DE102018102199B4

DE102018102199B4 - Montagevorrichtung und Montageverfahren zum Montieren eines Bauteils auf einer Welle

Info

Publication number: DE102018102199B4
Application number: DE102018102199.2A
Authority: DE
Inventors: Harald Wagner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: DE102018102199A1; WO2019149313A1

Abstract

Montagevorrichtung (1) zum Montieren eines Bauteils (2) auf einer Welle (4, 3), aufweisend ein Zugelement (5), an dem mindestens zwei Hebel (6) angeordnet sind, die jeweils über ein Gelenk (9) mit dem Zugelement (5) verbunden sind, wobei das Zugelement (5) ausgestaltet ist, mittels eines Verbindungselements (13) mit der Welle (4) fest verbunden zu werden, wobei unterhalb der Hebel (6) das zu montierende Bauteil (2) einlegbar ist derart, dass das zu montierende Bauteil (2) zwischen Hebel (6) und Welle (4, 3) angeordnet ist, und wobei durch ein Drücken auf die Hebel (6) in Richtung der Welle (4, 3) das zu montierende Bauteil (2) nach unten auf die Welle (4, 3) bewegbar ist und gleichzeitig durch die Bewegung der Hebel (6) die Welle (4, 3) nach oben ziehbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung sowie ein Montageverfahren zum Montieren eines Bauteils auf einer Welle.
In der DE 10 2013 226 552 B3 ist eine Montagevorrichtung für ein Wälzlager offenbart. Die Montagevorrichtung weist einen Grundkörper auf, der auf einer einen Lagerring tragenden Welle axial festlegbar ist. Der Grundkörper weist ein in axiale Richtung verschiebbares Element auf, wobei mit dem verschiebbaren Element ein Lagerring relativ zum ersten Bauteil in axialer Richtung verschoben werden kann.
In der DE 10 2010 007 492 A1 ist eine Montagevorrichtung für den Zusammenbau eines Lagers offenbart. Die Montagevorrichtung umfasst ein erstes Aufnahmeelement zur Aufnahme des Innenrings und ein zweites Aufnahmeelement zur Aufnahme des Außenrings vor. Des Weiteren weist die Montagevorrichtung Hubmittel auf, mit denen das erste Aufnahmeelement relativ zum zweiten Aufnahmeelement in Richtung der Zentralachse angehoben oder abgesenkt werden kann.
Hydraulische Montagevorrichtungen sind ebenfalls, beispielsweise aus der DE 10 2010 048 250 A1 , bekannt.
Die DE 20 2017 002 174 U1 beschreibt ein Werkzeug zum Ein- und Ausbau von Lagern, Buchsen und dergleichen, das zu denen gehört, die zumindest einen Gewindestab enthalten. Es ist ein rohrförmiges Druckelement und zumindest ein weiteres entgegengesetztes Druckelement vorgesehen.
Die DE 20 2008 008 893 U1 offenbart eine Hydraulikwerkzeugeinheit, wobei zum Abziehen eines Gegenstands von seinem Umfang alle am Umfang der Hydraulikwerkzeugeinheit befindliche Klinken sich an einem unteren Außenumfang des abzumontierenden Gegenstands abstützen und die Mittelachse an einem Ende des Hydraulikzylinders sich an dem Stützschaft des abzumontierenden Gegenstands abstützt.
Die DE 10 2007 005 160 A1 beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zum Vorspannen eines Lagers. Diese Verfahren und Vorrichtungen weisen eine Einrichtung zum Überwachen der Vorspannung auf und werden zum Justieren des Lagerspiels eines Lagers oder einer Lageranordnung verwendet.
Die DE 34 43 249 C2 offenbart einen Werkzeugsatz zum Aus- oder Einbauen von Wälzlagern unter Anwendung von Schrauben und Muttern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache handhabbare und kompakte Montagevorrichtung aufzuzeigen.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird die im Anspruch 1 angegebene Montagevorrichtung und in Anspruch 8 ein Montageverfahren mit Verwendung einer solchen Montagevorrichtung vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Montagevorrichtung zum Montieren eines Bauteils auf einer Welle weist ein Zugelement auf, an dem mindestens zwei Hebel angeordnet sind, die jeweils über ein Gelenk mit dem Zugelement verbunden sind. Dabei ist das Zugelement ausgestaltet, mittels eines Verbindungselements mit der Welle fest verbunden zu werden. Unterhalb der Hebel ist das zu montierende Bauteil einlegbar derart, dass das zu montierende Bauteil zwischen Hebel und Welle angeordnet ist. Durch ein Drücken auf die Hebel in Richtung der Welle ist das zu montierende Bauteil nach unten auf die Welle bewegbar und gleichzeitig durch die Bewegung der Hebel die Welle nach oben ziehbar.
