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Die Erfindung betrifft eine Montageanordnung zum Befestigen eines Pilotlagers in der Schwungradnabe der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Schwungrad für die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8, eine Einpressvorrichtung zum Einpressen eines Pilotlagers gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9, und ein Verfahren zur Montage eines Pilotlagers in einer Schwungradnabe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 44 22 464 A1 geht ein Schwungrad hervor, welches an einer Kurbelwelle montiert ist und eine Schwungradnabe aufweist, die eine Lageraufnahme umfasst, in der ein Pilotlager zur Lagerung einer Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Zur Herstellung des Zusammenbaus aus Kurbelwelle, Schwungrad und Pilotlager wird gemäß der Lehre der
DE 44 22 464 A1 zunächst das Pilotlager in der Lageraufnahme angeordnet, wobei erst danach das Schwungrad an der Kurbelwelle montiert wird. In diesem Fall ist es möglich, das Pilotlager in die Lageraufnahme einzupressen. Die hier beschriebene Ausgestaltung weist allerdings einen Nachteil auf: Typischerweise werden Brennkraftmaschinen einschließlich eines an der Kurbelwelle angeordneten Schwungrads in einem Aggregate- oder Motorenwerk gefertigt und anschließend zum Einbau in einen Kraftfahrzeug-Rohbau an einen anderen Ort gebracht. Zum Zeitpunkt der Herstellung der Brennkraftmaschine steht typischerweise noch nicht fest, mit welchem Getriebe diese in einem Fahrzeug-Rohbau wirkverbunden wird. Es zeigt sich, dass verschiedene Getriebe verschiedene Getriebeeingangswellen aufweisen, die verschiedene Pilotlager zur Lagerung in der Schwungradnabe benötigen. Wird daher das Pilotlager in der Schwungradnabe montiert, bevor die Brennkraftmaschine zu einem weiteren Einbau in einem Kraftfahrzeug-Rohbau ausgeliefert wird, muss bereits zu diesem frühen Zeitpunkt in dem Motoren- oder Aggregatewerk feststehen, welches Getriebe später mit der Brennkraftmaschine gekoppelt wird. Dies bedeutet einen erheblichen logistischen Aufwand und bringt einen unerwünschten Mangel an Flexibilität mit sich. Es ist in diesem Fall nämlich nicht mehr möglich, eine konkrete Brennkraftmaschine zu einem späteren Zeitpunkt gegebenenfalls doch mit einem anderen Getriebe wirkzuverbinden.
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Es ist daher bekannt, ein Pilotlager erst in montiertem Zustand des Schwungrads an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in der Lageraufnahme zu montieren. In diesem Fall kann die Brennkraftmaschine das Motoren- oder Aggregatewerk ohne montiertes Pilotlager verlassen, und es kann zu einem späteren Zeitpunkt entschieden werden, mit welchem Getriebe die Brennkraftmaschine gekoppelt wird. Danach ist es dann möglich, das Pilotlager zu montieren. Es zeigt sich jedoch, dass es bei an der Brennkraftmaschine montiertem Schwungrad nicht mehr möglich ist, das Pilotlager in die Lageraufnahme einzupressen. Daher wird das Pilotlager stattdessen mit einem Einschlagwerkzeug – typischerweise von Hand – in die Lageraufnahme hineingeschlagen. Nachteilig hieran ist, dass das Pilotlager verkanten und dabei beschädigt werden kann. Insbesondere wenn der Einschlagvorgang von Hand durchgeführt wird, ist es nicht oder kaum möglich, eine Schlagkraft zu begrenzen. Da zahlreiche Bauteile der Brennkraftmaschine mit der Schlagenergie belastet werden, droht eine Beschädigung nicht nur des Schwungrads, sondern auch anderer mit dem Kraftfluss belasteter Teile. Insbesondere fließt die Schlagkraft über das Schwungrad, ein Kurbelwellenrad, die Kurbelwelle, ein Axiallager der Kurbelwelle und schließlich das Zylinderkurbelgehäuse. Insbesondere das Schwungrad und das Axiallager der Kurbelwelle können bei dem Einschlagvorgang beschädigt werden. Besonders nachteilig ist, dass eine entsprechende Beschädigung nicht mehr festgestellt werden kann, da ein Testlauf der Brennkraftmaschine noch in dem Motoren- oder Aggregatewerk vor Auslieferung