EP3199769A1

EP3199769A1 - Nockenwelleneinstellwerkzeug

Info

Publication number: EP3199769A1
Application number: EP17150522.5A
Authority: EP
Inventors: Torsten Kreischer
Original assignee: TKR Spezialwerkzeuge GmbH
Current assignee: TKR Spezialwerkzeuge GmbH
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-06
Also published as: DE102016101264B3; EP3199769B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nockenwelleneinstellwerkzeug zur Ausrichtung einer Nockenwelle gegenüber einem Nockenwellenrad. Um ein Einstellwerkzeug bereitzustellen, welches eine Prüfung sowie ggf. exakte Positionierung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle ermöglicht, ist vorgesehen, dass das Nockenwelleneinstellwerkzeug mit einem verdrehfest mit der Nockenwelle verbindbaren Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b), einem zur verdrehbaren Aufnahme des Nockenwellenanschlusselements ausgebildeten Grundkörper (2), einer Befestigungsvorrichtung (5) zur Festlegung des Grundkörpers gegenüber der mit dem Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b) verbindbaren Nockenwelle in deren axialen und radialen Richtung und einer Drehwinkelerfassungseinheit (33) zur Ermittlung des Verdrehwinkels des mit der Nockenwelle verbindbaren Nockenwellenanschlusselements (3a, 3b) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nockenwelleneinstellwerkzeug zur Ausrichtung einer Nockenwelle gegenüber einem Nockenwellenrad.
Zum Betätigen, bzw. zum Steuern von u. a. Ein- und Auslassventilen eines Kraftfahrzeugmotors dienen üblicherweise Nockenwellen, die bspw. im Zylinderkopfgehäuse des Kraftfahrzeugmotors angeordnet sind. In Abhängigkeit von ihrer Winkelposition bestimmt die Nockenwelle die Position der Ein- und Auslassventile. Bekanntlich ist es bei Kraftfahrzeugmotoren erforderlich, die von der Kurbelwelle über ein Riemengetriebe angetriebene Nockenwelle bezüglich ihrer Drehlage in einem ganz bestimmen Verhältnis zur Drehlage der Kurbelwelle einzustellen, damit die Betätigung der Ein- und Auslassventile durch die Nockenwelle in Bezug auf die oszillierenden, mit der Kurbelwelle verbundenen Kolben jeweils im richtigen Zeitpunkt erfolgt.
Zur Durchführung der Einstellung ist es bekannt, die auf der Kurbelwelle sitzende Riemenscheibe, sowie das auf der Nockenwelle angeordnete Nockenwellenrad, bevor diese über einen gemeinsamen Riemen getrieblich miteinander verbunden werden, jeweils einzeln in vorbestimmten Positionen gegenüber dem Motorgehäuse zu fixieren. In der fixierten Position können dann die Riemenscheibe und das Nockenwellenrad über einen gemeinsamen Riemen miteinander verbunden werden. Zur Fixierung dienen bspw. Sperrbolzen, die durch vorbestimmte Öffnungen von Riemenscheibe oder Nockenwellenrad ragen und in entsprechende Öffnungen am Motorgehäuse eingreifen. Optische Markierungen unterstützen die Ausrichtung von Kurbelwelle und Nockenwelle.
Im Falle einer Trennung des Nockenwellenrads von der Nockenwelle muss vor einer Ausrichtung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle zunächst das Nockenwellenrad gegenüber der Kurbelwelle ausgerichtet werden. Hierzu wird die Nockenwelle gegenüber dem Nockenwellenrad in einer vorbestimmten Position angeordnet und dann das Nockenwellenrad auf der Nockenwelle festgezogen. Die an dem Motorgehäuse arretierte Nockenwelle sollte sich dann in der korrekten Drehlage gegenüber der Kurbelwelle befinden, die ebenfalls über die auf ihr sitzende Riemenscheibe in der vorgegebenen Position an dem Motor fixiert ist.
Toleranzen, Verspannungen und manuelle Fehleinstellungen führen bei der Montage zu Abweichungen der Winkellagen. Durch Ungenauigkeiten der Winkellagen der Motorwellen, d. h. der Kurbelwelle sowie der Nockenwelle zueinander, verändern sich aber die Steuerzeiten, worunter man versteht, wann sich die Einlass- und Auslassventile, bezogen auf den Kurbelwellenwinkel öffnen und wieder schließen. Dies kann neben einer verschlechterten Motorleistung u. U. auch zu einem Motorversagen führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Einstellwerkzeug bereitzustellen, welches eine Prüfung sowie ggf. exakte Positionierung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle ermöglicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Nockenwelleneinstellwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Nockenwelleneinstellwerkzeug zur Ausrichtung der Nockenwelle gegenüber dem Nockenwellenrad weist ein verdrehfest mit der Nockenwelle verbindbares Nockenwellenanschlusselement, einen zur verdrehbaren Aufnahme des Nockenwellenanschlusselements ausgebildeten Grundkörper, eine Befestigungsvorrichtung zur Festlegung des Grundkörpers gegenüber der mit dem Nockenwellenanschlusselement verbindbaren Nockenwelle in deren axialen und radialen Richtung und eine Drehwinkelerfassungseinheit zur Ermittlung des Verdrehwinkels des mit der Nockenwelle verbindbaren Nockenwellenanschlusselement auf.
Bei dem Nockenwellenanschlusselement handelt es sich um ein zur verdrehfesten Verbindung mit einer einzustellenden Nockenwelle ausgebildetes Bauteil, das im mit der Nockenwelle verbundenen Zustand entsprechend der Verdrehung der Nockenwelle um seine Längsachse an dem Grundkörper verdreht wird. Die Drehwinkelerfassungseinheit zur Ermittlung des Verdrehwinkels des Nockenwellenanschlusselements erlaubt somit unmittelbar eine Erfassung der Drehlage bzw. Verdrehung der mit dem Nockenwellenanschlusselement verbundenen Nockenwelle.
Zur Nutzung des Nockenwelleneinstellwerkzeugs, d. h. vor der Prüfung bzw. Einstellung der Drehwinkellage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle wird der Grundkörper, an dem das Nockenwellenanschlusselement drehbar gelagert ist, gegenüber der Nockenwelle in deren axialen und radialen Richtung festgelegt. D.h. die Nockenwelle ist dann nur noch gegenüber dem Grundkörper verdrehbar. Zur Festlegung des Nockenwelleneinstellwerkzeugs ist an dem Grundkörper eine Befestigungsvorrichtung angeordnet, die bevorzugt derart ausgebildet ist, dass eine Festlegung des Grundkörpers an dem Motorgehäuse, insbesondere dem Zylinderkopf, in einer vorbestimmten Position erfolgt.
Eine Verdrehung bzw. die Drehlage der Nockenwelle kann dann über die Drehwinkelerfassungseinheit ermittelt werden, die die entsprechend der Nockenwelle erfolgende Verdrehung bzw. Drehlage des Nockenwellenanschlusselements ermittelt.
Die Nutzung des erfindungsgemäßen Nockenwelleneinstellwerkzeugs erfolgt bevorzugt nach einer ersten Ausrichtung der Nockenwelle an dem Nockenwellenrad und anschließender Positionierung der Nockenwelle sowie entsprechender Ausrichtung der Kurbelwelle zueinander. In dieser Position wird das Nockenwelleneinstellwerkzeug mit der Nockenwelle verdrehfest verbunden und bevorzugt an dem Motorgehäuse arretiert. Ausgehend von dieser Ausgangsdrehlage wird die über einen Riemen mit der Nockenwelle verbundene Kurbelwelle zur Kontrolle der Steuerzeiten per Hand um zwei Umdrehungen verdreht, was einer einfachen Umdrehung der Nockenwelle entspricht. Nach erneuter Ausrichtung der Kurbelwelle an den entsprechenden Markierungen ist an der Drehwinkelerfassungseinheit ablesbar, ob die Nockenwelle wieder in der Ausgangsdrehlage angeordnet ist oder Abweichungen von der Ausgangsdrehlage vorliegen.
