DE3720487C1 - Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen hydraulischen Aufweiten mehrerer Längsabschnitte einer Hohlwelle zur Herstellung kraftschlüssiger und/oder form­ schlüssiger Verbindungen zwischen dieser und darauf aufge­ schobenen Konstruktionselementen wie Nocken, Zahnrädern, Lagersitzen, in Form einer Druckmittelsonde mit zumindest einem längsverlaufenden Zuführungskanal und jeweils ra­ dialen Zuführungsbohrungen zu jedem aufzuweitenden Rohrab­ schnitt der Hohlwelle sowie mit Aufweit- und Dichtungsan­ ordnungen, die die Einwirkung des Druckmittels auf die aufzuweitenden Rohrabschnitte der Hohlwelle beschränken und die dazwischenliegenden Rohrabschnitte der Hohlwelle dagegen abdichten.

Eine Vorrichtung der genannten Art ist in der DE 35 30 600.9 dargestellt, die der Herstellung von Nockenwellen in einem einzigen Arbeitsgang dient. Auf Grund der auftre­ tenden Drücke und der Notwendigkeit der Aufnahme von Ringnuten für die Dichtungselemente der Aufweitanordnungen können übliche Rohre für den Sondenkörper nicht verwendet werden, so daß Spezialanfertigungen aus Stangenmaterial mit längsgerichteten Bohrungen erforderlich werden. Es hat sich erwiesen, daß Bohrungen in der gewünschten Länge in Stangenmaterial nicht oder zumindest nicht mit vertret­ barem Aufwand herzustellen sind. Hierbei ist zu berück­ sichtigen, daß für jeden Wellentyp eine spezielle Sonde in Hinsicht auf die Abstände der und die Durchmesser der Aufweit- und Dichtungsanordnungen erforderlich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sonden der eingangs genannten Art in kostengünstiger und leicht abwandelbarer Bauweise bereitzustellen.

Die Lösung besteht darin, daß die Druckmittelsonde aus einzelnen Längsabschnitten zusammengesetzt ist, deren Anzahl zumindest der Anzahl der Aufweit- und Dichtungsan­ ordnungen entspricht und die jeweils einen Abschnitt des längsverlaufenden Zuführungskanal aufweisen. Hiermit ist die Möglichkeit gegeben, einzelne im wesentlichen gleich­ artige Sondenabschnitte mit Bohrungslängen bis ca. 200 mm ohne Probleme herzustellen und diese nach geeigneten Tech­ niken miteinander zu verbinden. Je nach Ausführung wird hierbei, abgesehen von den Anschluß- und Endstücken nur ein einziger Typ oder zwei einander ergänzende Arten von Längsabschnitten an einer Sonde erforderlich.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführung sind vollständige Dichtungsanordnungen mit paarweise einander zugeordneten Dichtungselementen jeweils einem einzigen Längsabschnitt zugeordnet, wobei zwischen den Dichtungselementen die radiale Zuführungsbohrung für das Druckmittel endet. Für die Variation der Sondenlängen bzw. der Abstände zwischen den Aufweitabschnitten können hierbei einfache Verlänge­ rungsabschnitte eingesetzt werden, die frei von Dich­ tungselementen und radialen Bohrungen sind.

Nach einer günstigen Abwandlung kann jeweils eine Verbin­ dungsstelle im Bereich zwischen zwei einander zugeordneten Dichtungselementen liegen, so daß die Möglichkeit besteht, über dem Umfang ungeteilte unelastische, sehr verschleiß­ feste Dichtungselemente vor dem Verbinden zweier Längsab­ schnitte aufzuschieben. Zur Sicherung des axialen Sitzes können dabei Umfangsnuten geringer Tiefe auf den Längsab­ schnitten vorgesehen sein.

Eine günstige Abwandlung ist darin zu sehen, daß Längsab­ schnitte mit zwei abgestuften Außendurchmessern so inein­ ander gesetzt werden, daß dazwischen eine breite Ringnut entsteht, die ein einzelnes nach außen geschlossenes Auf­ weit- und Dichtungselement aufnimmt, das einen gesamten Aufweitabschnitt überdeckt. Ein derartiges, im halben Längsschnitt nach außen U-förmig geschlossenes Dichtungs­ element kann von einem ebenfalls mit aufgeschobenen Stütz­ ring stabilisiert werden. Sonden mit Dichtungselementen dieser Art machen Entlastungsbohrungen im Sondenkörper verzichtbar.

Die hierbei erforderlichen Längselemente können jeweils zwei Teile mit zueinander abgestuften Außendurchmessern in sich vereinen oder wechselweise größeren und kleineren Außendurchmesser aufweisen, wobei die Abschnitte kleineren Durchmessers in die benachbarten Abschnitte größeren Durch­ messers eingesteckt oder eingeschraubt werden.