Hierbei wird vorzugsweise eine Pressverbindung zwischen dem zu montierenden Bauteil und der Welle hergestellt. Beispielsweise wird die Montagevorrichtung zum Montieren eines Lagerinnenrings eines Lagers auf einer Welle verwendet. Das zu montierende Bauteil muss nicht direkt auf die Welle, sondern kann auch auf ein Zwischenelement, das mit der Welle verbunden ist, montiert werden. Auch solche Zwischenelemente werden hier unter den Begriff Welle gefasst.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind drei Hebel an dem Zugelement angeordnet. Die Hebel sind vorzugsweise gleichmäßig rings um das Zugelement herum angeordnet. Bei der Verwendung von drei Hebeln beträgt der Winkel zwischen zwei benachbarten Hebeln 120°.
Vorzugsweise beträgt das Hebelverhältnis jedes Hebels zwischen 7/16 und 15/32, insbesondere 15 zu 7. Das heißt, dass der Hebel vom Gelenk bis zur Auflagefläche eines zu montierenden Bauteils vorzugsweise ein Längenverhältnis von 7/15 aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Hebel jeweils eine Wölbung auf, wobei die Wölbung jedes Hebels als Auflagefläche am zu montierenden Bauteil ausgebildet ist. Das bedeutet, dass die Wölbung in Richtung Welle ausgebildet ist.
Ferner ist vorzugsweise das Zugelement mittels eines Gelenkkopfes mit dem Verbindungselement der Montagevorrichtung verbunden. Beispielsweise ist das Verbindungselement mit dem Gelenkkopf einteilig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Gelenkkopf als Elges-Gelenkkopf ausgebildet.
Beispielsweise ist das Verbindungselement als Mutter ausgebildet. Das bedeutet, dass das Verbindungselement auf die Welle vorzugsweise aufschraubbar oder in die Welle einschraubbar ist, wodurch eine feste Verbindung zwischen Welle und Montagevorrichtung erreicht wird.
Ferner weist die erfindungsgemäße Montagevorrichtung vorzugsweise einen Hilfsring auf, der zum gleichzeitigen Betätigen aller Hebel ausgebildet ist. Hierfür wird der Hilfsring auf die Hebel aufgelegt. Um die Hebel mittels des Hilfsrings zu betätigen, wird der Hilfsring auf die Hebel in Richtung Welle gedrückt, wodurch eine Hebelbewegung entsteht. Das heißt, dass der äußere Bereich der Hebel nach unten Richtung Welle bewegt wird und der innere Bereich der Hebel in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Der Durchmesser des Hilfsrings entspricht vorzugsweise der Länge der an dem Zugelement angeordneten Hebel. Das heißt, dass der Hilfsring vorzugsweise an den Enden der Hebel aufliegt, um die größtmögliche Hebelwirkung zu erzielen.
Das erfindungsgemäße Montageverfahren zum Montieren eines Bauteils auf einer Welle mittels der obig beschriebenen Montagevorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Welle mit dem Verbindungselement der Montagevorrichtung fest verbunden wird. Ferner wird unterhalb der Hebel der Montagevorrichtung das zu montierende Bauteil eingelegt. Unterhalb der Hebel bedeutet, dass das zu montierende Bauteil zwischen Hebel und Welle eingelegt wird. Anschließend wird durch Drücken auf die Hebel in Richtung Welle das zu montierende Bauteil nach unten auf die Welle bewegt und gleichzeitig durch die Hebelbewegung die Welle nach oben gezogen. Die Ziehbewegung an der Welle wird durch die an dem Zugelement angelenkten Hebel erzeugt, da durch die Drückbewegung der Hebel in Richtung Welle das Zugelement nach oben, das heißt von der Welle weg, bewegt wird. Beispielsweise werden mit einer solchen Montagevorrichtung Spindellager oder Turboladerlager montiert.
Vorzugsweise werden die Hebel mittels des Hilfsrings der Montagevorrichtung betätigt. Dadurch wird eine gleichmäßige Bewegung der Hebel ohne Verkanten gewährleistet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:

1 eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung in perspektivischer Ansicht,
2 eine vergrößerte Seitenansicht eines Hebels gemäß der Montagevorrichtung aus 1.

In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung 1 während des Montagevorgangs eines Lagerinnenrings 2 eines Turboladerlagers auf einem Zwischenelement 3, hier ein Kompressorrad, in perspektivischer Ansicht dargestellt. Das Zwischenelement 3 ist dabei mit einer Welle 4 fest verbunden.
Die Montagevorrichtung 1 weist ein Zugelement 5 auf, an das drei angelenkte Hebel 6 angreifen. Das Zugelement 5 ist in dieser Ausführungsform flanschförmig mit einer geschlossenen Oberseite 7 ausgebildet. Die drei Hebel 6 sind gleichmäßig an der Oberseite 7 des flanschförmigen Zugelements 5 verteilt und daran befestigt. Der Winkel zwischen zwei benachbarten Hebeln 6 beträgt 120°.
Jeder Hebel 6 weist einen Befestigungsabschnitt 8 auf, der mit der Oberseite des Zugelements 5 fest verbunden ist. An den Befestigungsabschnitt 8 ist ein Gelenk 9 angeordnet, der den Befestigungsabschnitt 8 des Hebels 6 mit einem Hebelabschnitt 10 des Hebels 6 verbindet.
Der Hebelabschnitt 10 jedes Hebels 6 weist eine Wölbung 11 auf, wobei die Wölbung 11 als Auflagefläche am zu montierenden Bauteil, hier der Lagerinnenring 2 des Turboladerlagers, ausgebildet ist. Die Wölbung 11 ragt somit in Richtung des zu montierenden Bauteils. Das heißt, dass der Lagerinnenring 2 unterhalb der Wölbungen 11 der Hebel 6 eingelegt ist. Der Abstand zwischen Gelenk 9 und Mitte der Wölbung 11 entspricht einer Länge L₁. Die Gesamtlänge des Hebelabschnitts 10 des Hebels 6 entspricht einer Länge L₂. Das Längenverhältnis L₁/ L₂ beträgt dabei in dieser Ausführungsform 7/15. Dieses Hebelverhältnis von 15 zu 7 ist in der 2 dargestellt. Der äußere Bereich des Hebelabschnitts 10 ist gerade ausgebildet. Das heißt, dass im äußeren Bereich des Hebelabschnitts 10 keine Wölbung vorhanden ist.
Die Montagevorrichtung 1 weist des Weiteren einen teilweise in dem flanschförmigen Zugelement 5 angeordneten Gelenkkopf 12 auf. In dieser Ausführungsform ist der Gelenkkopf als Elges-Gelenkkopf ausgebildet. Der Gelenkkopf 12 erstreckt sich vom Zugelement 5 in Richtung Welle 4. Am unteren Ende des Gelenkkopfes 12 ist ein Verbindungselement 13, hier eine Mutter, am Gelenkkopf 12 befestigt. Mittels der Mutter 13 ist die Montagevorrichtung 1 in das Zwischenelement 3, hier das Kompressorrad, eingeschraubt. Dadurch besteht eine feste Verbindung zwischen Welle 4 und Montagevorrichtung 1. Alternativ kann auch nur ein Verbindungselement 13 vorgesehen werden, das die Welle 4 mit dem Zugelement 5 der Montagevorrichtung 1 direkt miteinander verbindet.
Im äußeren Bereich der Hebel 6 ist ein Hilfsring 14 auf den Hebelabschnitt 10 aufgelegt. Durch Drücken des Hilfsrings 14 werden die äußeren Bereiche der Hebel 6 gleichmäßig in Richtung Welle 4 bewegt, während das Zugelement 5 aufgrund der Hebelwirkung in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Nachdem das Zugelement 5 über den Gelenkkopf 12 und die Mutter 13 mit der Welle 4 fest verbunden ist, wird gleichzeitig während der Lagerinnenring 2 auf das Zwischenelement 3 aufgepresst wird, die Welle 4 in Richtung Zugelement 5 gezogen. Dadurch erfährt die Welle 4 während des Einpressens des Lagerinnenrings 2 keine oder nur noch eine geringfügige Stauchung. Die in der 1 dargestellten Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung der einzelnen Elemente an.
Bezugszeichenliste

