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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten der Drehlagen von mindestens zwei um eine Achse drehbaren Bauteilen und eine Positioniervorrichtung.
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Bei der Herstellung von Baugruppen, wie zum Beispiel Kupplungen, Hybridantrieben, Getrieben oder weiteren Bestandteilen von Antriebssträngen, stellt sich bei der Montage das Problem, die einzelnen Bauteile, wie zum Beispiel Lamellenträger, in eine definierte Position zueinander zu bringen. Da derartige Bauteile üblicherweise um eine gemeinsame Achse oder Rotationsachse rotieren, stellt sich hier das Problem dar, die Drehlagen der einzelnen Bauteile miteinander zu synchronisieren oder auszurichten. Unter Drehlagen werden hier Winkelpositionen in Bezug auf die Achse verstanden.
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Derartige Teile weisen Verzahnungen auf, mit deren Hilfe die Bauteile zueinander ausgerichtet werden können. Die Verzahnungen müssen nicht notwendiger Weise miteinander kämmend ausgestaltet sein, sondern können beispielsweise auch als Aufnahmen für Lamellenpakete oder Wicklungen beziehungsweise Magnete von Elektromotoren dienen.
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Bislang wurde hoher technischer und auch zeitlicher Aufwand beim wiederholten Suchen von korrekten Verzahnungspositionen bei der Montage mehrerer in Verzahnungen geführter Einzelbauteile und Baugruppen betrieben. Dieser Aufwand erstreckt sich nicht nur auf die Montage sowie auf durch die Verzahnung beeinflusste nachfolgende Mess- und Fügeprozesse, was zu einem schlechten Bauteilhandling mit erhöhtem Zeitaufwand führt. Eine komplexe Automatisierung oder die Zuführung weiterer Mitarbeiter erhöht die Produktionskosten.
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DE 102 36 590 A1 offenbart eine Montage/Zentrier-Unterstützungsanordnung für eine Druckplattenbaugruppe einer Mehrfach-Kupplungsanordnung. Durch die Montage/Zentrier-Unterstützungsanordnung ist wenigstens eine der Kupplungsscheibenanordnungen bezüglich des Gehäuses in einer vorgebbaren Lage arretierbar und/oder wenigstens eine Kupplungsscheibenanordnungen ist bezüglich einer weiteren Kupplungsscheibenanordnung in einer vorgebbaren Lage arretierbar.
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DE 10 2013 200 879 A1 offenbart eine Reibungskupplungseinrichtung, bei der in einer Montageposition Federn, die wenigstens eine Anpressplatte der Kupplung derart beaufschlagen, dass die Kupplungsscheibe eingeklemmt gehalten ist, um die Reibungskupplungseinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Ausrichtung der Drehlage von Bauteilen zueinander zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Ausrichten gemäß Anspruch 1 beziehungsweise einer Positioniervorrichtung nach Anspruch 10.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausrichten der Drehlagen von mindestens zwei um eine Achse drehbaren Bauteilen mit jeweils mindestens einer Ausnehmung umfasst, dass ein erstes Bauteil in einer Aufnahme drehfest angeordnet wird, dass die Drehlage des zweiten Bauteiles mittels einer Positioniervorrichtung zu der Drehlage des ersten Bauteiles ausgerichtet wird, wobei mindestens ein erstes Eingriffselement der Positioniervorrichtung in die Ausnehmung des ersten Bauteiles eingreift und mindestens ein zweites Eingriffselement der Positioniervorrichtung in die Ausnehmung des zweiten Bauteiles eingreift. Vorzugsweise werden zwei Bauteile miteinander ausgerichtet. Es ist auch möglich, mehrere Bauteile zum Beispiel drei bis vier oder noch mehr beispielsweise zur Herstellung einer Getriebewelle miteinander auszurichten.
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Als Ausnehmungen werden hier im weitesten Sinne geometrische Merkmale der Bauteile verstanden; dies können das Bauteil durchdringende Öffnungen oder nicht durchdringende Vorsprünge oder Ausbuchtungen sein. Ausnehmungen können auch Verzahnungen beziehungsweise Zahnzwischenräume und speziell in der Automobilindustrie Ölbohrungen in Naben und Hauptnaben, Verzahnungsraster von Naben, Ölbohrungen des Lamellenträgers, Durchbrüche zum Beispiel in Kronenbereichen des Lamellenträgers sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass für die zu montierenden Bauteile über die Ausnehmungen Drehlagen definiert werden und die jeweiligen Bauteile so mit einer entsprechenden Positioniervorrichtung in definierten Lagen oder Positionen zueinander gebracht werden können. So können wesentliche Montageschritte einfach gestaltet werden. Beispielsweise können einfache Handwerkzeuge verbunden mit Poka-Yoke Lösungen zum Einsatz kommen, um die Montage zu erleichtern und zu beschleunigen. So kann auch bei niedrigem Automatisierungsgrad der Zeitbedarf minimiert und Fehlverbau vermieden werden. Auch sind die notwenige Anlagentechnik und die Abfrage zur Qualitätsüberwachung weniger komplex.
