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Die Erfindung betrifft ein Montagewerkzeugset für eine Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung an einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, ein Verfahren zur Demontage eines Riemenrads mit integriertem Schwingungsdämpfer nach dem Patentanspruch 9 sowie ein Verfahren zum Zusammenbau der Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung nach dem Patentanspruch 10.
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Im Kundendienstfall kann mit Hilfe von Spezialwerkzeugen zum Beispiel der im Antriebsstrang geschaltete Schwingungsdämpfer ausgewechselt werden. Der Schwingungsdämpfer kann in der im Folgenden dargelegten gattungsgemäßen Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung in einem Riemenrad integriert sein.
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In dieser Anordnung bilden das axial äußere Riemenrad, ein Dreifachkettenrad zum Antrieb der Ölpumpe, der Nockenwelle und der Kompensationswellen sowie die Kurbelwelle einen axialen Pressverbund. In dem Pressverbund verspannt eine in die Kurbelwellen-Stirnseite verschraubte Zentralschraube das Riemenrad unter Zwischenlage des Kettenrades gegen die Kurbelwellen-Stirnseite. Das Kettenrad ist dabei über Stirnverzahnungen zwischen dem Riemenrad und der Kurbelwellen-Stirnseite angeordnet, wie es aus der
DE 10 2005 017 976 B4 bekannt ist. Die oben dargelegte Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung ist beispielhaft aus der
DE 10 2004 050 440 A1 bekannt.
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Das Kettenrad ist im Zusammenbauzustand in einem Steuergehäuse angeordnet, das zwischen dem Zylinderkurbelgehäuse und einem Steuergehäuse-Deckel definiert ist. Das Riemenrad ist in Axialrichtung betrachtet außerhalb des Steuergehäuse-Deckels angeordnet und über einen Nabenabschnitt durch eine Lageröffnung des Steuergehäuse-Deckels geführt sowie in Formschlussverbindung mit dem Kettenrad.
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Die Demontage des Riemenrads mit darin integriertem Schwingungsdämpfer wird wie folgt durchgeführt: Zunächst wird die Zentralschraube von der Kurbelwelle gelöst und herausgenommen. Anschließend kann das nunmehr lose Riemenrad mit darin integriertem Schwingungsdämpfer ausgewechselt werden. Bei demontierter Zentralschraube ist das Kettenrad lediglich durch eine einfach lösbare Steckverbindung an der Kurbelwellen-Stirnseite gehaltert. Damit ein unbeabsichtigtes Lösen des Kettenrads von der Kurbelwelle verhindert wird, darf das Kettenrad über die Kettentriebe nicht mit Kippmomenten beaufschlagt werden, die zu einem solchen Ablösen des Kettenrads führen. Im Stand der Technik wird daher beim Schwingungsdämpferwechsel stets der gesamte Kettentrieb entspannt. Dazu muss ein oberer Kettendeckel abmontiert werden, um einen Werkzeugzugang bereitzustellen. Trotz des entspannten Kettentriebes besteht bei unsachgemäßer Demontage das Risiko, dass sich das Kettenrad von der Kurbelwelle löst. In diesem Fall ist der Steuergehäuse-Deckel zu entfernen und das Kettenrad wieder in Steckverbindung mit der Kurbelwelle zu bringen, was mit hohem Montageaufwand verbunden ist.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2013 205 340 B3 ist eine Spreizhülse bekannt, die als Montagehilfe beim Verschrauben einer Radlagereinheit, insbesondere beim Verschrauben einer Radlagernabe mit einer Gelenkglocke dient.
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Die
US 1 753 780 A beschreibt ein Werkzeug, das nach Entfernen der Antriebsachse ein Kettenrad fixiert.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Montagewerkzeugset bereitzustellen, bei dem die Montage sowie Demontage der Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung vereinfacht ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1, 9 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 weist das Montagewerkzeugset ein Sicherungselement auf, mit dem das Kettenrad bei demontierter Zentralschraube lagesicher an der Kurbelwellen-Stirnseite festgelegt ist. In diesem Fall auf ein montagetechnisch aufwendiges Entspannen des am Kettenrad angreifenden Kettentriebes verzichtet werden. Mittels des zusätzlichen Sicherungselementes wird die oben erwähnte Steckverbindung zwischen dem Kettenrad und der Kurbelwellen-Stirnseite in Axialrichtung gesichert, so dass ein Herausfallen des Kettenrads betriebssicher verhindert ist.
