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Die Erfindung betrifft eine Einpressvorrichtung zum Einpressen eines Lagers in ein Schwungrad einer Kurbelwelle.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 005 296 A1 ist eine Einpressvorrichtung zum Einpressen eines solchen Pilotlagers in eine Schwungradnabe des Schwungrads einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine bekannt, die eingerichtet ist, um an dem Schwungrad der Kurbelwelle befestigt zu werden. Die Einpressvorrichtung weist eine Aufnahmehülse auf, in der ein Einpressstempel zum Einpressen des Lagers in das Schwungrad verlagerbar geführt ist. Die Aufnahmehülse weist eine Stirnseite auf, die als Anschlag an dem Schwungrad zum Einpressen des Lagers in das Schwungrad ausgebildet ist, wobei die Aufnahmehülse beim Einpressen des Lagers mit ihrer Stirnseite an dem Schwungrad anschlägt. Die Aufnahmehülse ist dabei stirnseitig offen ausgebildet. Der Einpressstempel ist als Einpressdorn ausgebildet und weist einen zentralen Stift auf, der das einzupressende Pilotlager trägt. Dieses ist beim Einpressen auf dem zentralen Stift, insbesondere mithilfe eines Rundschnurrings, gehalten. Dadurch kann es beim Zurückverlagern des Einpressstempels nach dem Einpressen des Lagers zu Problemen kommen, wenn das Lager sich nicht vollständig von dem Stempel, durch den es getragen wird, und mit welchem es kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist, löst. In diesem Fall wird das Lager zumindest aus einer definierten Einpressposition oder Einpresstiefe wieder zurückverlagert oder sogar ganz entfernt. Auch kann es zu einem unerwünschten Verkanten des Lagers kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einpressvorrichtung zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile vermieden werden.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Einpressvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei der hier vorgeschlagenen Einpressvorrichtung ist vorgesehen, dass die Aufnahmehülse eingerichtet ist, um das Lager vor dem Einpressen in einem von der Aufnahmehülse und dem Einpressstempel begrenzten Aufnahmeraum zu halten. Da das Lager von der Aufnahmehülse gehalten wird, wobei der Einpressstempel es lediglich einseitig abstützt, kann das Lager beim Einpressen nach Erreichen des Anschlags der Aufnahmehülse an dem Schwungrad in einfacher Weise mittels des Einpressstempels in seine Lagerbohrung geschoben werden. Der Einpressstempel kann nach dem Einpressvorgang ohne weiteres zurückgezogen werden, ohne dass das Lager wieder mitgenommen wird, da dieses weder kraft- noch formschlüssig mit dem Einpressstempel verbunden ist.
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Das Lager wird vor dem Einpressen insbesondere ausschließlich durch die Aufnahmehülse gehalten. Es besteht insbesondere keine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zu dem Einpressstempel. Dieser ist lediglich eingerichtet, einseitig Druckkräfte auf das Lager auszuüben, um dieses einzupressen. Insbesondere ist der Einpressstempel lediglich eingerichtet, um Presskräfte - in Einpressrichtung, die im Folgenden auch als Axialrichtung bezeichnet wird - in das Lager einzuleiten. Da ansonsten keinerlei Verbindung zwischen dem Lager und dem Einpressstempel besteht, kann dieser nach dem Einpressen ohne weiteres zurückgezogen und von dem Lager entfernt werden.
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Wie ausgeführt, wird die Axialrichtung im Folgenden durch die Einpressrichtung der Einpressvorrichtung definiert. Eine radiale Richtung steht senkrecht auf der Einpressrichtung, eine Umfangsrichtung umgreift die Axialrichtung konzentrisch.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmehülse in dem Aufnahmeraum eine Halteeinrichtung zum Halten des Lagers aufweist. Mittels der eigens zum Halten des Lagers eingerichteten Halteeinrichtung kann die Aufnahmehülse das Lager sicher und stabil in einer bestimmungsgemäßen Einpresslage halten, bis es durch den Einpressstempel in die Lagerbohrung des Schwungrads eingepresst wird.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass eine in Umfangsrichtung das Lager umgreifende Innenwandung der Aufnahmehülse mit ihrem Innendurchmesser derart auf einen Außendurchmesser des Lagers abgestimmt und vorzugsweise eng toleriert ist, sodass sich ein Reibschluss zwischen dem Lager und der Innenwandung ergibt, wodurch das Lager sicher, lagerichtig und stabil in der Aufnahmehülse gehalten wird. Zugleich sind die zwischen dem Lager und der Innenwandung der Aufnahmehülse wirkenden Reibkräfte gering genug, sodass das Lager ohne übermäßigen Kraftaufwand durch den Einpressstempel in seine Lagerbohrung eingepresst werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halteeinrichtung ein zumindest in radialer Richtung elastisches, vorzugsweise in entspanntem Zustand in den Aufnahmeraum vorspringendes Halteelement aufweist. Insbesondere springt das - vorzugsweise in Umfangsrichtung gesehen umlaufende - Halteelement in radialer Richtung in entspanntem Zustand über den Innendurchmesser der Innenwandung der Aufnahmehülse vor. Wird das Lager in die Aufnahmehülse eingesetzt, wird das Halteelement in radialer Richtung komprimiert und radial nach außen gedrängt, sodass das Lager sicher und stabil durch das Halteelement unter Vorspannung gehalten wird.