der Brennkraftmaschine zu deren weiteren Verwendung durchgeführt wird. Das Pilotlager wird also erst nach dem Testlauf in die Lageraufnahme eingeschlagen. Ein nochmaliger Testlauf der Brennkraftmaschine ist nicht vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Montageanordnung, ein Schwungrad, eine Einpressvorrichtung und ein Verfahren zur Montage eines Pilotlagers in einer Schwungradnabe zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Diese Aufgabe wird gelöst, indem eine Montageanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Die Montageanordnung umfasst eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, ein an der Kurbelwelle montiertes Schwungrad, das eine Schwungradnabe aufweist, in der eine Lageraufnahme für ein Pilotlager zur Lagerung einer Getriebeeingangswelle ausgebildet ist, und mit einem Pilotlager. Die Montageanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Schwungrad an seiner der Brennkraftmaschine abgewandten Seite, die mithin in späterem, montiertem Zustand in einem Kraftfahrzeug einem Getriebe zugewandt ist, eine Halteeinrichtung aufweist, und dass die Montageanordnung eine Einpressvorrichtung umfasst, die mit der Halteeinrichtung in Eingriff bringbar ist. Dabei sind die Einpressvorrichtung und die Halteeinrichtung so ausgebildet, dass Einpresskräfte, die zum Einpressen des Pilotlagers in die Lageraufnahme in das Pilotlager einleitbar sind, durch die Halteeinrichtung abstützbar sind. Mithilfe der Einpressvorrichtung, die mit der Halteeinrichtung in Eingriff gebracht wird, ist es demnach möglich, das Pilotlager in montiertem Zustand des Schwungrads an der Kurbelwelle in die Lageraufnahme einzupressen. Dies wird dadurch möglich, dass die Einpresskräfte an dem Schwungrad auf der Seite, von welcher das Pilotlager eingepresst wird, nämlich auf der Seite, die der Brennkraftmaschine abgewandt ist, in die Halteeinrichtung eingeleitet beziehungsweise in dieser abgestützt werden. Es bedarf also zum Einpressen des Pilotlagers lediglich eines Zugangs zu dem Schwungrad von einer Seite, nämlich von der Seite, die der Brennkraftmaschine abgewandt ist. Dabei werden weder das Schwungrad noch andere Komponenten der Brennkraftmaschine mit einer Schlagenergie beaufschlagt, weil das Pilotlager nicht mittels eines Einschlagvorgangs in die Lageraufnahme eingebracht, sondern vielmehr in diese eingepresst wird. Dies kann ohne Weiteres kraft- und/oder weggesteuert in definierter Weise und kontrolliert erfolgen. Eine Beschädigung des Schwungrads, des Axiallagers der Kurbelwelle oder anderer Komponenten der Brennkraftmaschine ist ausgeschlossen. Dadurch, dass der Einpressvorgang nur einen einseitigen Zugang zu dem Schwungrad benötigt, kann das Pilotlager ohne Weiteres montiert werden, wenn das Schwungrad bereits an der Kurbelwelle befestigt ist. Daher ist es möglich, die Brennkraftmaschine mit montiertem Schwungrad aber ohne Pilotlager auszuliefern und zu einem späten Zeitpunkt zu entscheiden, mit welchem Getriebe sie wirkverbunden werden soll. Dies reduziert den logistischen Aufwand. Die gewünschte Flexibiltät bleibt erhalten, ohne dass eine Beschädigung der Brennkraftmaschine oder des Schwungrads zu befürchten ist.
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Es zeigt sich, dass die hier vorgeschlagene Einpressvorrichtung nicht ausschließlich bei bereits an der Kurbelwelle montiertem Schwungrad einsetzbar ist. Vielmehr ist es genauso gut möglich, mithilfe der Einpressvorrichtung das Pilotlager in ein Schwungrad einzupressen, welches noch nicht an der Kurbelwelle montiert ist. Es bedarf hierzu nämlich lediglich eines Zusammenwirkens der Einpressvorrichtung mit der Halteeinrichtung, die an dem Schwungrad vorgesehen ist.
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Dadurch, dass die Einpresskräfte einerseits in das Pilotlager eingeleitet und andererseits in der Halteeinrichtung abgestützt werden, wird ausschließlich das Schwungrad in einem sehr kleinen Bereich bei dem Einpressvorgang mit Kräften beaufschlagt.