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Das Sicherungselement kann bevorzugt ein, durch die Schraubendurchführung des Kettenrads geführter Sicherungsstift mit einem Außengewinde an seiner Spitze sein. Der Sicherungsstift kann bei demontierter Zentralschraube mit dem Innengewinde an der Kurbelwellen-Stirnseite verschraubt werden. Zudem kann der Sicherungsstift zumindest einen radial nach außen verstellbaren Spreizkeil aufweisen. Mit dem Spreizkeil kann der in der Kurbelwelle verschraubte Sicherungsstift mit dem Innenumfang der Schraubendurchführung des Kettenrads verspreizt werden, wodurch das Kettenrad an der Kurbelwellen-Stirnseite lagegesichert ist.
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Zur radialen Verstellung des Spreizkeils kann eine Stellschraube vorgesehen sein, die koaxial im Sicherungsstift in Schraubverbindung ist und mit dem Spreizkeil zusammenwirkt.
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Erfindungsgemäß weist das Montagewerkzeugset neben dem Sicherungselement einen Montagehalter auf, der bei demontierter Zentralschraube den Pressverbund, bestehend aus dem Riemenrad, dem Kettenrad und der Kurbelwelle mit einer Axialkraft beaufschlagt. Der Montagehalter kann ein zentrisches, scheibenförmiges Stützelement aufweisen, das bei noch montierter Zentralschraube auf der Riemenrad-Stirnseite aufsetzbar ist. Der Montagehalter kann zumindest einen radial nach außen abragenden Montagearm aufweisen, der unter Aufbau der Axialkraft mit dem Zylinderkurbelgehäuse verspannbar ist.
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Das auf der Riemenrad-Stirnseite aufsetzbare Stützelement kann zudem einen Werkzeugzugang aufweisen. Der Werkzeugzugang ist bevorzugt eine zentrale Werkzeugöffnung in dem scheibenförmigen Stützelement des Montagehalters. Bei einer Demontage des Riemenrads wird in einem ersten Schritt der Montagehalter auf die Stirnseite des Riemenrads aufgesetzt und unter Aufbau der Axialkraft damit verspannt. In einem zweiten Montageschritt wird dann die Zentralschraube gelöst und durch den Werkzeugzugang des Montagehalters entfernt. In einem dritten Schritt wird der Sicherungsstift mit der Kurbelwellen-Stirnseite verschraubt, und zwar bei noch eingefahrenem Spreizkeil. Anschließend wird der Spreizkeil des Sicherungsstiftes ausgeweitet, um eine Lagesicherung des Kettenrads an der Kurbelwelle zu gewährleisten. In einem folgenden Montageschritt wird dann der Montagehalter vom Riemenrad gelöst und das Riemenrad entfernt.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Montagewerkzeugset einen Adapter aufweisen, mit dem bei demontiertem Riemenrad und bei demontierter Zentralschraube das Kettenrad lagesicher an die Kurbelwellen-Stirnseite gedrückt wird. Bevorzugt kann der Adapter am Außenumfang des Sicherungsstiftes geführt sein. Hierzu kann der Sicherungsstift ein Außengewinde aufweisen, das mit einer Feststellmutter in Gewindeeingriff ist. Mittels der Feststellmutter kann der Adapter das Kettenrad gegen die Kurbelwellen-Stirnseite verspannen, und zwar bei vorherigem Einschrauben des Sicherungsstiftes in die Kurbelwellen-Stirnseite.
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Im Zusammenbauzustand ist zwischen dem Zylinderkurbelgehäuse und einem Steuergehäuse-Deckel ein Steuergehäuse definiert, in dem das Kettenrad positioniert ist. Das Riemenrad ist hierbei in Axialrichtung außerhalb des Steuergehäuse-Deckels angeordnet und über einen Nabenabschnitt durch eine Lageröffnung des Steuergehäuse-Deckels geführt sowie in Formschlussverbindung (Stirnverzahnung) mit dem Kettenrad.
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Der Zusammenbau einer solchen Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung wird erfindungsgemäß wie folgt durchgeführt: So wird in einem ersten Montageschritt der Sicherungsstift in die Kurbelwellen-Stirnseite eingeschraubt. Anschließend wird das Kettenrad mittels des Adapters auf der Kurbelwellen-Stirnseite in der Axialrichtung lagerichtig verspannt. In einem zweiten Montageschritt wird das lagerichtig positionierte Kettenrad mittels des Spreizkeils im Sicherungsstift verspreizt und der nunmehr nicht mehr erforderliche Adapter entfernt. In einem dritten Montageschritt wird der Steuergehäuse-Deckel montiert und somit das mittels des Sicherungsstiftes gesicherte Kettenrad vom Steuergehäuse-Deckel überdeckt. Anschließend wird in einem vierten Montageschritt das Riemenrad auf das Kettenrad gesetzt und mittels des Montagehalters mit einer Axialkraft dagegen gedrückt. In einem folgenden Montageschritt wird der nunmehr nicht mehr erforderliche Sicherungsstift gelöst und die Zentralschraube montiert.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer Teilschnittdarstellung eine Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs;
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2 beispielhaft eine Formschlussverbindung zwischen der Kurbelwellen-Stirnseite und dem Kettenrad, die durch die Stirnverzahnungen realisiert ist;
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3 bis 5 jeweils Ansichten entsprechend der 1, anhand derer ein Montagevorgang für einen Schwingungsdämpferwechsel veranschaulicht ist; sowie
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6 und 7 jeweils Ansichten, die den Zusammenbau der Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung veranschaulichen.