Ggf. vorhandene Abweichungen sind unmittelbar an der Drehwinkelerfassungseinheit ablesbar, wobei diese Abweichungen bspw. aus Verspannungen beim Festlegen der Nockenwelle an dem Nockenwellenrad resultieren können. Zur Kompensation einer eventuellen Abweichung wird die Verbindung von Nockenwelle und Nockenwellenrad gelockert und dann die Nockenwelle um den entsprechenden Winkelbetrag der Abweichung in entgegengesetzter Richtung verdreht. D.h. bei einer positiven Abweichung von der Ausgangsdrehalge wird die Nockenwelle um den Betrag in negativer Richtung verdreht und umgekehrt. Anschließend wird die Nockenwelle wieder mit dem Nockenwellenrad verbunden. Hierdurch wird die bekannte Abweichung bereits bei der Festlegung der Nockenwelle an dem Nockenwellenrad kompensiert. Nach erneuter Ausrichtung von Nockenwelle und Kurbelwelle erfolgt eine erneute Überprüfung, wozu die Kurbelwelle erneut um 720° verdreht wird. Nach Ausrichtung der Kurbelwelle an entsprechenden Markierungen kann an der Drehwinkelerfassungseinheit abgelesen werden, ob die Nockenwelle nun in der zu erreichenden Ausgangsdrehlage angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Nockenwelleneinstellwerkzeug ermöglicht somit in komfortabler Weise eine Überprüfung sowie Ausrichtung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle. Eine Verdrehung der Nockenwelle zur Kompensation ggf. vorhandener Abweichungen kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, bspw. durch geeignete Werkzeuge, welche mit der Nockenwelle verbindbar sind. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Nockenwellenanschlusselement einen Anschlussabschnitt zur Aufnahme eines zur Verdrehung des Nockenwellenanschlusselements ausgebildeten Betätigungselements aufweist.
Bei einem mit der Nockenwelle verbundenen Nockenwellenanschlusselement werden auf das Nockenwellenanschlusselement wirkende Drehmomente unmittelbar auf die Nockenwelle und umgekehrt übertragen. Somit besteht die Möglichkeit, über das mit dem Anschlussabschnitt verbundene bzw. verbindbare Betätigungselement durch eine Verdrehung des Nockenwellenanschlusselements eine Verdrehung und damit Justierung der Nockenwelle zu bewirken. Der Anschlussabschnitt kann dabei grundsätzlich beliebig ausgebildet sein, bspw. eine Bohrung zur Aufnahme eines Stiftes eines Betätigungswerkzeuges aufweisen, mittels dem das Nockenwellenanschlusselement verdreht werden kann. Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Anschlussabschnitt eine im Querschnitt sechseckige Form auf, die es ermöglicht, mit herkömmlichen Sechskantschlüsseln eine Verdrehung des Nockenwellenanschlusselements und damit der mit diesem verbundenen Nockenwelle zu bewirken. Eine Verdrehung der Nockenwelle kann somit in komfortabler Weise über das Betätigungselement erfolgen, welches eine exakte Justierung der Nockenwelle erlaubt.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Nockenwelleneinstellwerkzeug eine Rasteinheit zur in Umfangsrichtung formschlüssigen Arretierung des Nockenwellenanschlusselements an dem Grundkörper auf. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, das Nockenwellenanschlusselement in einer vorbestimmten Position an dem Grundkörper zu arretieren. In Kombination mit einem Nockenwellenanschlusselement, das vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass es nur in einer festgelegten Drehlage mit der Nockenwelle verbunden werden kann, wenn das Nockenwelleneinstellwerkzeug am Kraftfahrzeugmotor festgelegt ist, besteht die Möglichkeit, über das Nockenwelleneinstellwerkzeug die Nockenwelle in einer Ausrichtposition festzulegen, so dass auf die Ausrichtung der Nockenwelle an entsprechenden Markierungen von Nockenwelle und bspw. Motorgehäuse verzichtet werden kann.
Wesentlich ist dabei, dass das Nockenwelleneinstellwerkzeug über die Befestigungsvorrichtung gegenüber der Nockenwelle verdrehsicher an bspw. dem Motorgehäuse festlegbar ist, so dass eine Verbindung des Nockenwellenanschlusselements in einer durch die Rasteinheit festgelegten Position nur in der Ausrichtposition erfolgen kann. Besonders bevorzugt ist hierfür, das Nockenwellenanschlusselement in Verbindungsbereich mit der Nockenwelle mit einer Anschlusskontur versehen, die derart ausgebildet ist, dass das Nockenwellenanschlusselement bei einem gegenüber der Nockenwelle über die Befestigungsvorrichtung festgelegten Grundkörper nur in einer vorgegebenen Drehlage mit der Nockenwelle verbindbar ist. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird eine fehlerbehaftete optische Ausrichtung der Nockenwelle an entsprechenden Markierungen durch einen Nutzer überflüssig. Die Ausrichtung der Nockenwelle erfolgt allein über das in einer vorbestimmten Position über die Befestigungsvorrichtung festgelegte Nockenwelleneinstellwerkzeug, welches über den Grundkörper in seiner Position gesichert ist.
Ausgehend von der durch die Rasteinheit festgelegten Position des Drehwinkelanschlusselements kann dann an der Drehwinkelerfassungseinheit nach Lösen der Rasteinheit und erfolgender Verdrehung der Kurbelwelle um zwei Umdrehungen in komfortabler Weise an der Drehwinkelerfassungseinheit festgestellt werden, ob die Nockenwelle in der Ausgangsdrehlage angeordnet ist. Bevorzugt wird hierzu an der Drehwinkelerfassungseinheit die Skalierung bspw. auf 0° gesetzt, um so eine einfache Ablesung zu ermöglichen.
Die Ausgestaltung der Rasteinheit ist grundsätzlich frei wählbar. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Rasteinheit einen Rastkörper aufweist, der korrespondierend zu einer an dem Nockenwellenanschlusselement angeordneten Rastmarke ausgebildet ist. Eine entsprechende Ausgestaltung der Rasteinheit ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige Arretierung des Nockenwellenanschlusselements an dem Grundkörper in einer vorbestimmten Position, wobei der dadurch hergestellte Formschluss in Umfangsrichtung eine besonders zuverlässige Lagesicherung bewirkt.
Besonders vorteilhafter Weise ist dabei zudem vorgesehen, dass der Rastkörper, bevorzugt ein Raststift, in Richtung auf das Nockenwellenanschlusselement vorgespannt ist, so dass gewährleistet wird, dass in der eingestellten Position das Nockenwellenanschlusselement zuverlässig an dem Grundkörper fixiert ist. Zur Herstellung der Vorspannung können dabei grundsätzlich beliebige Elemente verwendet werden, bspw. eine Schraubendruckfeder, welche einenends an dem Rastkörper und anderenends an einem Widerlager anliegt. Bei einer Vorspannung des Raststifts besteht zudem die Möglichkeit, die Rasteinheit derart auszugestalten, dass der Rastkörper, bevorzugt ein Raststift, in einer Außereingriffslage entgegen der Vorspannung fixiert ist, so dass das Nockenwellenanschlusselement dann unbeeinflusst durch den Rastkörper gegenüber dem Grundkörper verdreht werden kann.
Das weitergebildete Nockenwelleneinstellwerkzeug erlaubt es über den Anschlussabschnitt und das damit verbindbare Betätigungselement die Nockenwelle ggf. gegenüber dem Nockenwellenrad auszurichten bzw. festgestellte Toleranzen zu kompensieren. Im Falle einer festgestellten Abweichung der Nockenwelle von der Soll-Drehlage kann - wie vorstehend dargestellt - die Nockenwelle entgegen der festgestellten Winkelabweichung von dem Sollwert verdreht und in dieser Position dann wieder mit dem Nockenwellenrad verbunden werden. Die Arretierung der Nockenwelle in der Kompensationsposition vor deren Verbindung mit dem Nockenwellenrad kann dabei ebenfalls manuell über das Betätigungswerkzeug erfolgen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Nockenwelleneinstellwerkzeug eine Blockiereinheit aufweist, die zur Festlegung des Nockenwellenanschlusselements gegenüber dem Grundkörper in Umfangsrichtung des Nockenwellenanschlusselements ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Blockiereinheit dabei zur kraftschlüssigen Arretierung des Nockenwellenanschlusselements ausgebildet. Die Blockiereinheit ermöglicht es, die Nockenwelle in ihrer eingestellten Position an dem Grundkörper zu fixieren, so dass hieran anschließend die Nockenwelle in komfortabler Weise mit dem Nockenwellenrad fest verbunden werden kann. Auf eine fehlerbehaftete manuelle Fixierung der Nockenwelle über bspw. das Betätigungselement kann in diesem Fall verzichtet werden, so dass mit besonders hoher Genauigkeit eine exakte Positionierung der Nockenwelle erfolgen kann.