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Es wird eine Montageanordnung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Halteeinrichtung eine axiale Ausnehmung umfasst, die eine Grundfläche aufweist, über welche die Schwungradnabe – in axialer Richtung gesehen – vorsteht. Die Schwungradnabe weist eine Umfangsfläche auf, die im Wesentlichen senkrecht zu der Grundfläche orientiert ist. Vorzugsweise umgreift die axiale Ausnehmung die Schwungradnabe konzentrisch. Sie ist besonders bevorzugt als Ausdrehung oder als Ausfräsung ausgebildet.
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Mit einer axialen Richtung ist hier eine Richtung angesprochen, die sich parallel zu einer Drehachse des Schwungrads erstreckt. Mit einer radialen Richtung ist eine Richtung angesprochen, die auf der axialen Richtung senkrecht steht. Mit einer Umfangsrichtung ist eine Richtung angesprochen, welche die Drehachse des Schwungrads konzentrisch umgreift.
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Die axiale Ausnehmung ist demnach in eine der Brennkraftmaschine abgewandte Stirnseite des Schwungrads, auf der die Drehachse senkrecht steht, eingebracht, besonders bevorzugt derart, dass sie die Schwungradnabe konzentrisch, insbesondere ringförmig, umgreift. Dabei ist es möglich, dass die Ausnehmung als axiale Ringnut ausgebildet ist. In diesem Fall ist sie vorzugsweise – in radialer Richtung gesehen – innerhalb eines Kranzes aus Durchgangsbohrungen angeordnet, die bevorzugt als Senkbohrungen ausgebildet sind und als Befestigungsbohrungen zur Befestigung des Schwungrads an der Kurbelwelle mithilfe von Schrauben dienen.
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Alternativ ist es möglich, dass die axiale Ausnehmung – in radialer Richtung gesehen – eine größere Ausdehnung aufweist, wobei insbesondere bevorzugt vorgesehen ist, dass die Befestigungsbohrungen in die Grundfläche der axialen Ausnehmung eingebracht sind. Schraubenköpfe der Befestigungsschrauben können in diesem Fall auf der Grundfläche aufliegen, sodass diese als Schraubenkopfauflage dient. Es bedarf dann nicht des Einbringens von Senkbohrungen, sondern die Schraubenkopfauflage wird zugleich mit der axialen Ausnehmung durch Drehbearbeitung oder durch Fräsen einfach und kostengünstig hergestellt. Zentral in der Ausnehmung steht die Schwungradnabe über die Grundfläche hinaus vor.
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Es wird eine Montageanordnung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Halteeinrichtung mindestens eine randseitig – in axialer Richtung gesehen – durch einen Halteabschnitt begrenzte, radiale Halteausnehmung aufweist, die in der Umfangsfläche der Schwungradnabe vorgesehen ist. Ausgehend von der axialen Ausnehmung ist demnach – in radialer Richtung gesehen – mindestens eine Halteausnehmung in die Umfangsfläche der Schwungradnabe eingebracht, nämlich als radiale Vertiefung. Diese ist – in axialer Richtung – insbesondere in Richtung von der Brennkraftmaschine weg – durch den Halteabschnitt begrenzt, der insoweit als Wandung der Halteausnehmung dient.
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Die Halteausnehmung ist besonders bevorzugt als konzentrisch die Schwungradnabe umgreifende, radiale Ringnut ausgebildet. Alternativ ist es möglich, dass die mindestens eine Halteausnehmung als radiale Ringabschnittsnut ausgebildet ist. Insbesondere ist es möglich, dass – vorzugsweise in gleichen Winkelabständen zueinander – mindestens zwei, besonders bevorzugt drei Halteausnehmungen radial in die Schwungradnabe eingebracht sind.
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Ist die Halteausnehmung als umlaufende, radiale Ringnut ausgebildet, ist der Halteabschnitt vorzugsweise als ringförmig umlaufender, die Ringnut axial begrenzender Wandabschnitt ausgebildet.
