DE102013016187A1

DE102013016187A1 - Montagewerkzeug und -verfahren für eine Sonde

Info

Publication number: DE102013016187A1
Application number: DE201310016187
Authority: DE
Inventors: Memet Emre
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-09-28
Filing date: 2013-09-28
Publication date: 2014-07-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Montagewerkzeug (1) für eine Sonde mit einem hohlzylindrischen Ständer (3), einem seitlich an dem Ständer (3) angeordneten Hebelbock (4), einem schwenkbar an dem Hebelbock (4) gelagerten, den Ständer (3) überspannenden Hebel (5) mit einer Durchtrittsöffnung, einer in der Durchtrittsöffnung befestigten Platte (7) mit einer mit dem Ständer (3) fluchtenden Durchgangsbohrung, einem in dem Ständer (3) aufgenommenen, die Durchgangsbohrung durchragenden Rohrstutzen (8) und einem in den Rohrstutzen (8) einführbaren Auffädeldorn. Das Verletzungsrisiko des Monteurs wird verringert durch eine ortsfeste Einspannvorrichtung (10, 11) mit einer hubbeweglichen Halterung (10) und einem senkrecht in der Halterung (10) aufgenommenen Stempel (11) zum Aufpressen einer Dichtung über den Auffädeldorn auf den Rohrstutzen (8). Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage einer Sonde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Montagewerkzeug für eine Sonde nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Montage einer Sonde nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Als Nockenwelle wird im Maschinenbau jedwedes stabförmige Maschinenelement bezeichnet, auf welchem mindestens ein gerundeter Vorsprung angebracht ist. Gattungsgemäße Nockenwellen ermöglichen es aufgrund ihrer Formgebung, eine zumeist kontinuierliche Drehbewegung um ihre Längsachse durch den oder die auf ihr befestigten Nocken in kurze Längsbewegungen umzuwandeln. Derartige Maschinenelemente kommen beispielsweise in Nockenschaltern und Steuerungen, typischerweise aber im Rahmen des Ventiltriebes moderner Hubkolbenmotoren zum Einsatz, um deren Ein- und Auslassventile nach konstruktiv vorgegebenen Steuerzeiten zu betätigen.
Konventionelle Nockenwellen werden dabei aus Eisen gegossenen oder aus Stahl geschmiedet, spanend bearbeitetet sowie – beispielsweise mittels eines geeigneten Induktionshärteverfahrens – partiell gehärtet. Zur Kosten- und Gewichtsreduzierung sowie aus fertigungspraktischen Erwägungen wurden zudem sogenannte gebaute Nockenwellen realisiert, die sich aus unterschiedlichen Werkstoffen zusammensetzen, wobei sich als Grundmaterial der Nocken hier etwa gehärtete Kugellager- oder Sinterstähle anbieten. Zum Fügen kann in diesem Fall ein als Innenhochdruckumformung (IHU) oder Hydroforming bekanntes Umformverfahren dienen, bei welchem eine als Wirkmedium mittels einer lanzenförmigen Sonde zugeführte Wasser-Öl-Emulsion einen Innendruck auf das Werkstück ausübt. Bekannte Sonden basieren hierbei auf einem langzylindrischen Grundkörper, der zumindest eine Längsbohrung sowie mehrere Querbohrungen aufweist, die in eine Außenfläche des Körpers münden und als Fluidkanäle zur Leitung des Wirkmediums dienen. Die derart gebildeten Mündungen sind durch elastisch ausgeführte Dichtungen axial begrenzt, die – im geweiteten Zustand aufgeschoben – eine vorrangig kraftschlüssige Verbindung mit dem Grundkörper eingehen.