Die Ausgestaltung der Blockiereinheit kann dabei grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen im Falle einer vorteilhafterweise vorgesehenen kraftschlüssigen Arretierung kann dies bspw. durch ein in Richtung auf das Nockenwellenanschlusselement verlagerbares Bremselement erfolgen. Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Blockiereinheit einen koaxial zum Nockenwellenanschlusselement angeordneten Klemmring aufweist, dessen auf das Nockenwellenanschlusselement wirkende Klemmkraft mittels eines mit dem Klemmring in Eingriff befindlichen Spannbolzen einstellbar ist, der an dem Grundkörper verstellbar gelagert ist.
Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung umgreift ein Klemmring das Nockenwellenanschlusselement koaxial, wobei durch die Öffnungsweite des Klemmrings die Klemmkraft in komfortabler Weise eingestellt werden kann. Hierzu dient der Spannbolzen, welcher mit dem Klemmring in Eingriff befindlich ist und verdrehbar an dem Grundkörper gelagert ist.
Die Drehwinkelerfassungseinheit dient zur exakten Feststellung des Verdrehwinkels/der Drehlage des Nockenwellenanschlusselements gegenüber dem Grundkörper, so dass eine exakte Prüfung bzw. Ausrichtung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwellenposition vorgenommen werden kann. Die Ausgestaltung der Drehwinkelerfassungseinheit ist dabei grundsätzlich frei wählbar. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist diese lösbar mit dem Nockenwellenanschlusselement bzw. Grundkörper verbunden. Eine lösbare Verbindung ermöglicht die Verwendung einer einzigen Drehwinkelerfassungseinheit an unterschiedlichen Nockenwelleneinstellwerkzeugen, welche an unterschiedliche Motoren und Motorentypen angepasst sind. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung kann somit das Nockenwelleneinstellwerkzeug besonders kostengünstig hergestellt werden bzw. eine einzige Drehwinkelerfassungseinheit mit unterschiedlichen Grundkörpern kombiniert werden, so dass auf die Anschaffung von teuren Drehwinkelerfassungseinheiten für die fahrzeugspezifischen Nockenwelleneinstellwerkzeuge, welche jeweils an die Nockenwellen angepasste Nockenwellenanschlusselemente und entsprechende Grundkörper zur Ausrichtung des Grundkörpers aufweisen, verzichtet werden kann.
Die Ausgestaltung der Verbindung der Drehwinkelerfassungseinheit mit dem Nockenwellenanschlusselement bzw. dem Grundkörper kann dabei grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehwinkelerfassungseinheit einen Grundträger aufweist, der zwischen einer Entnahmeposition und einer Betriebsposition verstellbar, bevorzugt verdrehbar mit dem Grundkörper, insbesondere mit einem an dem Grundkörper angeordneten Aufnahmeelement verbunden ist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung wird die Drehwinkelerfassungseinheit an dem Grundkörper bzw. an dem an dem Grundkörper angeordneten Aufnahmeelement festgelegt, wobei eine Festlegung durch eine Verstellung eines Grundträgers der Drehwinkelerfassungseinheit in die Betriebsposition erfolgt. Bei einer bevorzugten Verdrehung zwischen der Entnahme- und Betriebsposition erfolgt die Verstellung nach Art eines Bajonettverschlusses. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine zuverlässige Fixierung der Drehwinkelerfassungseinheit an dem Grundkörper, so dass in zuverlässiger Weise eine Prüfung bzw. Einstellung des Verdrehwinkels der Nockenwelle vorgenommen werden kann. Gleichzeitig kann im Bedarfsfall die Drehwinkelerfassungseinheit in einfacher und komfortabler Weise von dem Grundkörper entfernt werden, wobei hierzu der Grundträger aus der Betriebsposition in die Entnahmeposition verdreht und dann von dem Grundkörper bzw. von dem an dem Grundkörper angeordneten Aufnahmeelement abgehoben werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Aufnahmeöffnung aufweist, die zur verdrehsicheren und lösbaren Anordnung der Drehwinkelerfassungseinheit ausgebildet ist.
Die Verwendung einer Aufnahmeöffnung an dem Grundkörper gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung hat eine koaxiale Anordnung des Grundkörpers gegenüber der Drehwinkelerfassungseinheit zur Folge. Diese lässt sich somit in einfacher Weise mit dem Grundkörper verbinden und auch wieder von dem Grundkörper entfernen, sodass die Drehwinkelerfassungseinheit an unterschiedlichen Grundkörpern, welche an unterschiedliche Motoren angepasst sind, verwendet werden kann. Die Anordnung der Drehwinkelerfassungseinheit in einer Aufnahmeöffnung des Grundkörpers zeichnet sich dabei durch ihre besonders hohe Lagesicherung und somit durch eine besonders hohe Einstellgenauigkeit aus.
Die Lagesicherung der Drehwinkelerfassungseinheit in der Aufnahmeöffnung des Grundkörpers kann dabei grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, sodass eine zuverlässige Erfassung der Drehwinkel erfolgen kann. Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Drehwinkelerfassungseinheit einen radial vorstehenden Vorsprung und die Aufnahmeöffnung an ihrem Umfang eine korrespondierend ausgebildete Aussparung aufweist. Diese Ausgestaltung der Erfindung gewährleistet eine einfache und zuverlässige Anordnung der austauschbaren Drehwinkelerfassungseinheit an dem Grundkörper. Durch die Verwendung der Vorsprünge an der Drehwinkelerfassungseinheit und korrespondierenden Aussparung an der Aufnahmeöffnung wird eine wiederholbare Positioniergenauigkeit der Drehwinkelerfassungseinheit an dem Grundkörper gewährleistet, wobei die Aussparungen und die Vorsprünge bspw. auch in Einschubrichtung konisch ausgestaltet sein können, um eine besonders exakte Positionierung zu gewährleisten. Die wiederholbare Positionierung der Drehwinkelerfassungseinheit an den Grundkörper in immer der gleichen Lage, gewährleistet auch, dass eine einmal an den Grundkörper ausgerichtete und kalibrierte Drehwinkelerfassungseinheit hier auch keiner erneuten Kalibrierung - bspw. Festlegung der Position der Nockenwellenanschlusselemente - unterzogen werden muss. Nach der erneuten Montage der Drehwinkelerfassungseinheit ist diese einschließlich des Nockenwellenanschlusselements immer gleichbleibend ausgerichtet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine in die Aufnahmeöffnung hineinreichende Arretierungsvorrichtung und/oder die Aufnahmeöffnung ein Innengewinde zur Aufnahme eines Lagesicherungselements aufweist.
Alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen verdrehsicheren Anordnung der Drehwinkelerfassungseinheit über radial vorstehende Vorsprünge, welche in korrespondierend ausgebildeten Aussparungen an dem Grundkörper eingreifen, ist nach dieser Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass an dem Grundkörper eine Arretierungsvorrichtung vorgesehen ist, welche in die Aufnahmeöffnung hineinreicht und dort in der angeordneten Position der Drehwinkelerfassungseinheit in der Aufnahmeöffnung diese an dem Grundkörper arretiert. Die Arretierungsvorrichtung kann dabei derart ausgestaltet sein, dass sie sowohl eine Lagesicherung der Drehwinkelerfassungseinheit in Umfangsrichtung als auch in Längsachsenrichtung bewirkt. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung die Aufnahmeöffnung auch ein Innengewinde zur Aufnahme eines Lagesicherungselements aufweisen, wobei dieses bspw. durch eine ringförmige Scheibe gebildet sein kann, welche in die Aufnahmeöffnung eingeschraubt wird, wenn die Drehwinkelerfassungseinheit in der Aufnahmeöffnung angeordnet ist, sodass durch die Sicherungsscheibe eine axiale Sicherung der Drehwinkelerfassungseinheit in der Aufnahmeöffnung erfolgt.