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Es wird auch eine Montageanordnung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Einpressvorrichtung eine Spanneinrichtung umfasst. Die Spanneinrichtung ist bevorzugt als Spannzange ausgebildet. Sie weist mindestens ein Spannelement auf. Dieses umfasst vorzugsweise einen Haltevorsprung, der so ausgebildet, dass er in die Halteausnehmung eingreift und den Halteabschnitt hintergreift, wenn die Einpressvorrichtung mit der Halteeinrichtung in Eingriff ist. Der Haltevorsprung ist insbesondere als radialer Vorsprung ausgebildet, wobei das Spannelement bevorzugt – in radialer Richtung gesehen – so verschwenkt werden kann, dass es zunächst an dem Halteabschnitt vorbei in die axiale Ausnehmung eingeführt und anschließend durch Einschwenken in radialer Richtung in die radiale Halteausnehmung eingeführt werden kann, wobei der radiale Haltevorsprung den die Halteausnehmung axial begrenzenden Halteabschnitt hintergreift. Die Einpressvorrichtung kann sich daher mit dem Spannelement an dem Haltevorsprung – in axialer Richtung gesehen – abstützen, wenn sie das Pilotlager in die Lageraufnahme einpresst. Die Einpresskräfte werden durch die Einpressvorrichtung umgelenkt und in den Halteabschnitt eingeleitet.
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Es wird eine Montageanordnung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass mindestens zwei Spannelemente konzentrisch um eine Längsachse der Einpressvorrichtung angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind mindestens drei Spannelemente konzentrisch um die Längsachse der Einpressvorrichtung angeordnet. Dabei erstreckt sich die Längsachse der Einpressvorrichtung in axialer Richtung, wenn die Einpressvorrichtung mit der Halteeinrichtung in Eingriff ist. Entsprechend wird auch das Pilotlager in axialer Richtung in die Lageraufnahme eingepresst.
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Es wird auch eine Montageanordnung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Einpressvorrichtung einen in einer Einpresshülse – in axialer Richtung gesehen – verlagerbar aufgenommenen Einpressdorn aufweist. Mithilfe des Einpressdorns wird das Pilotlager in die Lageraufnahme eingepresst. Vorzugsweise weist der Einpressdorn einen zentralen Stift auf, der das einzupressende Pilotlager trägt. Das Pilotlager ist vorzugsweise als Wälzlager, insbesondere als Nadellager, ausgebildet, welches beim Einpressen auf dem zentralen Stift, vorzugsweise mithilfe eines Rundschnurrings, gehalten ist. Durch passgenaue Halterung des Pilotlagers auf dem zentralen Stift des Einpressdorns wird wirksam vermieden, dass das Pilotlager beim Einpressen verkantet.
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Es ist möglich, dass der Einpressdorn mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Schwungrad für die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 geschaffen wird. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es zur Verwendung in einer Montageanordnung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet ist. Das Schwungrad weist insbesondere bevorzugt mindestens eines der Merkmale auf, die in Zusammenhang mit der Montageanordnung für das Schwungrad beschrieben wurden. Insbesondere weist das Schwungrad bevorzugt eine Halteeinrichtung auf, die gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet ist.
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Vorzugsweise umfasst das Schwungrad eine Schwungradnabe, die eine Lageraufnahme für ein Pilotlager umfasst. Die Lageraufnahme weist dabei an einer in montiertem Zustand der Brennkraftmaschine abgewandten Seite eine Zentrierfase auf. Mithilfe der Zentrierfase ist es bevorzugt möglich, die Einpressvorrichtung an der Schwungradnabe zu zentrieren und so sicherzustellen, dass das einzupressende Pilotlager beziehungsweise der Einpressdorn der Einpressvorrichtung genau ausgerichtet ist, wobei insbesondere ein Verkanten und somit eine Beschädigung des Pilotlagers beim Einpressen wirksam vermieden wird.
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Es wird auch ein Schwungrad bevorzugt, bei welchem die Schwungradnabe an einer in montiertem Zustand der Brennkraftmaschine abgewandten Stirnseite eine Anlagefläche aufweist. Diese dient beim Einpressen des Pilotlagers zur Abstützung der Einpresshülse, die sich insbesondere mit einer planen Abstützfläche an der Anlagefläche abstützt. Hierdurch kann eine ausreichende Kippstabilität der Einpressvorrichtung sichergestellt werden, wodurch wiederum ein Verkanten des Pilotlagers vermieden wird.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Einpressvorrichtung zum Einpressen eines Pilotlagers mit den Merkmalen des Anspruchs 9 geschaffen wird. Die Einpressvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zur Verwendung in einer Montageanordnung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet ist. Die Einpressvorrichtung weist demnach mindestens eines der Merkmale auf, die zuvor in Zusammenhang mit der Montageanordnung für die Einpressvorrichtung beschrieben wurden.