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Das Halteelement ist vorzugsweise in einer ringförmig in Umfangsrichtung umlaufenden Ringnut in der Innenwandung der Aufnahmehülse angeordnet.
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Bevorzugt ist das Halteelement als O-Ring, insbesondere als O-Ringdichtung, ausgebildet. Dies stellt eine ebenso einfache wie kostengünstige Ausgestaltung des Halteelements dar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmehülse in einem Führungsgehäuse geführt und gegenüber dem Führungsgehäuse vorgespannt ist. Dabei umgreift das Führungsgehäuse vorzugsweise die Aufnahmehülse in Umfangsrichtung. Die Aufnahmehülse ist gegenüber dem Führungsgehäuse insbesondere in axialer Richtung vorgespannt. Vorzugsweise weist die Einpressvorrichtung eine Druckfeder auf, die sich einerseits an der Aufnahmehülse und andererseits an einem Führungsgehäuse-Boden des Führungsgehäuses abstützt, wobei die Druckfeder innerhalb des Führungsgehäuses angeordnet ist. Aufgrund der Vorspannung wird die Aufnahmehülse beim Einpressen des Lagers zu jedem Zeitpunkt sicher und stabil im Anschlag an dem Schwungrad gehalten. Zugleich wird das Führungsgehäuse bei seiner Verlagerung auf der Aufnahmehülse durch die Aufnahmehülse sicher geführt, sodass auch dieses sicher und stabil in seiner vorbestimmten radialen Position gehalten wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einpressstempel starr mit dem Führungsgehäuse verbunden und gemeinsam mit dem Führungsgehäuse relativ zu der Aufnahmehülse verlagerbar ist, um das Lager in das Schwungrad einzupressen. In einer Einpressposition schlägt dabei die Aufnahmehülse an dem Schwungrad stirnseitig an, wobei dann zum Einpressen des Lagers der Einpressstempel gemeinsam mit dem Führungsgehäuse gegen die Vorspannkraft relativ zu der Aufnahmehülse in Axialrichtung verlagert werden, wobei das Lager in die Lagerbohrung eingepresst wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einpressstempel in dem Führungsgehäuse-Boden des Führungsgehäuses gehalten ist, wobei zwischen dem Führungsgehäuse-Boden und einer Anlageschulter des Einpressstempels wenigstens ein Abstandselement angeordnet ist. Bei dem Führungsgehäuse-Boden handelt es sich insbesondere um eine innere Stirnfläche des Führungsgehäuses, auf der die Axialrichtung senkrecht steht, und welche einer der Stirnseite - in Axialrichtung gesehen - abgewandten Rückfläche der Aufnahmehülse gegenüberliegt. Das Vorspannelement, insbesondere die Druckfeder, stützt sich dabei einerseits an der Rückfläche der Aufnahmehülse und andererseits an dem Führungsgehäuse-Boden oder dem Abstandselement ab. Stützt sich das Vorspannelement an dem Abstandselement ab, stützt es sich jedenfalls auch mittelbar an dem Führungsgehäuse-Boden ab. Der Einpressstempel weist eine in radialer Richtung vorspringende Schulter auf, mit der er entweder an dem Führungsgehäuse-Boden oder an dem Abstandselement anschlägt. Auf diese Weise wird die Lage des Einpressstempels relativ zu dem Führungsgehäuse sicher und stabil festgelegt. Mittels des wenigstens einen Abstandselements wird letztlich eine axiale Relativlage einer dem Lager zugewandten Einpressfläche des Einpressstempels relativ zu einer stirnseitigen Anschlagfläche des Führungsgehäuses, die im vollständig eingepressten Zustand des Lagers an dem Schwungrad anschlägt, festgelegt, sodass hierdurch - insbesondere mittels des Überstands der Einpressfläche über die stirnseitige Anschlagfläche des Führungsgehäuses - eine Einpresstiefe für das Lager in die Lagerbohrung definiert wird. Um die Einpresstiefe zu verändern, können verschieden starke oder dicke Abstandselemente, und/oder verschiedene Anzahlen von Abstandselementen zwischen der Anlageschulter des Einpressstempels und dem Führungsgehäuse-Boden angeordnet werden.