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Das erste und/oder das zweite Eingriffselement kann einen Stift aufweisen. Dieser vorzugsweise konisch oder an die Form der Ausnehmung angepasste Stift erleichtert zum einen das Einführen in die Ausnehmung und gleichzeitig die Ausrichtung der Drehlage, da der Stift gewissermaßen in die Ausnehmung hineingleitet.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach der Anordnung des ersten Bauteils das zweite Bauteil im Bereich des ersten Bauteils entlang der Achse positioniert wird und dass anschließend das zweite Eingriffselement in die Ausnehmung des zweiten Bauteiles eingeführt wird, woraufhin das erste Eingriffselement in die Ausnehmung des ersten Bauteiles eingeführt wird. Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich besonders für eine Positioniervorrichtung in Form eines Handwerkzeuges. So führt ein Mitarbeiter die Positioniervorrichtung mit dem oder den Eingriffselementen, beispielsweise in Form von Ausrichtungsstiften in die Ausnehmung des zweiten Bauteils ein. Durch minimales Drehen der Positioniervorrichtung findet der Mitarbeiter während er tiefer mit der Positioniervorrichtung in das Bauteil eintaucht die Ausnehmung des ersten Bauteils. Somit richtet die Positioniervorrichtung die Ausnehmung des zweiten Bauteils zu der Ausnehmung des ersten Bauteils auf einfache Art und Weise aus.
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Besonders vorteilhaft ist, dass eine optische Markierung die Position des zweiten Eingriffselements kennzeichnet. So kann bei einer manuellen Ausrichtung eine Hilfestellung für die richtige Ausrichtung gegeben werden. Zudem kann die Markierung bei händischer oder automatischer Ausrichtung als Kontrolle dienen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach der Anordnung des ersten Bauteils das erste Eingriffselement in die Ausnehmung des ersten Bauteiles eingeführt und das zweite Eingriffselement positioniert wird und dass anschließend das zweite Bauteil im Bereich des ersten Bauteils entlang der Achse in die Ausnehmung des zweiten Bauteiles eingreifend positioniert wird. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders für eine automatische Montage, beispielsweise in einer Schweißvorrichtung. So können die Eingriffselemente beispielsweise Bestandteil von Bauteilaufnahmen oder beweglichen Trägern der Vorrichtung sein. Hier wird das zweite Bauteil während des Einlegens, was manuell oder automatisch erfolgen kann, durch ein Aufgleiten oder ein Eintauchen in das zweite Eingriffselemente oder die zweiten Eingriffselemente positioniert.
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Alternativ können beide oder mehrere Eingriffselemente auch zeitgleich eingreifen, was eine schnellere Ausrichtung ermöglicht.
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Besonders vorteilhaft ist, dass das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement radial gegenüberliegend an einem Grundkörper angeordnet sind. Diese Lösung ist einfach zu realisieren und benötigt wenig Bauraum.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Eingriffselemente zur Anpassung an unterschiedliche Bauteile austauschbar sind. So kann ein modulares System aufgebaut werden, was Herstellung und Logistik vereinfacht.
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Nach dem Ausrichten der beiden Bauteile können diese beispielsweise durch Verschweißen dauerhaft miteinander verbunden werden. So bleibt die einmal ausgerichtete Drehlage auch für nachfolgende Fertigungsschritte auch ohne die Positioniervorrichtung erhalten.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen der Bauteile in axialer und/oder radialer Richtung zueinander ausgerichtet werden. Je nach Anwendung können die Ausnehmungen und damit die Bauteile zueinander oder miteinander ausgerichtet werden, was die Flexibilität erhöht. Entsprechend ist es möglich, die Positioniervorrichtung oder ein Eingriffselement in radialer oder seitlicher Richtung in die Ausnahme einzuführen.