Zur Verbindung der Drehwinkelerfassungseinheit mit dem Nockenwellenanschlusselement sind grundsätzlich beliebige Ausgestaltungen möglich, welche eine exakte Erfassung des Verdrehwinkels/ der Drehlage des Nockenwellenanschlusselements ermöglichen. Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Nockenwellenanschlusselement eine Anschlussstiftaufnahme zur koaxialen Anordnung an einem Anschlussstift der Drehwinkelerfassungseinheit aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung weist das Nockenwellenanschlusselement eine zentrale Öffnung auf, welche zur verdrehsicheren Anordnung eines Anschlussstifts der Drehwinkelerfassungseinheit ausgebildet ist, so dass Verdrehbewegungen des Nockenwellenanschlusselements eine Verdrehung des Anschlussstifts bewirken. Eine Übertragung des Drehmoments kann dabei bspw. durch eine vieleckige Ausgestaltung des Anschlussstifts und der Anschlussstiftaufnahme erfolgen. Alternativ kann die Anschlussstiftaufnahme auch mit einer Federhülse versehen sein, welche eine kraftschlüssige Verbindung des in der Anschlussöffnung angeordneten Anschlussstifts gewährleistet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Anschlusselement der Drehwinkelerfassungseinheit zur axialen Aufnahme des Nockenwellenanschlusselements eine Anschlussöffnung aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung weist die Drehwinkelerfassungseinheit ein Anschlusselement mit einer Anschlussöffnung auf. Die Anschlussöffnung erlaubt eine axiale Aufnahme des Nockenwellenanschlusselements, sodass die Anschlussöffnung sowie die das Anschlusselement mit der Anschlussöffnung umgebene Drehwinkelerfassungseinheit koaxial zu dem Anschlusselement angeordnet ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung erlaubt einen einfachen Austausch des Nockenwellenanschlusselements, wobei dieses lediglich aus der Anschlussöffnung heraus- bzw. in diese hineingeschoben werden muss.
Eine Lagesicherung des Nockenwellenanschlusselements in der Anschlussöffnung kann dabei grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Nockenwellenanschlusselement einen konischen Verlauf und die Anschlussöffnung einen korrespondierenden Verlauf aufweist. Eine entsprechende Ausgestaltung von Nockenwellenanschlusselement und Anschlussöffnung erlaubt eine spielfreie Anordnung des Nockenwellenanschlusselements in der Anschlussöffnung und damit an der Drehwinkelerfassungseinheit. Messungenauigkeiten aufgrund von Winkelabweichungen, die durch ein mögliches Spiel zwischen der Anschlussöffnung und den Nockenwellenanschlusselementen entstehen können, wird durch diese Ausgestaltung in besonders zuverlässiger Weise vorgebeugt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Blockiereinheit in die Drehwinkelerfassungseinheit integriert ist. Die Blockiereinheit, welche eine Festlegung einer mit dem Nockenwellenanschlusselement verbundenen Nockenwelle in jeder beliebigen Winkellage erlaubt, ist gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung in die Drehwinkelerfassungseinheit integriert, sodass der Grundkörper in seiner Ausgestaltung weiter vereinfacht wird. Gleichzeitig wird die Drehwinkelerfassungseinheit so ausgestaltet, dass diese sämtliche für die Einstellung der Nockenwelle notwendigen Funktion besitzt. Dies ermöglicht die einfache Verwendung der Drehwinkelerfassungseinheit in verschiedenen an unterschiedliche Motortypen angepasste Grundkörper, welche die Drehwinkelerfassungseinheit in vorgegebener Weise gegenüber der Nockenwelle ausrichtet.
Die Drehwinkelerfassungseinheiten sind dabei vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass diese einmalig an dem Grundträger kalibriert werden, sodass bei einer erneuten Anordnung der Drehwinkelerfassungseinheit an dem Grundträger das Nockenwellenanschlusselement bspw. in immer der gleichen Position in der 0°-Position befindlich ist. Auf eine weitere manuelle Ausrichtung des Nockenwellenanschlusselements gegenüber dem Grundträger kann bei einer wiederholbaren, gleichbleibenden Ausrichtung der Drehwinkelerfassungseinheit an dem Grundträger somit verzichtet werden.
Die Ausgestaltung der Drehwinkelerfassungseinheit zur Anzeige des Verdrehwinkels des Nockenwellenanschlusselements bzw. der mit dem Nockenwellenanschlusselement verbundenen Nockenwelle kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehwinkelerfassungseinheit mit einer Digitalanzeige gekoppelt ist. Die Verwendung einer Digitalanzeige ermöglicht eine sehr exakte Darstellung des Verdrehwinkels des Nockenwellenanschlusselements gegenüber dem Grundkörper und somit zur Feststellung und Festlegung der Drehlage der mit dem Nockenwellenanschlusselement verbundenen Nockenwelle. Auch ermöglicht die gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung vorgesehene Ausgestaltung eine einfache Rückstellung der Winkelposition auf einen Ausgangswinkel, bevorzugt 0°, so dass eine besonders einfache und komfortable Nutzung des Nockenwelleneinstellwerkzeugs möglich ist.
Eine Verbindung der Nockenwelle mit dem Nockenwellenanschlusselement erfolgt über entsprechende Konturen, die eine verdrehfeste Verbindung von Nockenwelle und Nockenwellenanschlusselement ermöglichen. Bevorzugt sind diese Konturen an den Stirnseiten von Nockenwelle und Nockenwellenanschlusselement angeordnet, sodass diese durch eine einfache axiale Verlagerung miteinander in Eingriff gebracht werden können.
Im Falle von Nockenwellen, welche bspw. keine stirnseitige Anschlusskontur aufweisen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Anschlussadapter vorgesehen, welcher einerseits an der Nockenwelle und andererseits an dem Nockenwellenanschlusselement verdrehfest anordbar ist. Die Verwendung eines Anschlussadapters ermöglicht es, ohne den Austausch bzw. die Herstellung spezieller Nockenwellenanschlusselemente standardisierte Nockenwellenanschlusselemente zu verwenden, wobei der Adapter aufgrund seiner Anpassung an einen Anschlussabschnitt der Nockenwelle eine verdrehfeste Verbindung mit dem Nockenwellenanschlusselement herstellt. Die Verwendung eines Anschlussadapters zeichnet sich dabei durch die geringeren Herstellungskosten aus, sodass insgesamt das Nockenwelleneinstellwerkzeug kostengünstig vielfältig einsetzbar ist.
Die Ausgestaltung der Verbindung des Anschlussadapters mit der Nockenwelle ist grundsätzlich frei wählbar. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Anschlussadapter eine einstellbare Keilverbindung zur verdrehfesten Verbindung mit der Nockenwelle aufweist.
Die Verwendung einer Keilverbindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass durch eine Verlagerung zweier Keilflächen zueinander in einfacher sowie zuverlässiger Weise eine verdrehfeste Verbindung zwischen dem Anschlussadapter und der Nockenwelle hergestellt werden kann. Gleichzeitig ermöglicht die Keilverbindung auch ein einfaches Lösen, sodass der Anschlussadapter im Bedarfsfall auch wieder einfach von einem Nockenwellenanschlussabschnitt der Nockenwelle entfernt werden kann. Unter einer Keilverbindung wird dabei im Rahmen der Erfindung eine solche Verbindung verstanden, bei der zwei Keilfläche zweier Keile zueinander verlagerbar sind, wodurch eine radial auf die Nockenwelle wirkende Klemmkraft erzeugt werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der Anschlussadapter an seiner der Nockenwelle zugewandten Seite Haltemagnete aufweist. Die Verwendung eines oder mehrerer Haltemagnete gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung ermöglicht eine einfache Vorjustierung bzw. Anordnung des Anschlussadapters an der Nockenwelle. Durch die Vorjustierung wird eine anschließende Festlegung des Anschlussadapters erleichtert, wobei die Haltemagnete ein Abrutschen des Nockenwelleneinstellwerkzeugs von der Nockenwelle in besonders zuverlässiger Weise verhindern.