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Insbesondere umfasst die Einpressvorrichtung bevorzugt eine Spanneinrichtung, die vorzugsweise als Spannzange ausgebildet ist und mindestens ein Spannelement aufweist. Dieses umfasst vorzugsweise einen Haltevorsprung. Besonders bevorzugt sind mindestens zwei Spannelemente, vorzugsweise mehr als zwei, und besonders bevorzugt drei Spannelemente konzentrisch um eine Längsachse der Einpressvorrichtung angeordnet.
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Die Einpressvorrichtung weist bevorzugt eine Einpresshülse auf, in der ein Einpressdorn verlagerbar aufgenommen ist. Die Einpresshülse weist vorzugsweise an einer in einem Montagezustand einer Schwungradnabe zugewandten Stirnseite eine Zentrierfase auf. Diese wirkt vorzugsweise mit einer im Bereich der Lageraufnahme vorgesehenen Zentrierfase zusammen, um die Einpressvorrichtung und insbesondere den Einpressdorn relativ zu der Schwungradnabe und relativ zu der Lageraufnahme zu zentrieren, sodass das Pilotlager verkantungsfrei und lagerichtig eingepresst werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich weist die Einpressvorrichtung vorzugsweise eine Abstützfläche an einer der Schwungradnabe zugewandten Stirnseite auf, die bevorzugt mit einer an einer in montiertem Zustand der Brennkraftmaschine abgewandten Stirnseite der Schwungradnabe vorgesehenen Anlagefläche zusammenwirkt, wenn die Einpressvorrichtung mit der Halteeinrichtung in Eingriff ist. Die Einpressvorrichtung stützt sich mit der Abstützfläche an der Anlagefläche ab, sodass ihre Kippstabilität beim Einpressen des Pilotlagers gesichert ist. Auch auf diese Weise kann wirksam ein Verkanten des Pilotlagers vermieden werden.
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Die Einpressvorrichtung weist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Kraft- und/oder Wegmesssystem auf, wodurch es möglich ist, den Einpressvorgang des Pilotlagers kraft- und/oder weggesteuert durchzuführen. Insbesondere ist es so möglich, das Pilotlager definiert an einer hierfür vorgesehenen axialen Stelle innerhalb der Schwungradnabe beziehungsweise der Lageraufnahme anzuordnen.
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Weiterhin weist die Einpressvorrichtung bevorzugt eine Schnittstelle auf, über welche im Rahmen des kraft- und/oder weggesteuerten Einpressens gewonnene Daten erfasst, weitergegeben, dokumentiert und plausibilisiert werden können. Für jede Brennkraftmaschine kann so definiert erfasst werden, unter welchen Bedingungen das Pilotlager eingepresst wurde. So können auch frühzeitig beim Einpressen auftretende Beschädigungen des Pilotlagers festgestellt beziehungsweise erfasst werden. Treten zu einem späteren Zeitpunkt im Betrieb des Kraftfahrzeugs Fehlfunktionen auf oder werden Beschädigungen des Pilotlagers deutlich, kann ohne Weiteres nachvollzogen werden, ob dieses gegebenenfalls fehlerhaft eingepresst wurde. Eine Korrelation der während des Einpressvorgangs gewonnenen Daten mit später im Betrieb des Kraftfahrzeugs gewonnenen Erkenntnissen kann außerdem dazu beitragen, den Einpressvorgang beziehungsweise die Steuerung desselben zu verbessern.
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Mithilfe des Kraft- und/oder Wegmesssystems ist es auch ohne Weiteres möglich, die Einpresskräfte zu begrenzen, sodass keine unzulässig hohen Kräfte in das Pilotlager und/oder in das Schwungrad eingeleitet werden.
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Es zeigt sich, dass die Einpressvorrichtung ohne Weiteres auch für eine Demontage des Pilotlagers, beispielsweise für einen Austausch desselben, genutzt werden kann. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Abstützfläche der Einpresshülse an der Anlagefläche der Schwungrandnabe abstützen kann, um beim Herausziehen des Pilotlagers aus der Lageraufnahme auftretende Kräfte in die Schwungradnabe einleiten zu können.