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In der 1 ist der vordere Abschnitt eines Zylinderkurbelgehäuses 1 für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine insoweit angedeutet, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge ist in dem Zylinderkurbelgehäuse 1 über ein Hauptlager 3 eine Kurbelwelle 5 drehbar gelagert, die über einen Pleuel 7 mit einem nicht gezeigten Kolben trieblich verbunden ist, der in einem Zylinder 9 verschiebbar geführt ist. Das Zylinderkurbelgehäuse 1 bildet an seiner Vorderseite ein Steuergehäuse 11, das mittels eines Steuergehäuse-Deckels 13 dicht abgeschlossen ist. In dem Steuergehäuse 11 sind ein Kettentrieb 15 für eine Ölpumpe, ein Kettentrieb 17 für eine Nockenwelle sowie ein Kettentrieb 19 für Kompensationswellen angeordnet, und zwar mit entsprechenden Kettenrädern 21, 23, 25, die materialeinheitlich und einstückig zu einem Dreifachkettenrad 27 zusammengefasst sind, das auf der Kurbelwellen-Stirnseite 29 angeordnet ist. Ferner treibt die Kurbelwelle 5 ein Riemenrad 31 mit darin integriertem Schwingungsdämpfer 33 an, das in Axialrichtung außerhalb des Steuergehäuses 11 angeordnet ist. Das Riemenrad 31 weist einen Nabenabschnitt 35 auf, der durch eine Lageröffnung 37 des Steuerdeckels 33 hindurchragt. Zwischen dem Nabenabschnitt 35 des Riemenrads 31 und dem Öffnungsrand der Lageröffnung 37 ist ein Simmerring 39 geschaltet.
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In der Zusammenbaulage gemäß der 1 bilden das Riemenrad 31, das Kettenrad 27 und die Kurbelwelle 5 einen axialen Pressverbund, bei dem eine in die Kurbelwellen-Stirnseite 29 verschraubte Zentralschraube 41 mit seinem Schraubenkopf an einem Ringbund des Riemenrads 31 anliegt, und das Riemenrad unter Zwischenlage des Kettenrads 27 gegen die Kurbelwellen-Stirnseite 29 presst. Das Kettenrad 27 ist an seinen beiden in Axialrichtung gegenüberliegenden Stirnseiten in Formschlußverbindung 44 (2) mit der Kurbelwellen-Stirnseite 29 und dem Riemenrad 31. Die Formschlußverbindung 44 ist in den Figuren durch Stirnverzahnungen 45, 47 an den jeweils zugewandten Kontaktflächen der Kurbelwellen-Stirnseite 29 und des Nabenabschnitts 35 des Riemenrads 31 realisiert.
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Anhand der folgenden 3 bis 5 wird das Verfahren zur Demontage des Riemenrads 31 mit darin integriertem Schwingungsdämpfer 33 beschrieben: zunächst wird in einem ersten Montageschritt ein Montagehalter 49 koaxial auf eine Riemenrad-Stirnseite 51 gesetzt. Der Montagehalter 49 weist gemäß der 3 ein zentrales, scheibenförmiges Stützelement 53 sowie davon seitlich abragende Montagearme 55 auf, von denen in der 3 der untere Montagearm nur teilweise angeordnet ist. Zur Vormontage des Riemenrad-Wechsels wird zunächst der Montagehalter 49 auf die Stirnseite 51 des Riemenrads 31 aufgesetzt und anschließend unter Aufbau einer Axialkraft FA mit dem Zylinderkurbelgehäuse 1 verspannt, und zwar unter Bildung von Schraubverbindungen 57 zwischen den Montagearmen 55 und dem Zylinderkurbelgehäuse 1.