Das erfindungsgemäße Nockenwelleneinstellwerkzeug ermöglicht in seiner durch die Befestigungsvorrichtung festgelegten Position eine exakte Justierung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle des Motors. Zur Ausrichtung von Motoren mit zwei achsparallel zueinander angeordneten Nockenwellen wird nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug vorgeschlagen, das zur Ausrichtung zweier achsparallel angeordneten Nockenwellen gegenüber jeweils einem Nockenrad mit zwei an einem gemeinsamen Grundkörper ausgebildeten Nockenwelleneinstellwerkzeugen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist, wobei die Nockenwellenanschlusselemente achsparallel zueinander angeordnet sind und der Grundkörper eine gemeinsame Befestigungsvorrichtung aufweist.
Das Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug weist demgemäß zwei Nockenwelleneinstellwerkzeuge auf, wobei die beiden achsparallel angeordneten Nockenwellenanschlusselemente an einem gemeinsamen Grundkörper verdrehbar gelagert sind. Darüber hinaus weist das Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug eine einzige Befestigungsvorrichtung auf, mittels der der gemeinsame Grundkörper gegenüber den mit den Nockenwellenanschlusselementen verbindbaren Nockenwellen in axialer und radialer Richtung festgelegt ist. Das Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug ermöglicht somit auch die Einstellung von Kraftfahrzeugmotoren mit zwei Nockenwellen, wobei diese zum Betrieb des Motors jeweils gegenüber der Kurbelwelle wie auch zueinander ausgerichtet sein müssen. Das Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug erlaubt deren Ausrichtung in komfortabler Weise mit einem einzigen Werkzeug, das analog zu dem vorstehend beschriebenen Nockenwelleneinstellwerkzeug aus- und weitergebildet sein kann.
Die Prüfung bzw. Ausrichtung der Nockenwellen erfolgt in analoger Weise zu dem Nockenwelleneinstellwerkzeug, wobei nach einer Verdrehung der Kurbelwelle um 720° die jeweilige Drehlage der Nockenwellen an den einzelnen, den Nockenwellenanschlusselementen zugeordneten Drehwinkelerfassungseinheiten angezeigt werden.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die achsparallel zueinander angeordneten Nockenwellenanschlusselemente in ihren Verbindungsbereichen voneinander abweichende Anschlusskonturen auf. Diese Ausgestaltung der Erfindung gewährleistet, dass das Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug in vorbestimmter Weise an den einzustellenden Nockenwellen angeordnet wird. Ein Vertauschen der Anordnung kann aufgrund der abweichenden Anschlusskonturen verhindert werden, wobei die Nockenwellen mit entsprechend den Anschlusskonturen ausgebildeten Kopplungsbereichen versehen sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines als Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug ausgebildeten Nockeneinstellwerkzeugs;
Fig. 2: eine weitere perspektivische Ansicht des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 3: eine Explosionsdarstellung des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht eines ersten Nockenwellenanschlusselements des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 4a: eine Explosionsdarstellung des ersten Nockenwellenanschlusselements von Fig. 4;
Fig. 5: eine perspektivische Ansicht eines zweiten Nockenwellenanschlusselements des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 5a: eine Explosionsdarstellung des zweiten Nockenwellenanschlusselements von Fig. 5;
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht einer Drehwinkelerfassungseinheit des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 6a: eine Explosionsdarstellung der Drehwinkelerfassungseinheit von Fig. 6;
Fig. 7: eine Rasteinheit des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 7a: eine Explosionsdarstellung der Rasteinheit von Fig. 7;
Fig. 8a: eine erste perspektive Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines als Doppelnockeneinstellwerkzeug ausgebildeten Nockenwelleneinstellwerkzeugs;
Fig. 8b: eine zweite perspektivische Ansicht des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs von Fig. 8a;
Fig. 8c: eine Explosionsdarstellung des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs von Fig. 8a;
Fig. 9: eine perspektivische Ansicht einer Drehwinkelerfassungseinheit des Doppelnockeneinstellwerkzeugs von Fig. 8a;
Fig. 9a: eine Explosionsdarstellung der Drehwinkelerfassungseinheit von Fig. 9;
Fig. 10a: eine erste perspektivische Ansicht eines Anschlussadapters;
Fig. 10b: eine zweite perspektivische Ansicht des Anschlussadapters von Fig. 10a und
Fig. 10c: eine Explosionsdarstellung des Anschlussadapters von Fig. 10a und 10b.

In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines als Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug 1a ausgebildetes Nockenwelleneinstellwerkzeug in perspektivischen Ansichten dargestellt. Das Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug 1a weist einen Grundkörper 2a auf, welcher zur Aufnahme von zwei achsparallel angeordneten Nockenwellenanschlusselementen 3a, 3b ausgebildet ist.
Die Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b sind in zwei Aufnahmen 20a, 20b des Grundkörpers 2a um ihre Längsachse verdrehbar gelagert. Zur verdrehfesten Verbindung mit zwei achsparallel angeordneten, hier nicht dargestellten Nockenwellen weisen die Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b stirnseitig angeordnete Anschlusskonturen 4a, 4b auf, welche mit entsprechend ausgebildeten Stirnseiten der hier nicht dargestellten Nockenwellen in Eingriff bringbar sind und somit eine verdrehfeste Verbindung der Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b mit den Nockenwellen ermöglichen.