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Das Abstandselement ist vorzugsweise als Passscheibe, insbesondere als Shims-Scheibe ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einpressfläche des Einpressstempels konisch ausgebildet ist. Dies trägt zu einer Zentrierung des Lagers beim Einpressen bei und verhindert wirksam dessen Verkanten. Der Einpressstempel liegt mit der konischen Einpressfläche beim Einpressen des Lagers an dem Lager an.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einpressvorrichtung ein Befestigungsgehäuse aufweist, das wenigstens ein Befestigungselement zum Befestigen der Einpressvorrichtung an dem Schwungrad aufweist, wobei die Aufnahmehülse, der Einpressstempel und das Führungsgehäuse in dem Befestigungsgehäuse angeordnet sind. Mit dem Befestigungsgehäuse und dem wenigstens einen Befestigungselement ist die Einpressvorrichtung stabil in einer definierten Position an dem Schwungrad befestigbar.
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Das wenigstens eine Befestigungselement ist bevorzugt als Durchgangsbohrung ausgebildet, durch welche ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Befestigungsschraube oder dergleichen, führbar ist. Zum Befestigen an dem Schwungrad werden bevorzugt Bohrungen, insbesondere Gewindebohrungen verwendet, die ohnehin an dem Schwungrad oder einem Kurbelwellenflansch vorgesehen sind. Es bedarf dann keiner Ausbildung zusätzlicher Befestigungsmittel. Insbesondere erfolgt die Befestigung der Einpressvorrichtung bevorzugt durch Verschraubung in bereits vorhandene Schraublöcher des Schwungrads beziehungsweise des Kurbelwellenflanschs.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einpressvorrichtung eine Betätigungseinrichtung aufweist, die kräfteübertragend mit dem Befestigungsgehäuse einerseits und dem Einpressstempel andererseits verbunden und zugleich zum Einpressen des Lagers relativ zu dem Befestigungsgehäuse verlagerbar ist. Insbesondere ist die Betätigungseinrichtung vorzugsweise mittels ineinander kämmender Gewindegänge mit dem Befestigungsgehäuse einerseits kräfteübertragend und andererseits zugleich verlagerbar verbunden. Bei der Betätigungseinrichtung handelt es sich besonders bevorzugt um einen Schraubbolzen, der durch eine Gewindebohrung des Befestigungsgehäuses durchgeschraubt ist, wobei er angeordnet und eingerichtet ist, um Einpresskräfte in axialer Richtung in das Führungsgehäuse und/oder den Einpressstempel einzuleiten.
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Vorzugsweise weist die Betätigungseinrichtung eine Drehmomenteinleitungseinrichtung auf, die beispielsweise als Innensechskant oder als Außensechskant, oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung gegenüber dem Einpressstempel und/oder gegenüber dem Führungsgehäuse drehentkoppelt ist. Bevorzugt ist sie gegenüber dem Einpressstempel und dem Führungsgehäuse drehentkoppelt. Insbesondere ist bevorzugt zwischen der Betätigungseinrichtung und dem Einpressstempel sowie dem Führungsgehäuse ein Lager vorgesehen, welches eine Relativdrehung - in Umfangsrichtung gesehen - zwischen der Betätigungseinrichtung einerseits und dem Führungsgehäuse und dem Einpressstempel andererseits erlaubt. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich ein in die Betätigungseinrichtung eingeleitetes Drehmoment in das Führungsgehäuse, den Einpressstempel und gegebenenfalls sogar das Lager fortsetzt, wodurch das Einpressen erschwert oder im schlimmsten Fall sogar das Lager beschädigt werden könnte.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einpressvorrichtung.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einpressvorrichtung 1 zum Einpressen eines Lagers 3, insbesondere eines Pilotlagers, in eine Lagerbohrung 5 eines Schwungrads 7 einer Kurbelwelle 9, wobei die Einpressvorrichtung 1 eingerichtet ist, um an dem Schwungrad 7 der Kurbelwelle 9 befestigt zu werden. Die Einpressvorrichtung 1 weist eine Aufnahmehülse 11 auf, in der ein Einpressstempel 13 verlagerbar geführt ist, wobei der Einpressstempel 13 vorgesehen und eingerichtet ist, um das Lager 3 in die Lagerbohrung 5 des Schwungrads 7 einzupressen.