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Bei verspanntem Montagehalter 49 kann die Zentralschraube 41 gelöst und entfernt werden, wie es in der 3 bereits gezeigt ist, und zwar unter Aufrechterhaltung des axialen Pressverbundes zwischen dem Riemenrad 31, dem Kettenrad 27 und der Kurbelwelle 5. Die Zentralschraube 41 wird dann durch eine Werkzeugzugangsöffnung 60 im Stützelement 53 des Montagehalters 49 entfernt.
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In einem folgenden Montageschritt wird ein Sicherungselement 59 bereitgestellt, mit dem das Kettenrad 27 an der Kurbelwellen-Stirnseite 29 lagegesichert wird. Das Sicherungselement 59 ist ein Sicherungsstift, der gemäß der 4 durch die zentrale Werkzeugzugangsöffnung 60 des Montagehalters 49 mit der Kurbelwellen-Stirnseite 29 verschraubt ist. Der Sicherungsstift 59 weist in der 4 angedeutete radial verstellbare Spreizkeile 61 auf. Diese wirken mit einer in Längsachse des Sicherungsstiftes 59 geführten Stellschraube 63 zusammen. In der 4 sind die beiden Spreizkeile 61 im eingefahrenen Zustand gezeigt. Zur Lagesicherung des Kettenrads 27 wird die Stellschraube 63 betätigt, um die beiden Spreizkeile 61 mit dem Innenumfang der Schraubendurchführung des Kettenrads 27 zu verspreizen. Der Sicherungsstift 59 sowie die darin eingeschraubte Stellschraube 63 sind durchmesserkleiner gestaltet als die Schraubendurchführung an dem Riemenrad 31.
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Bei entferntem Montagehalter 49 kann das Riemenrad 31 mit dem darin integriertem Schwingungsdämpfer 33 ohne weiteres entfernt und ausgewechselt werden, wie es in der 5 gezeigt ist.
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Bei einem erneuten Zusammenbau wird zunächst das Riemenrad 31 mit dem darin integrierten Schwingungsdämpfer 33 auf die Lageröffnung 37 des Steuergehäuse-Deckels 13 gesetzt und in Formschlussverbindung mit dem Kettenrad 27 gebracht. Anschließend wird erneut der Montagehalter 49 montiert, um das Riemenrad 31 unter Zwischenlage des Kettenrads 27 mit der Axialkraft FA gegen die Kurbelwellen-Stirnseite 29 zu pressen. Nunmehr kann die Spreizverbindung zwischen dem Sicherungsstift 59 und dem Kettenrad 27 gelöst und der Sicherungsstift 59 demontiert werden. Darauffolgend wird die Zentralschraube 41 festgespannt und in einem abschließenden Montageschritt der Montagehalter 49 gelöst.
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Alternativ zu den 3 bis 5 wird anhand der 6 und 7 ein Verfahren zum Zusammenbau der Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung veranschaulicht. Im Unterschied zu den vorangegangenen Figuren ist in der 6 und 7 der Sicherungsstift 59 mit einem Adapter 65 erweitert. Der Adapter 65 ist ringförmig ausgebildet und am Außenumfang des Sicherungsstiftes 59 verschiebbar gelagert. Zudem ist der Sicherungsstift 59 mit einem Außengewinde 67 versehen, auf dem eine Feststellmutter 69 in Gewindeeingriff ist.
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Beim Zusammenbau der Kurbelwellen-Kettenrad-Anordnung wird zunächst das Kettenrad 27 an der Kurbelwellen-Stirnseite 29 lagegesichert. Hierzu wird der Sicherungsstift 59 durch das Kettenrad 27 hindurchgeführt und mit der Kurbelwellen-Stirnseite 29 verschraubt. Darauffolgend wird der Adapter 65 mittels der Feststellmutter 69 an der Kurbelwellen-Stirnseite 29 festgespannt. In einem nächsten Montageschritt wird die Stellschraube 63 des Sicherungsstiftes 59 betätigt, um diesen mit dem Kettenrad 27 zu verspreizen. Darauffolgend wird der Adapter 65 mitsamt seiner Feststellmutter 69 am Sicherungsstift 59 gelöst. In der weiteren Prozessabfolge wird der Steuergehäuse-Deckel 13 am Zylinderkurbelgehäuse 1 verschraubt und anschließend das Riemenrad 31 durch die Lageröffnung 37 des Steuergehäuse-Deckels 13 geführt und in Kontakt mit dem Kettenrad 27 gebracht. Im Anschluss daran wird wiederum der Montagehalter 49 montiert, der Sicherungsstift 59 gelöst und entfernt und dann die Zentralschraube 41 festgespannt. Nach der Montage der Zentralschraube 41 wird abschließend der Montaghalter 49 gelöst und von dem Zylinderkurbelgehäuse 1 entfernt.