Zur ortsfesten Anordnung des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1a relativ gegenüber den einzustellenden Nockenwellen, so dass der Grundkörper 2a sowohl in axialer Richtung der Nockenwellen als auch in deren radialer Richtung gegenüber den Nockenwellen fixiert ist, ist an dem Grundkörper 2a ein Positionierzapfen 6 angeordnet. Dieser befindet sich in der montierten Position des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1a an einem Kraftfahrzeugmotor mit einer entsprechenden Aufnahme an einem hier nicht dargestellten Motorgehäuse in Eingriff. Der Positionierzapfen 6 ist dabei über einen Spannstift 7, welcher in eine Spannstiftaufnahme 10 an dem Grundkörper 2a eingreift, verdrehfest an dem Grundkörper 2a gelagert. Eine sich durch eine Durchgangsöffnung 9 an dem Grundkörper 2a erstreckende Befestigungsschraube 11 ist in eine Gewindebohrung 8 des Positionierzapfens 6 eingeschraubt und dient zu dessen Lagesicherung an dem Grundkörper 2a. Der Positionierzapfen 6 bildet damit eine Befestigungsvorrichtung 5 zur Lagesicherung des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1a an dem einzustellenden Kraftfahrzeugmotor. (vgl. Figur 3)
An ihren den Anschlusskonturen 4a, 4b abgewandten Enden weisen die Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b jeweils eine Anschlussstiftaufnahme 35 auf, innerhalb derer eine Toleranzhülse 44 mittels eines ringförmigen Deckels 45 gesichert ist. Die Anschlussstiftaufnahme 35 dient zur verdrehfesten Aufnahme eines Anschlussstifts 34 einer Drehwinkelerfassungseinheit 31a, mittels derer eine Verdrehung bzw. die Drehlage des Nockenwellenanschlusselements 3a, 3b und damit der mit den Nockenwellenanschlusselementen 3a, 3b verbundenen Nockenwellen erfasst werden kann. (vgl. Figur 4, 4a, 5, 5a)
Die Drehwinkelerfassungseinheiten 31a sind dabei lösbar mit einem Aufnahmeelement 28 verbunden, welches über Bajonettstifte 30 und eine Innensechskantschraube 29 mit dem Grundkörper 2a verschraubt ist. In der Verbindungsposition des Aufnahmeelements 28 an dem Grundkörper 2a stehen die Bajonettstifte 30 von der Oberfläche des Aufnahmeelements 28 in axialer Richtung vor und ermöglichen so eine bajonettartige Anordnung eines Grundträgers 41 der Drehwinkelerfassungseinheit 31a, wobei der Grundträger 41 hierzu langlochartige Aufnahmen 32 für die Bajonettstifte 30 aufweist, wobei aufgrund des sich in Umfangsrichtung verändernden Durchmesser der Aufnahmen 32 durch eine Verdrehung nach Art eines Bajonettverschlusses eine axiale Sicherung des Grundträgers 41 an dem Aufnahmeelement 28 erfolgt. Der über Sechskantschrauben 46 mit dem Drehwinkelsensor 33a verschraubte Grundträger 41, wobei die Sechskantschrauben 46 in Gewindebohrungen 48 an dem Drehwinkelsensor 33a eingreifen, weist darüber hinaus in Richtung auf das Aufnahmeelement 28 vorstehende Druckstücke 42 auf, welche in der montierten Lage der Drehwinkelerfassungseinheit 31a den Grundträger 41 in axialer Richtung gegenüber dem Aufnahmeelement 28 verspannen. Eine Übertragung des ermittelten Drehwinkels des Anschlussstifts 49 erfolgt über eine Signalleitung 43, die mit einer hier nicht dargestellten digitalen Anzeige verbunden ist. (vgl. Figur 6, 6a)
Koaxial zu den Nockenwellenanschlusselementen 3a, 3b angeordnete Gleitlager 21, 23, die an entsprechend ausgebildeten Gleitlageraufnahmeabschnitten 24a, 24b, 50a, 50b angeordnet sind, gewährleisten eine zuverlässige Verdrehung der Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b in den Aufnahmen 20a, 20b. Zur Festlegung der Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b in einer vorbestimmten Drehlage gegenüber dem Grundkörper 2a sind an dem Grundkörper 2 zwei den Nockenwellenanschlusselementen 3a, 3b zugeordnete Rasteinheiten 16a, 16b angeordnet. Die Rasteinheiten 16a, 16b weisen dabei eine in einer Rasteinheitaufnahme 18a, 18b des Grundkörpers 2a angeordnete Führungsbuchse 38 auf, innerhalb derer ein Rastbolzen 36 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Rastbolzen 36 ist dabei in Richtung auf eine Rastierungsposition vorgespannt, wobei hierzu eine Schraubendruckfeder 37 vorgesehen ist, die einenends an dem Rastbolzen 36 und anderenends an der Führungsbuchse 38 abgestützt ist. Zur axialen Verlagerung des Rastbolzens 36 entgegen der durch die Schraubendruckfeder 37 erzeugten Vorspannung dient ein mit dem Rastbolzen 36 an dem dem rastierenden Ende gegenüberliegenden Ende verbundener Knauf 40, welcher an der Führungsbuchse 38 über einen Zylinderstift 39 axial verlagerbar angeordnet ist. (vgl. Figur 7, 7a)
Die Rastbolzen 36 greifen in einer vorbestimmten Drehlage der Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b in Rastmarken 22 an der Umfangsfläche der Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b ein und arretieren damit diese in deren Umfangsrichtung. Zur Verdrehung der Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b werden die Rastbolzen 36 über den Knauf 40 entgegen der durch die Schraubendruckfeder 37 aufgebrachten Federkraft axial verschoben, so dass der Rastbolzen 36 mit der Rastmarke 22 außer Eingriff gelangt.
Neben der Rasteinheit 16a, 16b weist das Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug 1a den beiden Nockenwellenanschlusselementen 3a, 3b zugeordnete Blockiereinheiten auf, welche jeweils einen Klemmring 27 aufweisen, der koaxial an einem Klemmringabschnitt 25a, 25b der Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b angeordnet ist. Die Klemmringe 27 sind mit Spannbolzen 17 in Eingriff befindlich, die sich durch Spannbolzenaufnahmen 19a, 19b an dem Grundkörper 2a erstrecken. Über die Spannbolzen 17 kann die Öffnungsweite der Klemmringe 27 und damit deren auf die Klemmringabschnitte 25a, 25b wirkende Klemmkraft eingestellt werden.
Zur drehbaren Anordnung einer Hülse 12 achsparallel zum Positionierzapfen 6 weist der Grundkörper 2a eine Durchgangsöffnung 15 auf, der zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 14 dient, an der koaxial die Hülse 12a angeordnet und in axialer Richtung mittels eines Sicherungsrings 13 gehalten ist.
Das Doppelnockeneinstellwerkzeug 1a wird in der Weise genutzt, dass es über die Anschlusskonturen 4a, 4b stirnseitig mit den einzustellenden bzw. zu überprüfenden Nockenwellen verdrehfest verbunden wird. Eine Arretierung des Doppelnockeneinstellwerkzeugs 1a an dem Motor erfolgt über den Positionierzapfen 6, welcher an einer entsprechenden, hier nicht dargestellten Aufnahme am Motorgehäuse angeordnet ist und so die Position des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1a gegenüber den zu überprüfenden Nockenwellen in axialer und radialer Richtung sichert.
Der Position der Nockenwellen zugeordnet ist eine entsprechende Position der Kurbelwelle, wobei die Nockenwellen über jeweils ein Nockenwellenrad und die Kurbelwelle über ein Kurbelwellenrad über einen gemeinsamen Riemen miteinander verbunden sind. Nach Lösung der durch die Rasteinheiten 16a, 16b und vorheriger Zurückstellung der Drehwinkelerfassungseinheiten auf bspw. 0° erfolgt eine Verdrehung der Kurbelwelle per Hand, wobei diese um zwei Umdrehungen verdreht wird, was einer Umdrehung der zu prüfenden Nockenwellen entspricht. Nach erfolgter Verdrehung der Kurbelwelle kann an den Drehwinkelerfassungseinheiten überprüft werden, ob die Nockenwellen um die zugeordneten 360° verdreht wurden und wieder in der Ausgangsdrehlage angeordnet sind. Sollte dies nicht der Fall sein, so kann an den Drehwinkelerfassungseinheiten 31a eine positive bzw. negative Winkelabweichung abgelesen werden. Der Betrag der Winkelabweichung kann dann dadurch kompensiert werden, dass die Nockenwelle um den entsprechenden Winkelbetrag in entgegengesetzter Richtung gegenüber den jeweiligen Nockenwellenrädern verdreht wird, wobei hierzu die Verbindung zwischen dem Nockenwellenrad und der Nockenwelle gelockert wird.
Eine Verdrehung der Nockenwelle um den entsprechend erforderlichen Betrag erfolgt dabei über ein Betätigungswerkzeug, bspw. einen Sechskantschlüssel, welcher mit einem entsprechend ausgebildeten Anschlussabschnitt 26a, 26b an den Nockenwellenanschlusselementen 3a, 3b in Eingriff gebracht werden kann. Durch eine Verdrehung der mit den Nockenwellen verbundenen Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b kann dann die Nockenwelle um den erforderlichen Betrag verdreht werden. Hiernach erfolgt eine Festlegung der eingestellten Position der Nockenwelle über die Blockiereinheit, wobei hierzu durch die Spannbolzen 17 die Klemmringe 27 an den Klemmringabschnitten 25a, 25b festgeklemmt werden, so dass die Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b gegenüber dem Grundkörper 2 arretiert sind. In dieser Position erfolgt eine erneute Festlegung der Nockenwellenräder an der Nockenwelle, so dass in deren Anschluss in analoger Weise eine erneute Überprüfung der Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle durchgeführt werden kann. Dieser Einstellvorgang kann wiederholt werden, bis die Nockenwelle nach der zweifachen Verdrehung der Kurbelwelle wieder in der Ausgangsdrehlage angeordnet ist, bzw. nur eine tolerierbare Abweichung vorliegt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines als Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug 1b ausgebildeten Nockenwelleneinstellwerkzeugs ist in den Figuren 8a und 8b in einer perspektivischen Ansicht sowie in der Figur 8c in einer Explosionsdarstellung abgebildet. Die grundsätzliche Funktionsweise des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1b entspricht dabei der Funktionsweise des vorstehend dargestellten Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1a. Ein wesentlicher Unterschied des in den Figuren 8a bis 8c dargestellten Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1b gegenüber dem vorstehend beschriebenen Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug 1a besteht in der Ausgestaltung und Anordnung der Drehwinkelerfassungseinheit 31b.