Nach einer weiteren Ausführung sind jeweils Längsab­ schnitte vorgesehen, die eine vollständige Aufweit- und Dichtungsanordnung aus insbesondere paarweise angeordneten Dichtungselementen aufnehmen, und die miteinander durch demgegenüber sehr viel dünnere Rohrabschnitte aus Hoch­ ruckrohr verbunden sind, die über eine Schraubverbindung und somit austauschbar und längenvariabel dazwischen ge­ setzt oder durch diese hindurchgesteckt sind.

Neben der Möglichkeit, die Einzelelemente der Längsab­ schnitte ineinanderzuschrauben oder mit geeigneten Ba­ jonettverschlüssen miteinander zu verbinden, besteht auch die Möglichkeit, benachbarte Längsabschnitte zur axialen Ausrichtung mit enger Passung ineinanderzustecken und außen insbesondere mittels Laser miteinander zu ver­ schweißen.

Die zentrale Zuführungsbohrung für das Druckmittel wird vorzugsweise an den Verbindungsstellen mit einem einge­ legten Dichtring zur Vermeidung von Druckverlusten abge­ dichtet. Außermittige Entlastungsbohrungen sind vorzugs­ weise ebenfalls in axialer Ausrichtung aneinander anzu­ setzen oder, sofern dies beispielsweise bei einer Schraub­ verbindung nicht möglich ist, mittels in die aneinander­ stoßenden Stirnflächen eingelassener Ringnuten miteinander zu verbinden. Abdichtmaßnahmen sind hierbei nicht erfor­ derlich aufgrund des niedrigen Druckniveaus des Leck­ wassers.

Allen Ausführungsformen gemeinsam ist die verringerte Länge der herzustellenden Bohrungen, die in den massiven Abschnitten zur Aufnahme der Aufweit- und Dichtungsanord­ nungen mit vertretbarem Aufwand gebohrt oder erodiert werden können und die die Herstellungskosten bei aus­ reichender Funktionssicherheit wesentlich verringern.

Günstige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Druckmittelsonde, deren einzelne Längs­ abschnitte jeweils eine vollständige Aufweitan­ ordnung aufnehmen.

Fig. 2 zeigt eine Druckmittelsonde bei der sich jeweils Teile aneinander anschließender Längsabschnitte zu einer Aufweitanordnung ergänzen.

Fig. 3 zeigt eine Druckmittelsonde, die zur Aufnahme einstückiger Aufweithülsen zwischen jeweils zwei oder drei Längsabschnitten vorgesehen ist.

Fig. 4 zeigt eine Druckmittelsonde, bei der Längsab­ schnitte mit jeweils einer Aufweitanordnung mit­ tels rohrförmiger Längsabschnitte verbunden sind.

In Fig. 1 ist ein Anschlußstutzen 1 dargestellt, an den sich drei Längsabschnitte 2 a, 2 b, 2 c von im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser anschließen. Der Anschluß­ stutzen 1 und die Längsabschnitte 2 sind von einem zen­ tralen Zuführungskanal 3 durchsetzt, die durch einen Verschlußstopfen 4 im Längsabschnitt 2 c verschlossen ist. Von der axialen Zuführungsbohrung 3 gehen in jedem Längsab­ schnitt radiale Zuführungsbohrungen 5 aus, die in einer Ringnut 6 zwischen jeweils zwei paarweise angeordneten Dichtungsringen 7 aufmünden. Im Längsabschnitt 2 c sind zusätzliche radiale Bohrungen 8 vorgesehen, durch die die Dichtungsringe 7 von innen mit Druckmittel beaufschlagt und aufgeweitet werden können.

Jeweils an den Übergängen zwischen den Abschnitten des Druckmittelkanals 3 sind zwischen den Längsabschnitten 2 Eindrehungen 9 mit Dichtungsringen 10 vorgesehen. ln den Längsabschnitten 2 b, 2 c sind außermittige Entlastungs­ kanäle 11 vorgesehen, von denen radiale Entlastungsboh­ rungen 12 ausgehen. Die Bohrungen 11 münden jeweils in stirnseitige Ringkanäle 23, die auch bei unterschiedlicher Ausrichtung eine Leckwasserverbindung zwischen den Entla­ stungskanälen 11 herstellen. Der Längsabschnitt 2 a ist mit dem Anschlußstutzen 1 und dem Längsabschnitt 2 b über Ver­ schraubungen 13 verbunden während die Teile 2 b und 2 c ineinander gesteckt und mit einer Schweißnaht 14 verbunden sind, die insbesondere mit einem Laser hergestellt werden kann.