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Die erfindungsgemäße Positioniervorrichtung zum Ausrichten der Drehlagen von mindestens zwei um eine Achse drehbaren Bauteilen mit jeweils mindestens einer Ausnehmung umfasst, dass die Positioniervorrichtung mindestens ein erstes Eingriffselement zum Eingriff in die Ausnehmung des ersten Bauteiles und mindestens ein zweites Eingriffselement zum Eingriff in die Ausnehmung des zweiten Bauteiles aufweist, wobei das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement in einem definierten, die ausgerichtet Drehlage definierenden Winkel zu der Achse angeordnet sind. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine seitliche Darstellung von zwei um eine Achse drehbaren Bauteilen mit jeweils einer Ausnehmung in Form einer Verzahnung;
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2 eine Draufsicht auf die beiden Bauteile;
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3 eine perspektivische Darstellung eines ersten Bauteils in einer Aufnahme;
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4 eine perspektivische Darstellung der beiden Bauteile in einer Aufnahme;
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5 eine perspektivische Darstellung der beiden Bauteile mit einer Positioniervorrichtung;
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6 eine Detaildarstellung des zweiten Bauteils mit der Positioniervorrichtung;
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7 eine Detaildarstellung des ersten Bauteils mit der Positioniervorrichtung;
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8 eine perspektivische Darstellung der Positioniervorrichtung; und
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9 eine perspektivische Darstellung eines ersten Bauteils mit einer Positioniervorrichtung.
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1 zeigt in seitlicher Darstellung eine Bauteilgruppe 10, die beispielsweise Bestandteil eines Doppelkupplungsgetriebes ist. Die Bauteilgruppe 10 rotiert um eine gemeinsame Achse A. Die Bauteilgruppe 10 hat ein erstes Bauteil 12 und ein zweites Bauteil 14. Die beiden Bauteile sind rotationssymmetrisch zu der Achse A. Beispielsweise sind die Bauteile 12, 14 Außenlamellenträger des Doppelkupplungsgetriebes, welche mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors um die Achse A rotieren und die Drehzahl auf nicht dargestellte Innenlamellenträger übertragen.
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Das erste Bauteil 12 weist eine erste Ausnehmung 16 beziehungsweise eine erste Verzahnung mit mehreren Ausnehmungen auf und das zweite Bauteil 14 weist eine zweite Verzahnung 18 beziehungsweise eine zweite Verzahnung mit mehreren Ausnehmungen auf.
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Wie in 2 dargestellt sind die Verzahnungen 16, 18 als Umfangsverzahnungen ausgeführt. Die Verzahnungen 16, 18 sind hier nicht als kämmende Getriebeverzahnungen ausgeführt, sondern dienen vielmehr als Träger für die Lamellen der Kupplung. Zur Vereinfachung der weiteren Fertigung werden das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 anhand der beiden Verzahnungen 16, 18 in ihren Drehlagen aneinander ausgerichtet. Dabei kann einem Zahn der ersten Verzahnung 18 entweder ein Zahn, Zahnzwischenraum oder Teile von beiden der zweiten Verzahnung 18 gegenüberliegen. Wichtig ist, dass für dieses Bauteil und alle in der Fertigung darauffolgenden Bauteile 10 eine identische Positionierung der Drehlage zwischen dem ersten Bauteil 12 und dem zweiten Bauteil 14 gefunden wird. Diese eindeutige Drehlage der beiden Bauteile 12, 14 zueinander, erleichtert die nachfolgenden Montageschritte und die Qualitätssicherung.
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In 3 ist das erste Bauteil 12 dargestellt, das in einer Aufnahme 20 beispielsweise einer Schweißvorrichtung angeordnet ist. Mittels einer Drehsicherung 22, welche in die erste Verzahnung 16 des ersten Bauteils 12 eingreift ist das erste Bauteil 12 in einer definierten Drehlage oder Orientierung in der Aufnahme 20 fixiert. In einer zentralen Öffnung des ersten Bauteils 12 sind eine Hauptnabe 24 und ein Federpaket 26 der Kupplung angeordnet.
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In 4 ist nun das zweite Bauteil 14 in das erste Bauteil 12 eingelegt worden. Das zweite Bauteil 14 liegt im Bereich der Hauptnabe 24 auf und kann frei gedreht werden, während das erste Bauteil 12 mittels der Drehsicherung 22 beziehungsweise der Aufnahme 20 drehfest, das heißt in einem festen Winkel bezüglich der Rotationsachse, angeordnet ist.