Eine in DE 198 21 807 A1 offenbarte Sonde dieser Art beinhaltet einen stabförmigen an einer Trägeraufnahme lösbar angebrachten Dichtungsträger, eine aus wenigstens zwei voneinander durch eine Zwischenhülse beabstandeten hinsichtlich des Hohlprofilinnendurchmessers mit Übermaß am Außendurchmesser ausgebildeten Dichtringen und mindestens einer zwischen dem Dichtringpaar und der Trägeraufnahme gelegenen Distanzhülse bestehende auf dem Dichtungsträger angeordnete Dichtungsanordnung, welche eine mit einer Fluidhochdruckquelle verbundene axiale Zulaufbohrung sowie zumindest eine von der Zulaufbohrung abzweigende und zwischen dem Dichtringpaar ausmündende Querbohrung aufweist, und eine aufnahmeferne axiale Endabstützung der Dichtungsanordnung. Um eine Langzeiteinsatzfähigkeit der Sonde unter Gewährleistung einer zuverlässigen Dichtwirkung der Dichtanordnung zu erreichen, schlägt DE 198 21 807 A1 vor, dass die Dichtringe jeweils aus zwei Komponenten bestehen, wobei die erste Komponente von einem abriebarmen hochdruckfesten Elastomerring gebildet ist, der an der Mantelfläche des Dichtungsträgers vom Innenhochdruck axial elastisch verformbar anliegt, und wobei die zweite Komponente von einem hochdruckfesten Stützring gebildet ist, der radial elastisch ist und axial eine sehr hohe Zugfestigkeit besitzt, und dass der Elastomerring auf seiner der nächstliegenden Querbohrung abgewandten Seite eine umlaufende Schulter aufweist, auf der der Stützring gelagert ist und die von dem Stützring, dem Dichtungsträger und einem auf diesem angeordneten axialen Anschlag umschlossen ist.
Als problematisch erweist sich vor allem die Montage gattungsgemäßer Sonden der beschriebenen Bauart. Bekannt ist insbesondere die Verwendung hohlzylindrischer Ständer, an deren Fuß seitlich ein Hebelbock angeordnet ist, der seinerseits einen den Ständer überspannenden Hebel schwenkbar lagert. In einem geeignet ausgebildeten Durchtritt des Hebels ist in diesem Fall eine Platte befestigt, die wiederum einen mit dem Ständer fluchtenden Durchbruch aufweist, welcher von einem im Ständer aufgenommenen Rohrstutzen mit einem diesen durchdringenden Dorn durchragt wird. Nach dem Stand der Technik dient dieser Dorn zum Aufpressen einer Dichtung auf den Rohrstutzen mittels eines handbetätigten Stempels. Wird nunmehr der Dorn aus dem Rohrstutzen gezogen und durch den Grundkörper der zu montierenden Sonde ersetzt, so kann die elastisch auf den Rohrstutzen gespannte Dichtung durch eine mittels des Hebels ausgelöste einfache Relativbewegung auf den Grundkörper aufgeschoben werden.
Gewichtige Nachteile dieser Herangehensweise liegen in dem zur Betätigung des Stempels erforderlichen Kraftaufwand sowie dem diesem Verfahrensschritt innewohnenden Verletzungsrisiko für den Bediener. Auch eine akkurate Positionierung der Dichtung auf dem Grundkörper der Sonde vermag der vorgestellte Ansatz nicht zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Montagewerkzeug bereitzustellen, das eine einfache und sichere Anbringung der Dichtung auf dem Lanzengrundkörper erlaubt. Die Erfindung stellt sich ferner der Aufgabe, ein entsprechendes Verfahren zu schaffen.
Diese Aufgaben werden durch ein Montagewerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Montage einer Sonde mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Die Erfindung fußt demnach auf dem Grundgedanken, ein gattungsgemäßes Montagewerkzeug um eine ortsfeste Einspannvorrichtung zu ergänzen, die eine hubbewegliche Halterung aufweist, in der der Stempel vertikal ausgerichtet aufgenommen ist. Da auf diese Weise ein Kippen des Stempels verhindert wird, wird die Dichtung gleichmäßig von diesem beaufschlagt, sodass ein korrekter Sitz auf dem Lanzengrundkörper gesichert ist. Da der Stempel nicht mehr direkt mit der Hand geführt, sondern über eine Betätigung der Halterung der Einspannvorrichtung abgesenkt wird, wird die Verletzungsgefahr gemindert.
Bevorzugt ist der Fuß des Ständers auf einer Grundplatte montiert, auf der die Einspannvorrichtung befestigt ist. Dadurch bleibt die Relativlage des Ständers zur Vorrichtung erhalten, wodurch die Präzision des Aufpressens der Dichtung auf den Rohrstutzen verbessert wird, da beim Aufpressen weder Ständer noch Vorrichtung gegenseitig verschoben werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Halterung an der Einspannvorrichtung um die Höhenachse schwenkbeweglich befestigt. Dadurch kann der Stempel zum Austauschen besser der Halterung entnommen werden.
