DE3926430A1 - Verfahren und vorrichtung zum phasenrichtigen einstellen von nockenwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum phasenrichtigen Einstellen der zumindest zwei Nockenwellen einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine relativ zu derem Gehäuse, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der EP-A 71 972 beschrieben. Ge­ zeigt ist dabei eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle, die auf ihrer Umfangsfläche mit zwei zueinander parallelen Schlüsselflächen versehen ist, auf die ein Werkzeug in Form eines Flachmateriales mit zwei korrespondierenden Schlüsselflächen aufschiebbar ist. Das Werkzeug wird mit entsprechend ausgebildeten Anschlagflächen auf gehäuseseitige Trennflächen der Brennkraftmaschine aufgesetzt, so daß die Nockenwelle in einer definierten Drehlage fixiert ist. Damit ist sichergestellt, daß nach einer Montage der Antriebsmittel eine definierte, phasenrich­ tige Zuordnung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle vorliegt. Bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Nockenwellen ist der erfor­ derliche Aufwand an Werkzeugen und deren Montage bei der Einstellung nicht unerheblich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das gattungsgemäße Verfahren bei einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Nockenwellen bei einer un­ verändert großen Einstellgenauigkeit zu vereinfachen. Ferner soll eine herstellungstechnisch günstige, montageeinfache Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens vorgeschlagen werden.

Die verfahrensgemäße Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Patentan­ sprüchen 2-7 angeführt.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, nicht unmittelbar das Gehäuse der Brennkraftmaschine als Bezugsmaß für die Fixierung der Nockenwellen heranzuziehen, sondern die Nockenwellen unmittelbar zueinander mittels eines Werkzeuges zu fixieren. Die wie immer auch gestalteten Schlüssel­ flächen der zumindest zwei Nockenwellen werden dementsprechend zueinan­ der so ausgerichtet, daß bei einem Aufschieben oder Einschieben des Werkzeuges diese in einer definierten Drehlage zueinander fixiert sind. Diese Drehlage kann bevorzugt der OT-Lage der Kurbelwelle zu einem Re­ ferenzzylinder entsprechen. Die Fixierung ist zudem so, daß beim Be­ festigen beispielsweise der Nockenwellenräder als Antriebsmittel ein Drehmoment übertragbar ist, welches das Anziehen der korrespondierenden Befestigungsschrauben ohne jegliche Hilfsmittel ermöglicht.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 2 ist durch ein Werkzeug mit Schlüsselflächen gebildet, welches mit ent­ sprechenden Schlüsselflächen an den Nockenwellen zusammenwirkt. In einer einfachsten Ausführungsform kann dieses Werkzeug gemäß Patentan­ spruch 3 mit einem bandförmigen Abschnitt in stirnseitige Schlitze der Nockenwellen eingreifen. Diese Lösung ist dann von Vorteil, wenn die Nockenwellen auf der von der Antriebsseite abgewandten Stirnseite gut zugänglich sind.

Gemäß Patentanspruch 4 können jedoch auch - wie an sich bekannt - auf den Nockenwellen auf deren Umfang Schlüsselflächen vorgesehen sein, auf die zwei gabelartige Köpfe des Werkzeuges formschlüssig aufschiebbar sind. Die Gabelköpfe können durch eine Stange miteinander verbunden sein, wobei gemäß Patentanspruch 5 zum Ausgleich von Fertigungstoleran­ zen gegebenenfalls ein Gabelkopf auf der Stange verschiebbar angeordnet sein kann.

In einer weiteren Ausführungsform könnte das Werkzeug in besonders ein­ fache Weise als ein Flachschieber ausgebildet sein, der mit zwei Schlüsselflächen zwischen die beiden Nockenwellen senkrecht zu deren Drehachse eingeschoben wird, und dabei mit je einer an den Nockenwellen ausgebildeten Schlüsselfläche zusammenwirkt.

Besonders vorteilhaft können die Schlüsselflächen gemäß Patentanspruch 7 am Werkzeug und an den Nockenwellen in der Montagerichtung des Werk­ zeuges konisch ausgebildet sein, um einen festen, spielfreien Sitz des Werkzeuges auf den Nockenwellen sicherzustellen. Durch die konische Ausbildung wird z. B. bei einem Werkzeug gemäß den Patentansprüchen 4 und 5 ferner erreicht, daß die Nockenwellen nur in einer einzigen Dreh­ lage fixierbar sind; ein Aufschieben des Werkzeuges bei einer um 180° verdrehten Drehlage der Nockenwellen ist nicht möglich. Es versteht sich, daß eine derartige Sicherung auch bei anderen Ausführungsformen gegebenenfalls durch eine asymmetrische Gestaltung der Schlüsselflächen durchführbar ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weite­ ren Einzelheiten näher beschrieben. Die schematische Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine Draufsicht auf die Steuerungsseite einer Viertakt-Hubkol­ ben-Brennkraftmaschine der Reihenbauart mit zwei oben liegen­ den Nockenwellen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die der Steuerungsseite abgewandte Stirn­ seite der Nockenwellen der Brennkraftmaschine nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die vorgenannten Nockenwellen im Be­ reich deren Stirnseiten mit in die stirnseitigen Nuten einge­ setztem Werkzeug;

Fig. 4 einen Querschnitt durch zwei in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwellen, mit einander zuge­ wandten Abflachungen und einem Flachschieber als Werkzeug; und

Fig. 5 einen Querschnitt durch zwei Nockenwellen, von denen je eine in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit V-förmiger Anordnung der Zylinder gelagert ist, mit einem Werkzeug mit je Nockenwelle einem Gabelkopf.

Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte Viertakt-Hubkolben-Brenn­ kraftmaschine 10 mit vier in einer Reihe liegenden Zylindern weist als Gehäuse unteranderem ein Kurbelgehäuse 12 und einen Zylinderkopf 14 auf. Im Kurbelgehäuse 12 ist eine Kurbelwelle 16 gelagert, die über ein Zahnriemenrad 18 und einen Zahnriemen 20 die Nockenwellenräder 22, 24 bzw. die in dem Zylinderkopf 14 gelagerten Nockenwellen 26, 28 an­ treibt. Über den Zahnriemenrücken wird eine Wasserpumpe 30 angetrieben, ferner ist ein Spannrad 32 vorgesehen.

Bei der Montage der Brennkraftmaschine sind die beiden Nockenwellen 26, 28 phasenrichtig der Kurbelwelle 16 zuzuordnen. Dies geschieht in der Regel, indem die Kurbelwelle 16 auf den Zylinder I der Brennkraftma­ schine auf OT gestellt wird, dann die beiden Nockenwellen 26,28 am Zylinderkopf in der dazu phasengetreuen Drehlage fixiert und an­ schließend der Zahnriemen 20 (oder eine Kette) montiert wird.

Zum Fixieren der beiden Nockenwellen 26, 28 (vgl. Fig. 2 und 3) sind an deren der Steuerungsseite abgewandten Stirnseite je eine Quernut 34, 36 vorgesehen, die symmetrisch in einer die Drehachsen der Nockenwellen enthaltenden, gemeinsamen Ebene 38 ausgerichtet sind. Im Querschnitt entspricht die Konfiguration der Nuten 34, 36 dem Profil eines Zahnes auf einer Zahnstange, d. h., daß die Nutenflanken 34a, 34b bzw. 36a, 36b zum Nutengrund hin konvergierend verlaufen.

In diese Nuten 34, 36 einsteckbar ist ein im Querschnitt T-förmiges Werkzeug 40 mit einem bandförmigen, flachen Abschnitt 42. Der Quer­ schnitt des Abschnittes 42 entspricht dabei der Querschnittsform der Nuten 34, 36, ist also im wesentlichen konisch ausgebildet.

Durch Einschieben des Werkzeuges 40 mit dem Abschnitt 42 in den Nuten 34, 36 werden die beiden Nockenwellen 26, 28 in der definierten Drehlage fixiert. Durch die konische Ausbildung der Schlüsselflächen des Ab­ schnittes 42 und der korrespondierenden Schlüsselflächen bzw. Nuten­ flanken wird ein spielfreier Eingriff erzielt. Gegebenenfalls kann eine Vorrichtung (Spannfeder oder Spannschraube) vorgesehen sein, die das Werkzeug 40 in der Montagestellung in den Nuten 34, 36 hält bzw. es gegen diese Nuten vorspannt.

Wie aus den Zeichnungen Fig. 2 und 3 ohne weiteres ersichtlich ist, ist das Werkzeug 40 besonders einfach und kostengünstig ausgebildet und in einfachster Weise zur Fixierung der Nockenwellen 26, 28 montierbar. Es wird eine sehr stabile Fixierung erreicht, die gegebenenfalls sogar ein Anziehen einer Schraubverbindung zwischen den Nockenwellenrädern 22, 24 und deren korrespondierender Nockenwelle 26, 28 ohne jeglichen Gegenhalter ermöglicht.

In der Fig. 4 sind wiederum in einem Zylinderkopf 44 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine zwei Nockenwellen 46, 48 drehbar gela­ gert. An einer geeigneten Stelle der Nockenwellen 46, 48 sind diese an einander gegenüberliegenden Stellen mit einer schlitzförmigen Abfla­ chung 50, 52 versehen, in die zur Lagefixierung ein Flachschieber 54 auf der Zeichnung von oben nach unten einschiebbar ist. Die Seitenflächen 56, 58, die in einem Winkel α zu der Einschubmittelachse 60 geneigt sind, bilden dabei die Schlüsselflächen, die mit den Abflachungen 50, 52 zusammenwirken.

