DE2721281C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Meßvorrichtung ist aus der DE-OS 24 16 120 bekannt und eignet sich zum Bestimmen der Exzentrizität zwischen einer Ventilschaftbohrung und einem Ventilsitz.

Bei der maschinellen Bearbeitung von Ventilsitzen und Ventil­ schaftbohrungen in den Zylinderköpfen von Brennkraftmaschinen können Bearbeitungsfehler zu einer Exzentrizität zwischen der Ventilschaftbohrung und dem Ventilsitz führen. Bearbeitungs­ fehler können auch zu einem Verkanten der Längsachse der Ven­ tilschaftbohrung und der Längsachse des Ventilsitzes sowie zu einer von der ideal runden Geometrie abweichenden Gestalt des Ventilsitzes führen. Solche Fehler führen zu einem schlechten Sitz des Ventils im Ventilsitz, und hieraus ergibt sich eine schlechte Abdichtung und ein schlechter Wirkungsgrad der Brenn­ kraftmaschine. Darüber hinaus nimmt der Anteil von Schadstof­ fen im Abgas zu.

Die vorbekannte Meßvorrichtung hat einen Schaftdorn, der in die Ventilschaftbohrung eingeführt werden kann, und einen ko­ nischen Körper, der in den Ventilsitz eingeführt werden kann. Ferner hat sie mehrere Abstandsfühler, die den Abstand des Schaftdorns von der Ventilschaftbohrung sowie den Abstand zwi­ schen dem Ventilsitz und dem konischen Körper feststellen.

Nachteilig an dieser Meßvorrichtung ist, daß die Werte der fest­ gestellten Abstände keinen ausreichend klaren Aufschluß über die Exzentrizität geben, da sie durch andere Fehler verfälscht sind, z.B. durch Abweichung der Form des Ventilsitzes von der idealen Rundform, durch Oberflächenfehler des Ventilsitzes und durch Verkantung von Längsachsen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Meßvorrichtung anzugeben, die ein Messen der Exzentrizität unbeeinflußt von anderen Feh­ lern der Bohrung und der Gegenbohrung ermöglicht.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer Meßvorrichtung ein­ gangs genannter Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Patent­ anspruch 2 angegeben.

Durch die gemäß Patentanspruch 1 vorgesehene Ausbildung des vom Schaftdorn getrennten Spindelkörpers mit einer Kugelfläche in Verbindung mit den anderen, die Anordnung der Meßvorrichtung betreffenden Merkmalen wird erreicht, daß die vorgenannten, neben einer Exzentrizität auftretenden Fehler keinen Einfluß auf die Exzentrizitätsmessung mehr ausüben können. Die Weiter­ bildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht in einfacher Weise ein örtliches Messen von Oberflächenfehlern der Gegenbohrung, also z.B. eines Ventilsitzes.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser ist eine Seitenansicht einer Meßvorrichtung zum Be­ stimmen der Exzentrizität zwischen einer Ventilschaftbohrung und einem Ventilsitz dargestellt, in der der Spindelkörper zum Teil axial geschnitten ist.

Diese Meßvorrichtung ist insgesamt mit 10 bezeichnet. Sie hat einen Schaftdorn 12 und einen Spindelkörper 14; letzterer ist verschiebbar auf dem Schaftdorn 12 angeordnet.

Der Schaftdorn 12 hat einen unteren, erweiterbaren Schaft 16, der mit einem axial bewegbaren Körper 17 versehen ist, welcher eine Mehrzahl Kugeln 19 in radialer Richtung nach außen bewegt, so daß diese in Anlage an die Wand der Ventilschaftbohrung kom­ men und so den Schaftdorn 12 in der Ventilschaftbohrung zen­ trieren.

Eine detaillierte Beschreibung dieser Untereinheit findet sich in den US-PSen 31 00 107, 33 16 649 und 38 62 783.

Der Schaftdorn 12 hat ferner einen oberen Abschnitt 18, der konusförmig ausgebildet ist und dazu dient, den Schaftdorn 12 im oberen Abschnitt der Ventilschaftbohrung zu zentrieren und ihn so in der Ventilschaftbohrung auszurichten.

Der Spindelkörper 14 hat eine Innenbohrung 22, deren Größe so gewählt ist, daß zwischen ihr und einer oberen Verlängerung 20 des Schaftdorns 12, die sich durch die Bohrung 22 hindurch er­ streckt, ein ausreichender Zwischenraum verbleibt, der in dem zulässigen Bereich der Exzentrizität eine Messung erlaubt.

Der Spindelkörper 14 hat eine als Teilkugeloberfläche ausgebil­ dete Oberfläche 24, die in die den Ventilsitz bildende Gegen­ bohrung eingeführt werden kann und die Gegenbohrung an der für die Herstellung vorgegebenen Sollmeßlinie berührt. Die Ober­ fläche 24 zentriert sich somit selbst in der Gegenbohrung, wo­ bei eine in ihr ausgebildete Bohrung unter einem rechten Win­ kel zu der Berührebene am Ventilsitz steht. Dabei liegt unter Idealverhältnissen der Mittelpunkt der als Teilkugeloberfläche ausgebildeten Oberfläche 24 auf der Achse der Bohrung 22.