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Die Aufnahmehülse 11 weist eine Stirnseite 15 auf, die als Anschlag an dem Schwungrad 7 zum Einpressen des Lagers 3 in das Schwungrad 7 ausgebildet ist, wobei die Aufnahmehülse 11 stirnseitig, also an der Stirnseite 15, offen ausgebildet ist.
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Die Aufnahmehülse 11 ist eingerichtet, um das Lager 3 vor dem Einpressen in einem von der Aufnahmehülse 11 und dem Einpressstempel 13 begrenzten Aufnahmeraum 17 zu halten. Da das Lager 3 sicher und stabil vor dem Einpressen durch die Aufnahmehülse 11 gehalten wird, bedarf es keiner kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung des Lagers 3 mit dem Einpressstempel 13, sodass dieser lediglich einseitig an dem Lager 3 anliegen kann, um das Lager 3 - in axialer, in der Figur horizontaler, Richtung nach links - in die Lagerbohrung 5 einzupressen. Da keine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung des Lagers 3 mit dem Einpressstempel 13 besteht, kann dieser nach dem Einpressen zurückgezogen werden, ohne dass damit die Gefahr einer Mitnahme des Lagers 3 verbunden ist.
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Der Aufnahmeraum 17 ist beim Einpressen in seinem Volumen veränderbar. Insbesondere wird der Aufnahmeraum 17 durch Verlagerung des Einpressstempels 13 relativ zu der Aufnahmehülse 11 und in der Aufnahmehülse 11 beim Einpressen des Lagers 3 kleiner, wobei das Lager 3 - in der Figur nach links - aus dem Aufnahmeraum 17 heraus und in die Lagerbohrung 5 hineingedrängt wird.
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Die Aufnahmehülse 11 weist in dem Aufnahmeraum 17 eine Halteeinrichtung 19 auf, die eingerichtet ist, um das Lager 3 in dem Aufnahmeraum 17 zu halten. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Halteeinrichtung 19 ein in radialer Richtung elastisches, in entspanntem Zustand in den Aufnahmeraum 17 - radial - vorspringendes Halteelement 21 auf, wobei das elastische Halteelement 21 hier in einer in Umfangsrichtung gesehen umlaufenden Radialnut 23 der Aufnahmehülse 11 angeordnet ist. Die Radialnut 23 ist dabei insbesondere in einer Innenwandung 25 der Aufnahmehülse 11 ausgebildet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 21 als O-Ringdichtung 27 ausgebildet.
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Die Aufnahmehülse 11 ist in einem Führungsgehäuse 29 geführt und gegenüber dem Führungsgehäuse 29 - hier mittels eines Vorspannelements 31, das bevorzugt als Druckfeder ausgebildet ist, gegenüber dem Führungsgehäuse 29 vorgespannt.
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Insbesondere ist die Aufnahmehülse 11 auf diese Weise in Axialrichtung vorgespannt, sodass sie beim Einpressen des Lagers 3 sicher und fest mit der Stirnseite 15 gegen das Schwungrad 7 gedrängt wird.
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Das Vorspannelement 31 stützt sich hier einerseits an einer Rückfläche 33 der Aufnahmehülse 11 und andererseits - hier mittelbar - an einem Führungsgehäuse-Boden 35 ab.
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Der Einpressstempel 13 ist bevorzugt starr mit dem Führungsgehäuse 29 verbunden und gemeinsam mit dem Führungsgehäuse 29 relativ zu der Aufnahmehülse 11 - in Axialrichtung - verlagerbar, um das Lager 3 in die Lagerbohrung 5 einzupressen. Dabei erfolgt das Einpressen insbesondere gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements 31 in Axialrichtung.
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Der Einpressstempel 13 ist hier in dem Führungsgehäuse-Boden 35 des Führungsgehäuses 29 gehalten, wobei zwischen dem Führungsgehäuse-Boden 35 und einer Anlageschulter 37 des Einpressstempels 13 wenigstens ein Abstandselement 39 angeordnet ist. Über das wenigstens eine Abstandselement 39 kann ein axialer Überstand einer Einpressfläche 41 des Einpressstempels 13 gegenüber einer stirnseitigen Anschlagfläche 43 des Führungsgehäuses 29 eingestellt werden, wobei der Einpressvorgang des Lagers 3 beendet ist, wenn die Anschlagfläche 43 an dem Schwungrad 7 anschlägt. Mittels des Abstandselements 39 wird daher eine Einpresstiefe des Lagers 3 in das Schwungrad 7 eingestellt.