1: Montagevorrichtung
2: Lagerinnenring
3: Zwischenelement
4: Welle
5: Zugelement
6: Hebel
7: Oberseite des Zugelements
8: Befestigungsabschnitt des Hebels
9: Gelenk
10: Hebelabschnitt des Hebels
11: Wölbung
12: Gelenkkopf
13: Verbindungselement
14: Hilfsring
L₁: Länge der Hebellänge vom Gelenk bis zur Auflagefläche des zu montierenden Bauteils
L₂: Länge der Hebellänge des gesamten Hebels

Claims

Montagevorrichtung (1) zum Montieren eines Bauteils (2) auf einer Welle (4, 3), aufweisend ein Zugelement (5), an dem mindestens zwei Hebel (6) angeordnet sind, die jeweils über ein Gelenk (9) mit dem Zugelement (5) verbunden sind, wobei das Zugelement (5) ausgestaltet ist, mittels eines Verbindungselements (13) mit der Welle (4) fest verbunden zu werden, wobei unterhalb der Hebel (6) das zu montierende Bauteil (2) einlegbar ist derart, dass das zu montierende Bauteil (2) zwischen Hebel (6) und Welle (4, 3) angeordnet ist, und wobei durch ein Drücken auf die Hebel (6) in Richtung der Welle (4, 3) das zu montierende Bauteil (2) nach unten auf die Welle (4, 3) bewegbar ist und gleichzeitig durch die Bewegung der Hebel (6) die Welle (4, 3) nach oben ziehbar ist.
Montagevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Hebel (6) an dem Zugelement (5) angeordnet sind.
Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelverhältnis (L₁/L₂) jedes Hebels (6) 15 zu 7 beträgt.
Montagevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (6) jeweils eine Wölbung (11) aufweisen, wobei die Wölbung (11) jedes Hebels (6) als Auflagefläche am zu montierenden Bauteil (2) ausgebildet ist.
Montagevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (5) mittels eines Gelenkkopfes (12) mit dem Verbindungselement (13) der Montagevorrichtung (1) verbunden ist.
Montagevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) als Mutter ausgebildet ist.
Montagevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Hilfsring (14), der zum gleichzeitigen Betätigen aller Hebel (6) ausgebildet ist.
Montageverfahren zum Montieren eines Bauteils (2) auf einer Welle (4, 3) mittels der Montagevorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) mit dem Verbindungselement (13) der Montagevorrichtung (1) fest verbunden und unterhalb der Hebel (6) der Montagevorrichtung (1) das zu montierende Bauteil (2) eingelegt wird und anschließend durch Drücken auf die Hebel (6) in Richtung Welle (3, 4) das zu montierende Bauteil (2) nach unten auf die Welle (3, 4) bewegt und gleichzeitig durch die Hebelbewegung die Welle (3, 4) nach oben gezogen wird.
Montageverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Hilfsrings (14) der Montagevorrichtung (1) die Hebel (6) betätigt werden.