In der Bohrung 22 sind zwei Meßöffnungen 26, 28 zum Bestimmen des Luftdurchsatzes in Umfangsrichtung um 180° gegeneinander versetzt angeordnet. In axialer Richtung gesehen befinden sich die Meßöffnungen 26, 28 an einem Punkt, der in derselben Ebene liegt wie der Mittelpunkt der als Teilkugeloberfläche ausge­ bildeten Oberfläche 24. Über in dem Spindelkörper vorgesehene Kanäle 30, 32 werden die Meßöffnungen 26, 28 mit einem geregel­ ten Strom unter Druck stehender Luft versorgt. Die Kanäle 30, 32 werden ihrerseits von in der Zeichnung schematisch durch Kreise 34, 36 dargestellten Luftmeßkreisen her versorgt. Die Luftmeßkreise 34, 36 haben bekannten Aufbau und dienen dazu, einen Luftstrom durch die Meßöffnungen 26, 28 zu erzeugen und die Stärke dieses Luftstroms anzuzeigen. Der Luftstrom durch die Meßöffnungen 26, 28 hängt seinerseits linear von dem Ab­ stand zwischen der Bohrung 22 und der oberen Verlängerung 20 des Schaftdorns 12 ab. Damit erhält man insgesamt Meßsignale, die dem wirklichen Abstand zwischen dem Schaftdorn 12 und der Bohrung 22 bei der Mitte des Spindelkörpers 14 entsprechen.

In dem Spindelkörper 14 ist ferner eine Einrichtung vorgesehen, die lokale Oberflächenunregelmäßigkeiten mißt. Eine Kugeldüsen­ meßanordnung mit einer Kugel 38 mißt die Stärke des Luftstromes aus einem innenliegenden Kanal 40 des Spindelkörpers 14 heraus, durch welchen die Kugel 38 in Auswärtsrichtung von einem koni­ schen Sitz 42 abgehoben und in Anlage an die Wand des Ventil­ sitzes gebracht wird. Der Kanal 40 ist mit einem den Luftstrom erzeugenden und dessen Stärke anzeigenden Luftmeßkreis verbun­ den, der denselben Aufbau haben kann wie die Luftmeßkreise 34, 36. Der Luftdurchsatz durch den Kanal 40 ist somit ein Maß für loka­ le Oberflächenunregelmäßigkeiten des Ventilsitzes, da durch die Kugeldüsenmeßanordnung der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Oberfläche 24 und einem Punkt gemessen wird, der auf der Gegen­ bohrung liegt und von der kugelförmigen Oberfläche 24 berührt wird.

Am oberen Ende der Verlängerung 20 des Schaftdorns 12 ist ein gerändelter Knopf 44 vorgesehen, mit dem der Schaftdorn 12 in die Ventilschaftbohrung eingesetzt werden kann.

Die Meßvorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Der Schaftdorn 12 wird in die Ventilschaftbohrung eingesetzt, und danach wird der Spindelkörper 14 um 180° gedreht. Dabei führt eine Exzentrizität zwischen dem Spindelkörper 14 und dem Schaftdorn 12 zu einer Änderung des gegenseitigen Abstandes, und diese Abstandsänderung wird von den den Luftdurchsatz mes­ senden Luftmeßkreisen 34, 36 festgestellt und zur Anzeige ge­ bracht. Da zwei Meßöffnungen 26, 28 und zwei Luftmeßkreise 34, 36 verwendet werden, muß der Spindelkörper 14 nur um 180°, nicht aber um 360° gedreht werden.

Da die Meßöffnungen auf der Höhe des Mittelpunktes der kugel­ förmigen Oberfläche 24 angeordnet sind, führt ein Kippen der Achse des Schaftdorns 12 zur Achse des Spindelkörpers 14, wie sie durch ein Verkanten der Achse der Ventilschaftbohrung zur Achse des Ventilsitzes hervorgerufen wird, nicht zu einer Än­ derung der Größe des bei den Meßöffnungen liegenden Spaltes zwischen Spindelkörper 14 und Verlängerung 20 des Schaftdor­ nes 12. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Meßvor­ richtung nur Exzentrizitäten mißt.

Auch das durch die radiale Bewegung der Kugel 38 bestimmte, durch den zugeordneten Luftmeßkreis bereitgestellte Signal ist nicht durch die Verkantung der Achsen der Ventilschaft­ bohrung und des Ventilsitzes verfälscht.

Eine Meßvorrichtung nach der Erfindung kann auch für andere Messungen als das Vermessen eines Ventilsitzes und der zugeord­ neten Ventilschaftbohrung verwendet werden.

Claims (2)

1. Meßvorrichtung zum Bestimmen der Exzentrizität zwischen der Achse einer Bohrung und der Achse einer fluchtenden Gegen­ bohrung, mit einem Schaftdorn, der auf die Bohrung ausricht­ bar ist und eine durch die Gegenbohrung hindurchlaufende Verlängerung aufweist, einem Körper, der in die Gegenboh­ rung einführbar ist, und einer Meßeinrichtung zum Erzeugen von Signalen, die von der Lage der Schaftdornverlängerung abhängen, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper als vom Schaftdorn (12) getrennter Spindelkörper (14) aus­ gebildet ist, dessen Oberfläche zumindest zum Teil eine Ku­ gelfläche (24) bildet und der eine Bohrung (22) aufweist, deren Achse durch den Kugelmittelpunkt der Kugelfläche (24) geht und die Verlängerung (20) des Schaftdornes (12) mit Abstand umgibt, und daß die den Abstand zwischen der Schaft­ dornverlängerung (20) und der Spindelkörperbohrung (22) er­ fassende Meßeinrichtung (26, 28) im Spindelkörper (14) in einer durch den Kugelmittelpunkt der Kugelfläche (24) gehenden Ebene angeordnet ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im Spindelkörper (14) angeordnete Einrichtung (38-42) zum Messen des Abstandes zwischen dem Kugelmittel­ punkt der Kugelfläche (24) und einem auf der Gegenbohrung liegenden Punkt, der von der Kugelfläche (24) berührt wird.