Bevorzugt trägt der Ständer eine Rückholfeder, die sich einerseits an einer horizontalen Auflagefläche, andererseits an der Unterseite des Hebels abstützen kann. Eine solchermaßen angeordnete Rückholfeder vermag eine elastische Rückstellkraft auf den Hebel auszuüben, indem sie der bei der Betätigung des Hebels ausgeübten mechanischen Belastung nachgibt, bei dessen Entlastung jedoch unverzüglich in ihre ursprüngliche Gestalt zurückkehrt und zugleich den Hebel in seine ursprüngliche Stellung zurückversetzen kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:
1 den Längsschnitt einer zum Fügen von gebauten Nockenwellen vorgesehenen Sonde,
2 die perspektivische Ansicht eines Montagewerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
3 eine erste Arbeitsphase eines Verfahrens zur Montage der Sonde gemäß 1,
4 eine zweite Arbeitsphase des Verfahrens zur Montage der Sonde gemäß 1,
5 eine dritte Arbeitsphase des Verfahrens zur Montage der Sonde gemäß 1,
6 eine vierte Arbeitsphase des Verfahrens zur Montage der Sonde gemäß 1,
7 eine fünfte Arbeitsphase des Verfahrens zur Montage der Sonde gemäß 1 und
8 eine sechste Arbeitsphase des Verfahrens zur Montage der Sonde gemäß 1.
Die Schnittdarstellung der 1 illustriert den prinzipiellen Aufbau einer Sonde 2, also einer Vorrichtung, die es ermöglichen soll, Zugriff auf entfernte oder schwer zugängliche Stellen zu erhalten. Die in 1 gezeigte Sonde 2 dient als Aufweitlanze zum Fügen von gebauten Nockenwellen mittels Innenhochdruckumformens und basiert auf einem langzylindrischen Lanzengrundkörper 16 mit einer als Fluidkanal für eine Wasser-Öl-Emulsion vorgesehenen Längsbohrung. Mehrere Querbohrungen durchlaufen radiale Distanzringe 17 und münden über diese in die Umfangsfläche der Sonde 2. Die so gebildeten Ausmündungsöffnungen sind von Dichtungen 12 axial begrenzt, die auf den Lanzengrundkörper 16 aufgeschoben sind und dort unter Vorspannung aufsitzen.
2 zeigt nun ein Montagewerkzeug 1 für die Sonde 2. Zum Aufschieben der Dichtung 12 wird ein hohlzylindrischer Ständer 3 genutzt, an dessen Fuß 14 seitlich ein Hebelbock 4 angeordnet ist, an dem ein Hebel 5 schwenkbar gelagert ist. Als Hebelbock ist – dem handwerklichen Sprachgebrauch entsprechend – jeglicher robuste Gegenstand zu verstehen, der geeignet ist, den Hebel 5 gegenüber dem Ständer 3 auf stabile Weise zu erhöhen.
Der Hebel 5 überspannt den Ständer 3 und weist eine Durchtrittsöffnung 6 auf, in der eine Platte 7 mit einer mit dem Ständer 3 fluchtenden Durchgangsbohrung befestigt ist. Vom Begriff der „Durchgangsbohrung” sei dabei – ungeachtet des möglichen Einsatzes rotierender Bohrwerkzeuge im Formgebungsprozess – jeglicher runde oder unrunde Durchbruch der Platte 7 erfasst. Das Montagewerkzeug 2 beinhaltet ferner einen Rohrstutzen 8 und einen diesen durchdringenden Auffädeldorn 9, die im hohlzylindrischen Ständer 3 aufgenommen sind und die Platte 7 annähernd senkrecht durchragen.
Charakteristisch für die Erfindung ist die im oberen und linken Bereich der 1 erkennbare ortsfeste Einspannvorrichtung 10, 11, die eine hubbewegliche Halterung 10 aufweist, in der ein Stempel 11 zum Aufpressen der Dichtung 12 vertikal ausgerichtet aufgenommen ist.
Die 3 bis 8 verdeutlichen die Verwendung des Werkzeugs 1 zur Montage der Sonde 2 in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei präsentiert 3 eine erste Arbeitsphase, in welcher die Dichtung 12 auf den in den Rohrstutzen 9 eingeführten Auffädeldorn 9 aufgesetzt wurde.
4 zeigt nunmehr den erfindungswesentlichen Einsatz der ortsfesten Einspannvorrichtung 10, 11. Die aufgesetzte Dichtung 12 wird in dieser Arbeitsphase mit dem Stempel 11 über den Auffädeldorn 9 in einer Hubbewegung auf den Rohrstutzen 9 gepresst, die mit der Halterung 10 geführt wird. Der üblicherweise handgeführte Stempel wird auf diesem Wege sicher auf eine vorgesehene „Montageposition” des Montagewerkzeugs 1 gebracht. Nach Abschluss dieses Arbeitsschritts ist die Dichtung 12 unter Vorspannung im Montagewerkzeug 1 – noch nicht jedoch auf dem Lanzengrundkörper 16 – positioniert.
