Bohrung 65 angeordnet
ist. Durch den rechtwinkligen Verlauf der Gewindebohrungen 74 und 75 zur
Oberfläche 76 wird
erreicht, dass die beiden Gewindebohrungen 74 und 75 zumindest
annähernd
parallel zur Bohrung 65 des Zylinderkopfes 60 im
angesetzten Zustand des Adapterelementes 70 verlaufen.
Dabei dient die Gewindebohrung 74 zur Aufnahme des Stützelementes 13,
während
die Gewindebohrung 75 zur Aufnahme der Gewindestange 12 vorgesehen
ist.
-
Des
Weiteren bildet das Adapterelement 70 beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
einen Führungsabschnitt 77,
welcher mit einer größer dimensionierten
Durchgangsbohrung 78 versehen ist. Diese Durchgangsbohrung 78 dient
zur losen Aufnahme der Zentrierbuchse 2 mit ihrem Führungszylinder 9 aus 1.
Die Anordnung und Ausrichtung dieser Durchgangsbohrung 78 ist
dabei so gewählt,
dass diese achsparallel und im Wesentlichen konzentrisch zur Bohrung 65 des
Zylinderkopfes ausgerichtet ist, sofern das Adapterelement 70 korrekt
am Zylinderkopf 60 angesetzt und befestigt ist.
-
Dabei
dient die Durchgangsbohrung 78 nicht zum endgültigen Ausrichten
der Zentrierbuchse 2 gegenüber der Bohrung 65 des
Zylinderkopfes, sondern verhindert lediglich, dass die Zentrierbuchse 2 beim
Ansetzen in der Einsenkung 66 der Bohrung 65 aufgrund
des schräg
geneigten Verlaufs der Einsenkung 66 versehentlich herunterfällt. Damit
ist die Zentrierbuchse 2 durch die Durchgangsbohrung 78 des Führungsabschnittes 77 gegen
Herabfallen gesichert.
-
Das
radiale Spiel zwischen der Zentrierbuchse 2 und der Durchgangsbohrung 78 kann
jedoch vorzugsweise auch recht eng gewählt werden, so dass die Zentrierbuchse 2 beim
Spannvorgang nur noch geringe Ausrichtbewegungen ausführt.
-
Das
Adapterelement 70 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
an die Formgebung des Spannhebels 15 sowie die Dimensionierung
der Zentrierbuchse 2 derart angepasst, dass der Spannhebel 15 zusammen
mit der Gewindestange 12 und der zugehörigen Spannmutter 14 sowie
dem Stützelement 13 in
der Art und Weise einsetzbar ist, wie dies bei oben beschriebenen
Ausführungsformen
der Zylinderköpfe 40 und 50 gemäß der Zeichnungsfiguren 2 und 3 dargestellt
ist.
-
Den
angesetzten Zustand des Adapterelementes 70 ist beispielhaft
in 6 dargestellt. Es ist erkennbar, dass das Adapterelement 70 mit
seiner Auflagefläche 71 oberseitig
auf dem Fortsatz 64 des Zylinderkopfes 60 aufliegt.
Mit seiner linken Anschlagfläche 72 liegt
das Adapterelement 70 seitlich an diesem Fortsatz 64 an.
Wei ter ist in 6 noch die oben bereits erwähnte Montageschraube 79 erkennbar,
welche beispielsweise als Innensechskantschraube ausgebildet sein
kann und mittels eines zugehörigen
Schlüsselwerkzeugs 80 in
die Gewindebohrung 63 des Zylinderkopfes 60 (in 6 nicht
erkennbar) einschraubbar ist. Nachdem die Montageschraube 79 in
die Gewindebohrung 63 des Zylinderkopfes 60 eingeschraubt
ist, ist somit das Adapterelement 70 in seiner Sollposition
am Zylinderkopf 60 fixiert.
-
Weiter
ist aus 6 erkennbar, dass das Stützelement 13 bereits
am Adapterelement 70 montiert ist. Dabei ist dieses, wie
bereits zu 5 beschrieben, in die in 6 nicht
erkennbare Gewindebohrung 74 eingeschraubt. Die Gewindestange 12 wiederum
ist in die aus 5 ersichtliche Gewindebohrung 75 eingeschraubt,
während
die Zentrierbuchse 2 durch die Durchgangsbohrung 78 des
Führungsabschnittes 77 hindurch
gesteckt ist und lose mit der Einsenkung 66 der Bohrung 65 (siehe 4) in
Verbindung steht.