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Um die Einpresstiefe zu variieren, können dickere und dünnere Abstandselemente 39, und/oder eine verschiedene Anzahl von Abstandselementen 39 verwendet werden.
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Das wenigstens eine Abstandselement 39 ist bevorzugt als Passscheibe, insbesondere als Shims-Scheibe, ausgebildet.
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Die Einpressfläche 41 ist bevorzugt konisch ausgebildet und eingerichtet zur Anlage an dem Lager 3 beim Einpressen des Lagers 3. Die konische Ausgestaltung der Einpressfläche 41 dient dazu, das Lager 3 zu jedem Zeitpunkt genau zu zentrieren und vor einem Verkanten zu schützen.
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Die Einpressvorrichtung 1 weist ein Betätigungsgehäuse 45 auf, das wenigstens ein Befestigungselement 47 zum Befestigen der Einpressvorrichtung 1 an dem Schwungrad 7 aufweist. Dabei sind die Aufnahmehülse 11, der Einpressstempel 13 und das Führungsgehäuse 29 in dem Befestigungsgehäuse 45 angeordnet. Das Befestigungselement 47 ist vorzugsweise als Durchgangsbohrung 49 ausgebildet, durch welches Schrauben, Gewindestifte oder dergleichen hindurchgeführt und in ohnehin an dem Schwungrad 7 vorhandene Gewindebohrungen geschraubt werden können, um die Einpressvorrichtung 1 an dem Schwungrad 7 zu befestigen.
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Die Einpressvorrichtung 1 weist außerdem eine Betätigungseinrichtung 51 auf, die kräfteübertragend mit dem Befestigungsgehäuse 45 und dem Einpressstempel 13 verbunden und zum Einpressen des Lagers 3 relativ zu dem Befestigungsgehäuse 45 verlagerbar ist. Insbesondere ist die Betätigungseinrichtung 51 bevorzugt als Schraubdorn, Schraubbolzen, Gewindeschraube oder dergleichen ausgebildet, der/die in eine Innengewindebohrung 53 des Befestigungsgehäuses 45 eingeschraubt werden kann. Mittels der Betätigungseinrichtung 51 in das Führungsgehäuse 29 und den Einpressstempel 13 eingeleitete Druckkräfte werden so in der Innengewindebohrung 53 durch das Führungsgehäuse 45 abgestützt.
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Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung 51 gegenüber dem Einpressstempel 13 und vorzugsweise auch gegenüber dem Führungsgehäuse 29 drehentkoppelt, hier über ein Wälzlager 55.
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Zum Einpressen des Lagers 3 in die Lagerbohrung 5 wird zunächst das Befestigungsgehäuse 45 an dem Schwungrad 7 befestigt. Dann wird die Betätigungseinrichtung 51 so weit in die Innengewindebohrung 53 eingeschraubt, bis die Stirnseite 15 der Aufnahmehülse 11 an dem Schwungrad 7 anschlägt. Wird nun die Betätigungseinrichtung 51 weiter - in der Figur nach links - in die Innengewindebohrung 53 eingeschraubt, werden der Einpressstempel 13 und das Führungsgehäuse 29 gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements 31 relativ zu der Aufnahmehülse 11 verlagert, sodass das Lager 3 in die Lagerbohrung 5 eingepresst wird. Dieser Einpressvorgang endet, wenn das Führungsgehäuse 29 mit seiner Anschlagfläche 43 an dem Schwungrad 7 anschlägt.
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Anschließend kann der Einpressstempel 13 durch umgekehrtes Ausschrauben der Betätigungseinrichtung 51 aus der Innengewindebohrung 53 - in der Figur nach rechts - aus der Lagerbohrung 5 entfernt werden, ohne dass irgendwelche Zugkräfte in das Lager 3 eingeleitet werden. Schließlich kann die Einpressvorrichtung 1 von dem Schwungrad 7 entfernt werden.
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Insgesamt ermöglicht die hier vorgeschlagene Einpressvorrichtung 1 ein prozesssicheres Einpressen eines Lagers 3, insbesondere eines Pilotlagers, in eine Lagerbohrung 5 einer Kurbelwelle 9 mit geringem Aufwand.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013005296 A1 [0002]