Die zweite Ausführungsform des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1b weist einen Grundkörper 2b auf, welcher zwei achsparallel zu einander angeordnete Aufnahmeöffnungen 54 zur Anordnung der Drehwinkelerfassungseinheiten 31b aufweist. Die Aufnahmeöffnungen 54 sind dabei zur lösbaren und spielfreien Aufnahme der Drehwinkelerfassungseinheiten 31b ausgebildet, wobei die Drehwinkelerfassungseinheiten 31b zur verdrehsicheren Anordnung in den Aufnahmeöffnungen 54 von einem Gehäuse 51 der Drehwinkelerfassungseinrichtungen 31b radial vorstehende Vorsprünge 55 aufweisen, welche in ihrer Einbaulage an dem Grundkörper 2b in entsprechenden Aussparungen 56 angeordnet sind.
Über die Positionierung der Drehwinkelerfassungseinheiten 31b in den Aufnahmeöffnungen 54 erfolgt eine Ausrichtung der Drehwinkelerfassungseinheiten 31b sowie der an diesen auswechselbar anordbaren Nockenwellenanschlusselementen 3c gegenüber dem an den jeweiligen Motortyp angepassten Grundkörper 2b. Hierdurch ist auch das Nockenwellenanschlusselement 3c mit seiner an die Nockenwelle angepassten Anschlusskontur 4c gegenüber dem Grundkörper 2b in seiner Winkelposition exakt ausgerichtet, d.h. eine vorgegebene Null-Grad-Position wird durch die immer gleiche Position des Nockenwellenanschlusselements 3c gegenüber dem Grundkörper 2d gewährleistet.
Zur verdrehsicheren Anordnung des Nockenwellenanschlusselements 3c in einer Anschlussöffnung 58 eines drehbaren Anschlusselements 57 der Drehwinkelerfassungseinheit 31b weist das Nockenwellenanschlusselement 3c einen radial vorstehenden Bolzen 63 auf, welcher in entsprechend ausgebildete Nuten 64 des Anschlusselements 57 eingreift. Das Nockenwellenanschlusselement 3c kann dabei, ebenso wie der Verlauf der Nuten, konisch ausgebildet sein, um so zuverlässig eine spielfreie und verdrehsichere Anordnung des Nockenwellenanschlusselements 3c in der Anschlussöffnung 58 zu gewährleisten. Zur axialen Lagesicherung der Nockenwellenanschlusselemente 3c kann ferner ein Querstift 59 verwendet werden, welcher in eine Querstiftaufnahme 62 an dem Nockenwellenanschlusselement 3c einschiebbar ist.
Zur Lagesicherung der Drehwinkelerfassungseinheit 31b in der Aufnahmeöffnung 54 an dem Grundkörper 2b dient zum einen eine Arretierungseinheit 52, die über einen Knauf 53 betätigbar ist, wobei ein an dem Knauf 53 angeordneter, in die Aufnahmeöffnung 54 vorstehender Vorsprung mit einer Rastmarke an dem Gehäuse 51 der Drehwinkelerfassungseinheit lösbar in Eingriff bringbar ist, wodurch die Drehwinkelerfassungseinheit ergänzend in Umfangsrichtung und insbesondere in axialer Richtung an dem Grundkörper 2b festgelegt ist.
Eine ergänzende Lagesicherung der Drehwinkelerfassungseinheiten 31b in der Aufnahmeöffnung 54 erfolgt über eine Sicherungsscheibe 16, welche unter Zwischenschaltung eines Gleitrings 61, welcher koaxial zum Nockenwellenanschlusselement 3c angeordnet ist, in ein Innengewinde in die Aufnahmeöffnung 54 einschraubbar ist.
Die in Figur 9 in einer perspektivischen und in Figur 9a in einer Explosionsdarstellung dargestellte Drehwinkelerfassungseinheit 31a weist neben dem Gehäuse 51 mit seinen seitlichen Vorsprüngen 55 vor allem eine Drehwinkelsensoreinheit 33b auf, in welcher das die Anschlussöffnung 58 aufweisende Anschlusselement 57 drehbar gelagert ist. Die Drehwinkelsensoreinheit 33b ist durch eine Schraubverbindung verdrehfest mit dem Gehäuse 51 verbunden.
Darüber hinaus weist das Gehäuse 51 einen Lagerungsabschnitt 68 zur Aufnahme eines Klemmrings 27b auf. Der Lagerungsabschnitt 68 weist dabei einen nach Innen vorstehenden Vorsprung 69 auf, welcher korrespondierend zu einer Ausnehmung 70 an dem Klemmring 27b ausgebildet ist. Über die Verbindung des Vorsprungs 69 in der Ausnehmung 70 erfolgt eine verdrehfeste Lagerung des Klemmrings 27b in dem Lagerungsabschnitt 68 des Gehäuses 51. Der Klemmring 27b weist eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme eines Endabschnitts des Nockenwellenanschlusselements 3c auf. Über den in eine Öffnung 66 an dem Klemmring 27b einschraubbaren Spannbolzen 17, welcher mit einem oberen Abschnitt in einer Spannbolzenaufnahme 65 an dem Gehäuse 51 gelagert ist, kann das Nockenwellenanschlusselement 3c klemmend fixiert und somit gegen Verdrehen gesichert werden. Über den Spannbolzen 17 kann somit eine über das Nockenwellenanschlusselement 3c vorgenommene Einstellung der Nockenwelle fixiert werden.
Eine Kalibrierung der Drehwinkelerfassungseinheit 31b erfolgt einmalig an dem Grundkörper, sodass nach anschließender Demontage und einer späteren erneuten Montage der Drehwinkelerfassungseinheit 31b an dem Grundkörper 2b das Nockenwellenanschlusselement in gleicher Weise gegenüber dem Grundkörper 2b ausgerichtet ist, d.h. die durch die Drehwinkelsensoreinheit 33b angezeigte Winkelposition des Nockenwellenanschlusselements 3c entspricht auch nach einer Demontage und einer erneuten Montage der Drehwinkelposition, die sie bei gleicher Position vorher angezeigt hatte. Eine Leitungsdurchführung 67 dient zur elektrischen Versorgung der Drehwinkelsensoreinheit 33b.
Eine Verbindung des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1b erfolgt analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Doppelnockenwelleneinstellwerkzeugs 1a über die Anschlusskonturen 4c der Nockenwellenanschlusselemente 3c. In Figur 10a, 10b und 10c ist ein Anschlussadapter 72 dargestellt, welcher die Möglichkeit bietet, die Anschlusskonturen 4a, 4b, 4c der Nockenwellenanschlusselemente 3a, 3b, 3c verdrehfest mit solchen Nockenwellen zu verbinden, welche keine entsprechend den Anschlusskonturen 4a, 4b, 4c ausgebildete Anschlussflächen aufweisen. Der Anschlussadapter 72 weist hierzu einen Aufnahmering 79 auf, welcher einerseits mit seiner dem Nockenwellenanschlusselement 3a, 3b, 3c zugewandten Seite eine der Anschlusskontur 4a, 4b, 4c entsprechende Gestalt aufweist, sodass der Anschlussadapter diesseits verdrehfest mit dem Nockenwellenanschlusselement 3a, 3b, 3c verbunden werden kann.