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Anhand von 5 wird nun beschrieben wie das zweite Bauteil 14 in seiner Drehlage mit dem ersten Bauteil 12 ausgerichtet wird. Dies geschieht mittels einer Positioniervorrichtung 28, die einen kreisringförmigen Grundkörper 30 aufweist. Der Umfang des Grundkörpers 30 entspricht dabei im Wesentlichen dem Umfang des zweiten Bauteils 14. Die Positioniervorrichtung 28 hat hier zwei erste Eingriffselemente 32, die sich gegenüberliegen, also um etwa 180° versetzt an den ringförmigen Grundkörper 30 angeordnet sind.
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Die hier genannten Gradzahlen können in Abhängigkeit von der Anordnung der Ausnehmungen variieren. Dies kann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Verzahnungsteilung, der Anzahl der Zähne oder weiteren Details des Bauteile sein.
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Die ersten Eingriffselemente 32 haben Ausnehmungen oder Vorsprünge zum Einsatz in Vorsprünge oder Ausnehmungen der ersten Verzahnung 16 des ersten Bauteils 12. Weiterhin hat die Positioniervorrichtung 28 zwei zweite Eingriffselemente 34, welche als Stifte ausgebildet sind und in Zahnzwischenräume der zweiten Verzahnung 18 des zweiten Bauteils 14 eingreifen können. Die beiden zweiten Eingriffselemente 34 sind um etwa 180° versetzt an dem Grundkörper 30 angeordnet. Sie sind dabei so angeordnet, dass zwischen einem ersten Eingriffselement 32 und einem zweiten Eingriffselement 34 jeweils ein Winkel von etwa 90° besteht. In dem Bereich der zweiten Eingriffselemente 34 ist außen an dem Grundkörper 30 jeweils eine Abstützung 36, mittels derer die Positioniervorrichtung 28 an dem ersten Bauteil 12 abgestützt werden kann. Die beiden Abstützungen können auch als Anschlag bei dem Aufsetzen der Positioniervorrichtung 28 dienen. Auf einer oder beiden Abstützungen 36 ist eine optische Markierung 38 angebracht, welche mit einer optischen Markierung 38 an der Aufnahme 20 kommuniziert, wenn die Positioniervorrichtung 28 korrekt an der Aufnahme 20 ausgerichtet ist.
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Im Folgenden wird das Einsetzen und damit Ausrichten der Positioniervorrichtung 28 beschrieben. Ein Mitarbeiter führt die Positioniervorrichtung 28 mit den beiden zweiten Eingriffselementen 34 in die zweite Verzahnung 18 des zweiten Bauteils 14 ein. Die beiden zweiten, vorzugsweise konischen Eingriffselemente 34 haben in axialer Richtung eine größere Erstreckung als die ersten Eingriffselemente 32. Dies führt dazu, dass die zweiten Eingriffselemente 34 im Eingriff mit dem zweiten Bauteil 14 sind, während die ersten Eingriffselemente 32 noch frei von dem ersten Bauteil 12 sind. Somit kann der Mitarbeiter das zweite Bauteil 14 mittels der Positioniervorrichtung 28 relativ zu dem ersten Bauteil 12 drehen. Während er die Positioniervorrichtung 28 weiter in axialer Richtung in die Bauteilgruppe 10 hineinbewegt, kann der Mitarbeiter durch minimales Drehen der Positioniervorrichtung 28 und damit des zweiten Bauteils 14, die erste Verzahnung 16 des ersten Bauteil 12 finden. Dabei gibt ihm die optische Markierung 38 ein Anhaltspunkt für die richtige Position. Anschließend wird die Positioniervorrichtung 28 weiter axial bewegt, bis die Abstützung 36 und/oder die ersten Eingriffselemente 32 in das erste Bauteil 12 eingreifen beziehungsweise sich auf diesem aufstützen. Damit sind die Drehlagen der beiden Bauteile 12, 14 definiert zueinander ausgerichtet. Nun wird das zweite Bauteil 14 an der Hauptnabe 24 verschweißt und ist damit dauerhaft mit dem ersten Bauteil 12 für die darauffolgenden Fertigungsschritte verbunden. Die Positioniervorrichtung 28 wird nun entfernt.
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In 6 ist detaillierter dargestellt, wie das zweite Eingriffselement 34 der Positioniervorrichtung 28 in die zweite Verzahnung 18 des zweiten Bauteils 14 eingreift. Dabei ist zu erkennen, dass zu einer sicheren Fixierung das zweite Eingriffselement 34 vollständig, das heißt über die gesamte axiale Länge oder Erstreckung, in die zweite Verzahnung 18 eingreift. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sich die Länge des zweiten Eingriffselementes 34 nur bis etwa zur Hälfte der axialen Erstreckung der zweiten Verzahnung 18 erstreckt.