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Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Verfahren zur Montage eines Pilotlagers in einer Schwungradnabe der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit den Schritten des Anspruchs 10 geschaffen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Pilotlager mithilfe einer Einpressvorrichtung in an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine montiertem Zustand eines eine Lageraufnahme aufweisenden Schwungrads in die Lageraufnahme der Schwungradnabe eingepresst wird. Dabei werden in das Pilotlager eingeleitete Einpresskräfte durch eine an dem Schwungrad ausgebildete Halteeinrichtung abgestützt. Die Einpressvorrichtung wirkt mit der Halteeinrichtung zusammen, sodass die Einpresskräfte hier abgestützt werden können.
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Insbesondere wird die Einpressvorrichtung vorzugsweise von einer der Brennkraftmaschine abgewandten Seite her mit dem Schwungrad, insbesondere mit der Halteeinrichtung des Schwungrads, in Eingriff gebracht. Von derselben Seite her wird das Pilotlager in die Lageraufnahme eingepresst. Es ergibt sich ein sehr kurzer Kraftfluss für die Einpresskräfte, die quasi in der Einpressvorrichtung umgelenkt und in unmittelbarer Nähe des einzupressenden Pilotlagers in der Halteeinrichtung abgestützt werden. Somit wird nur ein sehr kleiner Bereich des Schwungrads überhaupt mit den Einpresskräften belastet, während zugleich andere Komponenten der Brennkraftmaschine nicht belastet werden.
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Im Rahmen des Verfahrens wird vorzugsweise eine Montageanordnung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet.
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Alternativ wird ein Schwungrad nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird eine Einpressvorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet. Besonders bevorzugt werden ein Schwungrad nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und eine Einpressvorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet.
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Die Beschreibung der Montageanordnung, des Schwungrads und der Einpressvorrichtung einerseits und des Verfahrens andererseits sind als komplementär zueinander zu verstehen. Dabei zeigt sich, dass Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Montageanordnung, dem Schwungrad oder der Einpressvorrichtung beschrieben wurden, vorzugsweise einzeln oder in Kombination miteinander Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind. Es zeigt sich umgekehrt, dass Merkmale, die für die Montageanordnung, das Schwungrad oder die Einpressvorrichtung in Zusammenhang mit dem Verfahren explizit oder implizit erläutert wurden, bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander Merkmale eines Ausführungsbeispiels der Montageanordnung, des Schwungrads oder der Einpressvorrichtung sind.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine dreidimensionale Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Schwungrads mit eingepresstem Pilotlager, und
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2 eine schematische Schnittdarstellung eines Details eines Ausführungsbeispiels einer Montageanordnung.
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1 zeigt eine dreidimensionale Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines als Teil einer Montageanordnung 1 vorgesehenen Schwungrads 3 mit einem in einer Schwungradnabe 5 eingepressten Pilotlager 7. Das Pilotlager 7 ist hier als Wälzlager, insbesondere als Nadellager ausgebildet.
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In an einer nicht dargestellten Kurbelwelle montiertem Zustand weist das Schwungrad 3 eine erste Seite 9 auf, die einer Brennkraftmaschine zugewandt ist, wobei eine der ersten Seite 9 abgewandte zweite Seite 11 der Brennkraftmaschine abgewandt und in einem in einem Kraftfahrzeug montierten Zustand einem Getriebe zugewandt ist. An der zweiten Seite 11 ist eine axiale Stirnfläche 13 angeordnet.
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Das Schwungrad 3 weist eine Halteeinrichtung 15 auf, die eine in die Stirnseite 13 eingebrachte, axiale Ausnehmung 17 umfasst. Diese ist hier konzentrisch um die Schwungradnabe 5 angeordnet und umgreift diese in Umfangsrichtung gesehen. Die axiale Ausnehmung 17 ist vorzugsweise als Ausdrehung oder als Ausfräsung ausgebildet. Sie weist eine Grundfläche 19 auf, über welche die Schwungradnabe 5 – in axialer Richtung gesehen – vorsteht. Dabei weist die Schwungradnabe 5 eine Umfangsfläche 21 auf, die senkrecht zu der Grundfläche 19 orientiert ist.