An seiner dem Nockenwellenanschlusselement 3a, 3b, 3c abgewandten Seite weist der Aufnahmering 79 an seinem Umfang eine Keilverbindung 73 auf, welche durch einen Druckkeil 75 und einem Stellkeil 76 gebildet ist, die an dem Aufnahmering 7a gegeneinander verschiebbar gelagert sind. Zur Verstellung von Druckkeil 75 und Stellkeil 76 zueinander dient eine Zapfenschraube 80, welche in eine Gewindeöffnung 82 an dem Aufnahmering 79 gelagert ist und mit einer Kerbe 84 in eine Ausnehmung 83 an dem Stellkeil 76 eingreift. Durch eine Verstellung der Zapfenschraube 80 wird der Stellkeil 76 gegenüber dem Druckkeil 75 verschoben, sodass dieser aus einem Überwurfring 77 mit einem Klemmabschnitt nach Innen vorsteht und auf eine innerhalb des Überwurfrings 77 angeordnete Nockenwelle eine Klemmkraft ausübt.
Zur Lagesicherung des Überwurfrings 77 an dem Aufnahmering 79 dient ein Spannstift 78, welcher in geeignete Öffnungen an dem Überwurfring 77 und dem Aufnahmering 79 einschiebbar ist. Eine Vorbefestigung des Anschlussadapters 72 an der Nockenwelle wird dabei durch Haltemagnete 74 erleichtert, welche in den der Nockenwellen zugewandten Stirnseiten des Aufnahmerings 79 eingesetzt sind. Ein Markierungsstopfen 81 dient zur Markierung der Anschlussadapter.

Bezugszeichenliste

1a, 1b: Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug
2a, 2b: Grundkörper (Gehäuse)
3a, 3b, 3c: Nockenwellenanschlusselement
4a, 4b, 4c: Anschlusskontur
5: Befestigungsvorrichtung
6: Positionierzapfen
7: Spannstift
8: Gewindebohrung
9: Durchgangsöffnung
10: Spannstiftaufnahme
11: Befestigungsschraube (Positionierzapfen)
12a, 12b: Hülse
13: Sicherungsring
14: Befestigungsschraube (Hülse)
15: Durchgangsöffnung
16a, 16b: Rasteinheit
17: Spannbolzen
18a, 18b: Rasteinheitaufnahme
19a, 19b: Spannbolzenaufnahme
20a, 20b: Aufnahme (Nockenwellenanschlusselement)
21: Gleitlager
22: Rastmarke
23: Gleitlager
24a, 24b: Gleitlageraufnahmeabschnitt
25a, 25b: Klemmringabschnitt
26a, 26b: Anschlussabschnitt (Sechskant)

27a, 27b: Klemmring
28: Aufnahmeelement (für Drehwinkelerfassungseinheit)
29: Innensechskantschraube
30: Bajonettstifte
31a, 31b: Drehwinkelerfassungseinheit
32: Aufnahme (Bajonettstifte)
33a, 33b: Drehwinkelsensoreinheit
34: Anschlussstift
35: Anschlussstiftaufnahme
36: Rastbolzen
37: Schraubendruckfeder
38: Führungsbuchse
39: Zylinderstift
40: Knauf
41: Grundträger (Drehwinkelerfassungseinheit)
42: Druckstück (federnd)
43: Signalleitung
44: Toleranzhülse
45: Deckel
46: Sechskantschraube
47: Durchgangsbohrung
48: Gewindebohrung
49: Anschlussstift (Drehwinkelsensor)
50a, 50b: Gleitlageraufnahmeabschnitt
51: Gehäuse (Drehwinkelerfassungseinheit)
52: Arretierungseinheit
53: Knauf
54: Aufnahmeöffnung (für Drehwinkelerfassungseinheit)
55: Vorsprung
56: Aussparung
57: Anschlusselement
58: Anschlussöffnung
59: Querstift

60: Sicherungsscheibe
61: Gleitring
62: Querstiftaufnahme
63: Bolzen
64: Nut
65: Spannbolzenaufnahme
66: Öffnung
67: Leitungsdurchführung
68: Lagerungsabschnitt
69: Vorsprung
70: Ausnehmung
71: Durchgangsöffnung
72: Anschlussadapter
73: Keilverbindung
74: Haltemagnete
75: Druckkeil
76: Stellkeil
77: Überwurfring
78: Spannstift
79: Aufnahmering
80: Zapfenschraube
81: Markierungsstopfen
82: Öffnung
83: Ausnehmung
84: Kerbe

Claims

Nockenwelleneinstellwerkzeug zur Ausrichtung einer Nockenwelle gegenüber einem Nockenwellenrad, mit
- einem verdrehfest mit der Nockenwelle verbindbaren Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b),

- einem zur verdrehbaren Aufnahme des Nockenwellenanschlusselements (3a, 3b) ausgebildeten Grundkörper (2),

- einer Befestigungsvorrichtung (5) zur Festlegung des Grundkörpers (2) gegenüber der mit dem Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b) verbindbaren Nockenwelle in deren axialen und radialen Richtung und

- einer Drehwinkelerfassungseinheit (33) zur Ermittlung des Verdrehwinkels des mit der Nockenwelle verbindbaren Nockenwellenanschlusselements (3a, 3b).
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b, 3c) einen Anschlussabschnitt (26a, 26b) zur Aufnahme eines zur Verdrehung des Nockenwellenanschlusselements (3a, 3b, 3c) ausgebildeten Betätigungselements aufweist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Rasteinheit (16a ,16b) zur in Umfangsrichtung formschlüssigen Arretierung des Nockenwellenanschlusselements (3a, 3b) an dem Grundkörper (2).
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Blockiereinheit zur Festlegung des Nockenwellenanschlusselements (3a, 3b, 3c) gegenüber dem Grundkörper (2a, 2b) in Umfangsrichtung des Nockenwellenanschlusselements (3a, 3b, 3c).
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinheit einen koaxial zum Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b) angeordneten Klemmring (27) aufweist, dessen auf das Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b) wirkende Klemmkraft mittels eines mit dem Klemmring (27) in Eingriff befindlichen Spannbolzens (17) einstellbar ist, der an dem Grundkörper (2) verstellbar gelagert ist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelerfassungseinheit (31) lösbar mit dem Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b) verbunden ist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelerfassungseinheit (31) einen Grundträger (41) aufweist, der zwischen einer Entnahmeposition und einer Betriebsposition verstellbar mit dem Grundkörper (2), insbesondere mit einem an dem Grundkörper (2) angeordneten Aufnahmeelement (28) verbunden ist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2b) eine Aufnahmeöffnung (54) aufweist, die zur verdrehsicheren und lösbaren Anordnung der Drehwinkelerfassungseinheit (31b) ausgebildet ist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelerfassungseinheit (31b) einen radial vorstehenden Vorsprung (55) und die Aufnahmeöffnung (54) an ihrem Umfang eine korrespondierend ausgebildete Aussparung (56) aufweist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b) eine Anschlussstiftaufnahme (35) zur koaxialen Anordnung an einem Anschlussstift (34) der Drehwinkelerfassungseinheit (31) aufweist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlusselement (57) der Drehwinkelerfassungseinheit (31b) zur axialen Aufnahme des Nockenwellenanschlusselements (3c) eine Anschlussöffnung (58) aufweist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b) im Verbindungsbereich mit der Nockenwelle eine Anschlusskontur (4a, 4b) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass das Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b) bei einem gegenüber der Nockenwelle über die Befestigungsvorrichtung festgelegtem Grundkörper (2) nur in einer vorgegebenen Drehwinkelposition mit der Nockenwelle verbindbar ist.
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen einerseits an der Nockenwelle und andererseits an dem Nockenwellenanschlusselement (3a, 3b, 3c) verdrehfest anordbaren Anschlussadapter (72).
Nockenwelleneinstellwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussadapter (72) eine einstellbare Keilverbindung (73) zur verdrehfesten Verbindung mit der Nockenwelle aufweist.
Doppelnockenwelleneinstellwerkzeug zur Ausrichtung zweier achsparallel angeordneten Nockenwellen gegenüber jeweils einem Nockenwellenrad, mit zwei an einem gemeinsamen Grundkörper (2) ausgebildeten Nockenwelleneinstellwerkzeugen (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Nockenwellenanschlusselemente (3a, 3b) achsparallel zueinander angeordnet sind und an dem Grundkörper (2) eine gemeinsame Befestigungsvorrichtung (5) angeordnet ist.