Die Darstellungen der 5 und 6 lassen erkennen, wie in einer dritten und vierten Arbeitsphase der Auffädeldorn 9 aus dem Rohrstutzen 8 gezogen und stattdessen der Lanzengrundkörper 16 in den Rohrstutzen 8 eingeführt und in dem Montagewerkzeug 1 positioniert wird. In der fünften Arbeitsphase gemäß 7 wird sodann der Hebel 5 betätigt und die vorgespannte Dichtung 12 vom Rohrstutzen 8 aufgrund der erfolgten Relativbewegung zwischen Hebel 5 und Rohrstutzen 8 auf den Lanzengrundkörper 16 geschoben.
In der finalen Arbeitsphase der 8 schließlich wird der Lanzengrundkörper 16 mit der Dichtung 12 aus dem Montagewerkzeug 1 entnommen, und ein Distanzring 17 mit Bohrungen wird auf den Lanzengrundkörper 16 geschoben. Der Auffädeldorn 9 wird wieder in das Montagewerkzeug 1 eingesetzt, und der Vorgang wiederholt sich mit der nächsten Dichtung 12.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19821807 A1 [0004, 0004]

Claims

Montagewerkzeug (1) für eine Sonde (2) mit – einem hohlzylindrischen Ständer (3), – einem seitlich an dem Ständer (3) angeordneten Hebelbock (4), – einem schwenkbar an dem Hebelbock (4) gelagerten, den Ständer (3) überspannenden Hebel (5) mit einer Durchtrittsöffnung (6), – einer in der Durchtrittsöffnung (6) befestigten Platte (7) mit einer mit dem Ständer (3) fluchtenden Durchgangsbohrung, – einem in dem Ständer (3) aufgenommenen, die Durchgangsbohrung durchragenden Rohrstutzen (8) und – einem in den Rohrstutzen (8) einführbaren Auffädeldorn (9), gekennzeichnet durch eine ortsfeste Einspannvorrichtung (10, 11) mit – einer hubbeweglichen Halterung (10) und – einem senkrecht in der Halterung (10) aufgenommenen Stempel (11) zum Aufpressen einer Dichtung (12) über den Auffädeldorn (9) auf den Rohrstutzen (8).
Montagewerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – eine Grundplatte (13), auf der die Einspannvorrichtung (10, 11) befestigt ist, wobei der Ständer (3) einen auf der Grundplatte (13) montierten Fuß (14) umfasst.
Montagewerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Halterung (10) an der Einspannvorrichtung (10, 11) um eine senkrechte Achse schwenkbeweglich befestigt ist.
Montagewerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch – eine waagerechte Auflagefläche und – eine vom Ständer (3) getragene, einerseits an der Auflagefläche abgestützte Rückholfeder (15).
Montagewerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – der Hebel (5) eine Unterseite aufweist und – die Rückholfeder (15) andererseits an der Unterseite abgestützt ist.
Verfahren zur Montage einer Sonde (2), bei welchem – ein Auffädeldorn (9) in einen Rohrstutzen (8) eingeführt wird, welcher in einem hohlzylindrischen Ständer (3) aufgenommen ist, – eine Dichtung (12) auf den eingeführten Auffädeldorn (9) aufgesetzt wird, – die aufgesetzte Dichtung (12) mit einem Stempel (11) über den Auffädeldorn (9) in einer Hubbewegung auf den Rohrstutzen (8) gepresst wird, – der Auffädeldorn (9) aus dem Rohrstutzen (8) gezogen wird, – ein langzylindrischer Lanzengrundkörper (16) in den Rohrstutzen (8) eingeführt wird und – ein mechanisch mit dem Ständer (3) verbundener, den Ständer (3) überspannender Hebel (5) relativ zu dem Rohrstutzen (8) geschwenkt wird, sodass die Dichtung (12) von dem Rohrstutzen (8) auf den Lanzengrundkörper (16) geschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Hubbewegung durch eine ortsfeste Einspannvorrichtung (10, 11) mit einer Halterung (10) geführt wird, in welcher der Stempel (11) senkrecht aufgenommen ist.