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Die axiale Ausnehmung 17 und insbesondere die Grundfläche 19 weisen hier eine – in radialer Richtung gesehen – vergleichsweise große Erstreckung auf, wobei insbesondere Befestigungsbohrungen 23, die zur Befestigung des Schwungrads 3 an der nicht dargestellten Kurbelwelle dienen, in die Grundfläche 19 eingebracht sind. Dadurch ist es möglich, dass die Grundfläche 19 als Auflagefläche für Köpfe von durch die Befestigungsbohrungen 23 hindurchgeführte Befestigungsschrauben dient.
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Alternativ ist es möglich, dass die axiale Ausnehmung 17 beziehungsweise die Grundfläche 19 – in radialer Richtung gesehen – nur eine vergleichsweise kleine Erstreckung aufweisen, wobei die axiale Ausnehmung 17 insbesondere als Ringnut ausgebildet sein kann, die radial innerhalb der Befestigungsbohrungen 23 angeordnet ist. In diesem Fall sind die Befestigungsbohrungen 23 als Senkbohrungen in die Stirnfläche 13 eingebracht.
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Die in 1 dargestellte, vergleichsweise große axiale Ausnehmung 17 hat insbesondere dann, wenn sie als Ausfräsung oder Ausdrehung ausgebildet ist, den Vorteil, dass sich hierdurch eine Verringerung des Gesamtgewichts des Schwungrads ergibt. Damit ergibt sich zugleich ein verringertes Gesamtgewicht der Anordnung aus Brennkraftmaschine und Getriebe, was Kraftstoffeinsparungen zur Folge hat. Wird die axiale Ausnehmung 17 in die Stirnseite 13 eingeprägt, ist es möglich, das Material des Schwungrads 3 – in radialer Richtung gesehen – nach außen zu verdrängen, also von der Drehachse des Schwungrads 3 weg. Hierdurch ist es möglich, bei gleicher Schwungradmasse eine größere Schwungenergie zu erreichen. Werden ein Entfernen von Material und ein Verdrängen von Material radial nach außen kombiniert, ist es möglich, ein leichteres Schwungrad 3 bei gleicher Schwungenergie darzustellen.
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Die Halteeinrichtung 15 umfasst bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine als die Schwungradnabe 5 umgreifende, radiale Ringnut 25 ausgebildete Halteausnehmung, die durch einen ringförmig umlaufenden, die Ringnut 25 axial begrenzenden Wandabschnitt 27 ausgebildeten Halteabschnitt – in axialer Richtung gesehen – begrenzt wird. Der Wandabschnitt 27 kann durch die in 1 nicht dargestellte Spanneinrichtung einer Einpressvorrichtung hintergriffen werden, wobei die Spanneinrichtung in die Ringnut 25 eingreift.
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Das Pilotlager 7 ist in einer Lageraufnahme 29 der Schwungradnabe 5 angeordnet. Diese weist hier eine Zentrierfase 31 im Bereich der zweiten Seite 11 auf, die zur Zentrierung einer nicht dargestellten Einspressvorrichtung dient. Weiterhin ist im Bereich der zweiten Seite 11 eine Anlagefläche 33 vorgesehen, die der Abstützung der Einpressvorrichtung dient.
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Dies wird in Zusammenhang mit 2 näher erläutert, welche ein Detail eines Ausführungsbeispiels der Montageanordnung 1 in schematischer Schnittansicht zeigt. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Insbesondere ist in 2 teilweise eine Einpressvorrichtung 35 dargestellt, die eine als Spannzange 37 ausgebildete Spanneinrichtung umfasst, die mindestens ein Spannelement 39 aufweist. An dem Spannelement 39 ist ein Haltevorsprung 41 vorgesehen, der den Wandabschnitt 27 hintergreift, wenn die Einpressvorrichtung 35 mit der Halteeinrichtung 15 in Eingriff gebracht wird.
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Die Einpressvorrichtung 35 weist eine Einpresshülse 43 auf, in der ein Einpressdorn 45 – in axialer Richtung gesehen – verlagerbar aufgenommen ist. Der Einpressdorn 45 wirkt mit dem Pilotlager 7 zusammen, um dieses in die Lageraufnahme 29 einzupressen. Dabei ist er vorzugsweise mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar. Auch andere geeignete Möglichkeiten der Betätigung des Einpressdorns 45 sind denkbar.