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In 7 ist die Positionierung des ersten Eingriffselementes 32 an der ersten Verzahnung 16 detaillierter dargestellt. Zu dem ist eine im Bereich des ersten Eingriffselementes 32 an dem Grundkörper 30 angeordnete Spannvorrichtung dargestellt. Mit einer Rastvorrichtung 40 kann über einen Rasthebel 42 ein Raststift 43 in ein Element des ersten Bauteils 12 einrasten und dadurch die axiale Position des zweiten Bauteils 14 gegen die Federkraft des Federpakets 26 sichern.
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In 8 ist eine Positioniervorrichtung 28 mit ihrer nach oben gerichteten Unterseite dargestellt. Von dem Grundkörper 30 erstrecken sich in axialer Richtung die zweiten Eingriffselemente 34 in Form von Stiften oder Zapfen. Mit radialem Abstand zu den zweiten Eingriffselementen 34 sind die Abstützungen 36 angeordnet. In Umfangrichtung um 90° versetzt zu den zweiten Eingriffselementen 34 sind die beiden ersten Eingriffselemente 32 angeordnet. Die Konturen des ersten Eingriffselementes 32 und des zweiten Eingriffselementes 34 bestimmen sich nach den Zähnen beziehungsweise Zahnzwischenräumen der beiden Verzahnungen 16, 18. Die Eingriffselemente 32, 34 sind derart auf die Verzahnungen 16, 18 abgestimmt, dass sie leicht in die Verzahnungen 16, 18 einführbar sind und einen festen definierten Sitz und damit eine definierte Drehlage sicherstellen.
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In 9 ist eine weitere Positioniervorrichtung 28 dargestellt. Bereits in der Aufnahme positioniert ist das erste Bauteil 12 mit der Hauptnarbe 24 und dem Federpaket 26. Ein Tragarm 44 der Positioniervorrichtung 28 ist in das erste Bauteil 12 hineingefahren oder geschwenkt. An dem Tragarm sind zwei Grundkörper 46 befestigt. Alternativ ist auch ein Grundkörper 46 ausreichend oder es kommen zwei vorzugsweise gegenüberliegende Tragarme 44 mit jeweils einem oder zwei Grundkörpern 46 zum Einsatz. An einer hier nicht dargestellten radial außenliegenden Seite hat der Grundkörper 46 das erste Eingriffselement 32 zum Eingriff in die erste Verzahnung 16 des gezeigten ersten Bauteils 12. An einer gegenüberliegenden oder radial innen liegenden Seite ist an dem Grundkörper 46 das zweite Eingriffselement 34 angeordnet. Nachdem der oder die Tragarme 44 in Position sind, kann das zweite Bauteil 14 im ersten Bauteil 12 positioniert werden. Dabei führen die zweiten Eingriffselemente 34 das zweite Bauteil 14 an seiner zweiten Verzahnung 18 derart, dass es in einer definierten Drehlage zu dem ersten Bauteil 12 positioniert wird. Anschließend wird das zweite Bauteil 14 an der Hauptnabe 24 verschweißt, so dass für den späteren Fertigungsablauf die beiden Bauteile 12 und 14 fest miteinander verbunden sind. Die beiden Bauteile 12, 14 beziehungsweise deren Verzahnungen 16, 18 können in axialer Richtung miteinander ausgerichtet werden, wie beispielsweise in 1 dargestellt ist. Andererseits können die beiden Bauteile 12, 14 beziehungsweise die beiden Verzahnungen 16, 18 in einer radialen Richtung ausgerichtet werden, wie in 4 dargestellt ist. Schließlich ist auch eine Mischform möglich, wenn sich die beiden Verzahnungen 16, 18 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung überdecken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteilgruppe
- 12
- erstes Bauteil
- 14
- zweites Bauteil
- 16
- erste Verzahnung
- 18
- zweite Verzahnung
- 20
- Aufnahme
- 22
- Drehsicherung
- 24
- Hauptnabe
- 26
- Federpaket
- 28
- Positioniervorrichtung
- 30
- Grundkörper
- 32
- erstes Eingriffselement
- 34
- zweites Eingriffselement
- 36
- Abstützung
- 38
- optische Markierung
- 40
- Rastvorrichtung
- 42
- Rasthebel
- 43
- Raststift
- 44
- Tragarm
- 46
- Grundkörper
- A
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10236590 A1 [0005]
- DE 102013200879 A1 [0006]