-
Es
ist leicht vorstellbar, dass durch Aufsetzen des Spannhebels 15 einerseits
auf die Gewindestange 12 und andererseits auf das Stützelement 13 der Spannhebel 15 mit
seinen beiden Gabelschenkeln 23 und 24 mit der
Stütz fläche 8 der
Zentrierbuchse 2 in Eingriff bringbar ist, wie dies bereits
zu den vorangegangen Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde. Durch anschließendes Aufschrauben der Spannmutter 14 auf
die Gewindestange 12 ist somit ein Verspannen der Zentrierbuchse 2 gegen
den Zylinderkopf 60 über
den Spannhebel 15 sicher durchführbar. Dabei wird auch hier
die Zentrierbuchse 2, wie bereits zu den 2 und 3 beschrieben,
beim Verspannen koaxial zu der zu bearbeitenden Bohrung 65 aus 4 des
Zylinderkopfes 60 ausgerichtet.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die konkreten Formgebungen, insbesondere
des Spannhebels 15 oder der dargestellten Adapterelemente 51 und 70 beschränkt. In 1 ist
hierzu beispielhaft dargestellt, dass der Spannhebel 15 auch
länger
ausgebildet sein kann und beispielsweise eine abgewinkelte Verlängerung 85 aufweist,
welche ebenfalls mit einer Durchgangsbohrung 86 versehen
sein kann. Je nach Ausgestaltung eines Zylinderkopfes kann der Spannhebel 15 auch
schräg
abgewinkelt ausgebildet sein. Sollte im einen oder anderen Fall
im Bereich der zu bearbeitenden Bohrung eines Zylinderkopfes nur
ein Innengewinde zum Einschrauben der Gewindestange 12 vorhanden
sein, welche nicht parallel zur zu bearbeitenden Bohrung des Zylinderkopfes verläuft, so
kann der Spannhebel 15 auch abgewinkelt ausgebildet sein.
Dabei kann der Abschnitt des Spannhebels 15 mit seinen
beiden Gabelschenkeln 23 und 24 rechtwinklig zur
Zentrierbuchse 2 verlaufen, während der abgewinkelte Abschnitt
des Spannhebels 15 im Wesentlichen rechtwinklig zu der
geneigt zur zu bearbeitenden Bohrung verlaufenden Gewindebohrung des
Zylinderkopfes verlaufend angeordnet ist. Auch durch eine solche
Ausgestaltung ist es sicher möglich,
die Zentrierbuchse 2 axial gegen einen Zentrieransatz einer
zu bearbeitenden Bohrung eines Zylinderkopfes zu spannen. Insoweit
ist erkennbar, dass die dargestellten Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen
lediglich den Erfindungsgegenstand insbesondere in Bezug auf dessen
Funktionsweise näher
erläutern.
-
Zusammenfassend
ist somit festzustellen, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Vorrichtung 1 mit ihrer Zentrierbuchse 2 und
insbesondere ihrem Spannhebel 15 eine konzentrische und
koaxiale Ausrichtung der Zentrierbuchse 2 durch Aufbringen
von axialen Spannkräften
durchführbar ist.
-
Dabei
ist an dieser Stelle ebenfalls anzumerken, dass die Zentrierbuchse 2,
wie diese in den Zeichnungsfiguren dargestellt ist, ebenfalls nur
beispielhaft ist. So kann beispielsweise, je nach Ausgestaltung
des Spannhebels 15 der Führungszylinder 6 der
Zentrierbuchse 2 auch entfallen. Dabei sollte für eine einfachere
Handhabung jedoch darauf geachtet werden, dass auf andere Art sichergestellt
ist, dass der Spannhebel 15 beim Spannvorgang nicht von
der Zentrierbuchse 2 abrutschen kann.
-
Auch
kann das Zentrierelement 3 mit der beispielhaft dargestellten
Stirnringfläche 4 bzw.
der Zentrierfläche 5 anders
ausgebildet sein. Dies ist im Wesentlichen von der Ausgestaltung
des Umgebungsbereiches der zu bearbeitenden Bohrung des Zylinderkopfes
abhängig.
So könnte
beispielsweise der Zentrieransatz einer solchen zu bearbeitenden
Bohrung auch als umlaufender Ringdom ausgebildet sein, so dass der
untere Endbereich der Durchgangsbohrung 11 der Zentrierbuchse 2 entsprechend
auszubilden ist, um die Zentrierbuchse entsprechend passend auf
einen solchen Ringdom aufsetzen zu können.
-
Wesentlich
bei der Erfindung ist, dass die Zentrierbuchse 2 durch
Aufbringen von axialen Spannkräften
und das damit verbundene Verspannen dieser Zentrierbuchse 2 im Umgebungsbereich der
zu bearbeitenden Bohrung, zwangsläufig und automatisch koaxial
und konzentrisch zur zu bearbeitenden Bohrung eines Zylinderkopfes
ausgerichtet wird.