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Die beim Einpressen über den Einpressdorn 45 in das Pilotlager 7 eingeleiteten Einpresskräfte werden über das Spannelement 39 und den Haltevorsprung 41 in den Wandabschnitt 27 und somit in die Halteeinrichtung 15 und letztlich in das Schwungrad 3 eingeleitet. Dabei ist der Kraftfluss lokal auf den kleinen Bereich des Pilotlagers 7, der Einpressvorrichtung 35 und der Schwungradnabe 5 begrenzt. Weitere Elemente einer Brennkraftmaschine und/oder einer Kurbelwelle, an der das Schwungrad 3 angeordnet ist, werden nicht belastet. Auch eine Beschädigung des Schwungrads 3 wird sicher vermieden.
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Die Einpressvorrichtung 35 und damit insbesondere der Einpressdorn 45 werden mithilfe der Zentrierfase 31 und einer komplementären, an einer der Schwungradnabe 5 zugewandten Stirnseite 47 der Einpresshülse 43 angeordneten Zentrierfase 49 koaxial zu der Lageraufnahme 29 ausgerichtet. Zugleich wird eine Kippstabilität der Einpresshülse 43 und damit auch des Einpressdorns 45 gewährleistet, indem eine an der Stirnseite 47 angeordnete Abstützfläche 51 an der Anlagefläche 33 anliegt.
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Wird die Einpressvorrichtung 35 dazu verwendet, das Pilotlager 7 aus der Lageraufnahme 29 herauszuziehen, werden die hierbei in das Pilotlager 7 eingeleiteten Zugkräfte vorzugsweise über die Abstützfläche 51 an der Anlagefläche 33 abgestützt. Es ist somit ohne Weiteres möglich, das Pilotlager 7 mithilfe der Einpressvorrichtung 35 nicht nur in an der Kurbelwelle montiertem Zustand des Schwungrads 3 in die Lageraufnahme 29 einzupressen, sondern dieses auch aus der Lageraufnahme 29 herauszuziehen. Die Einpressvorrichtung 39 kann somit zum Wechseln des Pilotlagers 7 verwendet werden.
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Es ist auch offensichtlich, dass die Einpressvorrichtung 39 genauso geeignet ist, das Pilotlager 7 in das Schwungrad 3 einzupressen, wenn dieses nicht an einer Kurbelwelle montiert ist. Ebenso ist es möglich, das Pilotlager 7 mithilfe der Einpressvorrichtung 39 aus der Lageraufnahme 29 herauszuziehen, wenn das Schwungrad 3 nicht an einer Kurbelwelle montiert ist. Es bedarf nämlich lediglich des Hintergriffs des Spannelements 39 mit dem Haltevorsprung 41 hinter den Wandabschnitt 27, um entsprechende Einpress- oder Ausziehkräfte abstützen, insbesondere in die Schwungradnabe 5 einleiten zu können.
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Dabei bedarf es insbesondere nur eines Zugangs zu dem Schwungrad 3 von der Seite 11 her, die in montiertem Zustand der Brennkraftmaschine abgewandt ist. Aus diesem Grund ist es möglich, das Pilotlager 7 in die Lageraufnahme 29 einzupressen, wenn das Schwungrad 3 bereits an der Kurbelwelle montiert ist.
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Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe der Montageanordnung, des Schwungrads, der Einpressvorrichtung und des Verfahrens möglich ist, das Pilotlager 7 beschädigungsfrei in definierter Weise insbesondere erfassbar, plausibilisierbar und dokumentierbar in die Lageraufnahme 29 einzupressen, während das Schwungrad 3 bereits an einer Kurbelwelle montiert ist. Dadurch kann eine Flexibilität bei der Kombination einer Brennkraftmaschine mit einem Getriebe gewahrt werden, ohne deshalb Beschädigungen nicht nur an dem Pilotlager 7, sondern auch an dem Schwungrad 3 und an weiteren Elementen der Brennkraftmaschine befürchten zu müssen. Die hierfür erforderliche geometrische Anpassung der Kontur des Schwungrads 3 führt zu einer vorteilhaften Materialeinsparung oder zumindest zu einer vorteilhaften Materialumverteilung, sodass eine höhere Schwungenergie bei gleicher Schwungradmasse, oder eine gleiche Schwungenergie bei reduzierter Schwungradmasse erzielt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4422464 A1 [0002, 0002]