Der Flachschieber 54 wird zur Lagefixierung der Nockenwellen 46, 48 von oben in die durch die Abflachungen 50, 52 gebildeten Schlitze 62, 64 ein­ geschoben, bis die Schlüsselflächen 56, 58 spielfrei an den Abflachungen 50, 52 anliegen. Gegebenenfalls kann der Flachschieber 54 wiederum mit­ tels einer Spannfeder oder einer Spannschraube in dieser Stellung ge­ halten werden.

Die Fig. 5 zeigt andeutungsweise eine Brennkraftmaschine 66 mit V-för­ miger Anordnung der Zylindermittelachsen 68, 70. Die in den Zylinder­ köpfen 72, 74 drehbar gelagerten Nockenwellen 76, 78 sind mit je zwei Schlüsselfächen 80, 82 bzw. 84, 86 versehen, die jeweils leicht konisch zueinander geneigt sind.

Auf diese Schlüsselflächen aufsteckbar ist ein Werkzeug 88, welches sich aus zwei Gabelköpfen 90, 92 und einer Verbindungsstange 94 zusam­ mensetzt. Der Gabelkopf 90 ist mit der Verbindungsstange 94 fest ver­ bunden, während der Gabelkopf 92 auf die Verbindungsstange aufgesteckt ist und auf dieser mittels einer Spannschraube 96 festlegbar ist.

Die Gabelköpfe 90, 92 sind mit Ausnehmungen 98, 100 versehen, die mit den Schlüsselflächen 80, 82 bzw. 84, 86 korrespondierende Schlüsselflächen aufweisen, die den freien Ende der Gabelköpfe zu divergierend mit glei­ chem Neigungswinkel verlaufen.

Bei der Fixierung der Nockenwellen 76, 78 werden diese in die entspre­ chende Drehlage gebracht (resultierende Mittelebene der Schlüssel­ flächen parallel zueinander) und dann von oben das Werkzeug 88 aufge­ setzt. An der Verbindungsstange 94 ist dabei eine Schraubenzugfeder 102 vorgesehen, die an einer geeigneten Stelle an der Brennkraftmaschine eingehängt wird und damit das Werkzeug 88 gegen die Nockenwellen 76, 78 vorspannt. Nach entsprechender Ausrichtung der Gabelköpfe 90, 92 und deren spielfreiem Anliegen an den Schlüsselflächen 80, 82, bzw. 84, 86, wobei durch Verschieben des Gabelkopfes 92 auf der Verbindungsstange 94 gegebenenfalls Herstellungstoleranzen ausgeglichen werden, wird die Spannschraube 96 festgezogen.

Durch die konische Ausbildung der Schlüsselfächen 80, 82 bzw. 84, 86 können die Nockenwellen 76, 78 nur in einer Drehlage fixiert werden, so daß eine versehentliche Montage einer oder beider Nockenwellen um 180° verdreht ausgeschlossen ist.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele be­ schränkt. Beispielsweise könnte anstelle der Gabelköpfe 90, 92 je ein nach unten ragender Stift vorgesehen sein, der in eine entsprechende Radialbohrung in den Nockenwellen 76, 78 einschiebbar ist. Die Brenn­ kraftmaschine gemäß Fig. 5 könnte auch Zylinderköpfe mit je zwei oben liegenden Nockenwellen aufweisen, wobei dann entweder vier Gabelköpfe an dem Werkzeug 88 vorgesehen sind, oder aber je zwei Nockenwellen ein Werkzeug der vorbeschriebenen Art Anwendung findet.

Claims (7)

1. Verfahren zum phasenrichtigen Einstellen der zumindest zwei Nocken­ wellen einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine relativ zu deren Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines formschlüssig angreifenden Werkzeuges die zumindest zwei Nockenwellen zueinander fixiert werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug (40; 54; 88) mit Schlüssel­ flächen (42, 56, 58; 98, 100) formschlüssig an den zumindest zwei Nockenwellen (26, 28; 46, 48; 76, 78) angreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den zumindest zwei Nockenwellen (26, 28) an je einer Stirnseite eine Nut (34, 36) ausgebildet ist, deren Flanken (34a, 34b, 36a, 36b) Schlüssel­ flächen bilden, die mit einem bandförmigen Abschnitt (42) des Werk­ zeuges (40) zusammenwirken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zumin­ dest zwei Nockenwellen (76, 78) mit auf deren Umfang aufgebrachten Schlüsselflächen (80, 82, 84, 86) versehen sind, auf die zwei Gabel­ köpfe (90, 92) des Werkzeuges (88) formschlüssig aufschiebbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gabel­ kopf (92) verschiebbar auf einer die beiden Gabelköpfe (90, 92) hal­ tenden Verbindungstange (94) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werk­ zeug (54) durch einen Flachschieber mit zwei Schlüsselflächen (56, 58) gebildet ist, der mit je einer an den Nockenwellen (46, 48) an deren Umfangsflächen ausgebildeten Abflachung (50, 52) zusammen­ wirkt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlüsselflächen an den Nockenwellen und/ oder am Werkzeug im Montagerichtung des Werkzeuges konisch ausge­ bildet sind.