In Fig. 2 sind wiederum ein Anschlußstutzen 1 und Längsab­ schnitte 2 dargestellt, wobei ebenfalls eine durchgehende zentrale Druckmittelzuführung 3 und ein abschließender Schraubstopfen 4 im Endabschnitt 2 g zu erkennen sind. Auch hier sind Eindrehungen 9 und Ringdichtungen 10 an den Übergängen zwischen den einzelnen Längsabschnitten vorge­ sehen. Die Entlastungsbohrungen 11 sind in allen Längsab­ schnitten zueinander koaxial angeordnet. Von dem Entla­ stungskanal 11 gehen radiale Entlastungsbohrungen 12 in den mittleren Längsabschnitten 2 e, f aus. Die Verbindungs­ stellen zwischen den Längsabschnitten liegen jeweils im Bereich der Ringnuten 6 zwischen paarweise zugeordneten Dichtungselementen 7, so daß diese über dem Umfang unge­ teilt und von größerer Materialhärte als im oben beschrie­ benen Ausführungsbeispiel sein können. Die Verbindung im Bereich der Ringnut 6 e ist durch eine Schweißnaht 14 e gebildet, während die Verbindung im Bereich der Ringnut 6 f durch eine Verschraubung 13 f gebildet ist; die Verbindung zwischen den Längsabschnitten 2 f und 2 g ist durch einen Bajonettverschluß 15 g hergestellt.

In Fig. 3 schließt sich an einen Anschlußstutzen 1 eine Anzahl von Längsabschnitten 2 an, die in Kombination mit­ einander breite Ringnuten 6 bilden, die einstückige Dich­ tungsmanschetten 16 aufnehmen. Die Längsabschnitte 2 j bis 2 l sind jeweils symmetrisch, wobei die Abschnitte 2 j und 2 l einen geringeren Außendurchmesser und der Abschnitt 2 k einen größeren Außendurchmesser aufweist und die erstge­ nannten in diesen eingeschraubt sind. Der Abschnitt 2 i stellt dagegen eine Einheit aus einem Teil geringeren Außendurchmessers und einem Teil größeren Außendurchmes­ sers dar, der mit gleichartigen gleichsinnig aneinanderge­ reihten Längsabschnitten die gleiche äußere Gesamtkonfigu­ ration ergibt. Alle Längsabschnitte sind über Gewinde­ stücke 13 ineinander geschraubt und von dem zentralen Druckmittelkanal 3 durchsetzt, wobei an den Übergängen jeweils eine Eindrehung 9 mit einem Dichtungsring 10 vorgesehen ist. Die vom Zuführungskanal 3 ausgehenden radialen Druckmittelkanäle 5 münden jeweils in einen unter der Aufweithülse 16 aus elastischem Material liegenden Ringraum 17, der im rechten Ausführungsbeispiel durch eine Stabilisierungshülse 18 verkleinert ist, die mit einer Durchgangsbohrung 19 versehen ist. Zur verbesserten Abdich­ tung greift die Aufweithülse 16 l mit ringförmigen Vor­ sprüngen in Ausnehmungen 20 in den anschließenden Längsab­ schnitten ein und zwar insbesondere im Bereich der Ab­ stützhülse 18. Die gezeigten Ausführungsformen mit ein­ stückiger Aufweithülse unterliegen in der Regel keinem Druckmittelverlust und benötigen somit keine Entlastungs­ bohrungen.

In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Druckmittelsonde dargestellt, die aus einem Anschlußstutzen 1, zwei Längs­ abschnitten 2 m, 2 n größeren Durchmessers und zwei rohr­ förmigen Längsabschnitten 2 o, 2 p geringeren Durchmessers besteht. Der Längsabschnitt 2 m nimmt zwei paarweise ange­ ordnete Dichtungsringe 7 auf, die einen Aufweitabschnitt einschließen. Im Teilschnitt ist erkennbar, daß auf ein Außengewinde 21 am Längsabschnitt 2 o ein Anschlagstück 22 aufgeschraubt ist, gegen das eine Überwurfmutter 26 drückt, die in ein Innengewinde 24 im Längsabschnitt 2 m eingeschraubt ist. Die Gewinde 21 und 24 müssen gegen­ sinnig ausgebildet sein. Über einen Kegelsitz 25 ist der Längs­ abschnitt 2 o gegen den Längsabschnitt 2m abgedichtet. Alle übrigen Verbindungsstellen sind analog aufgebaut. Auch hier ist durch Auswechseln der Längsabschnitte 2 o, 2 p der Abstand der einzelnen von den Dichtungen 7 eingeschlossenen Ringräume 6 leicht zu variieren.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen hydraulischen Aufweiten mehrerer Längsabschnitte einer Hohlwelle zur Her­ stellung kraftschlüssiger und/oder formschlüssiger Verbindungen zwischen dieser und darauf aufgeschobenen Konstruktionselementen wie Nocken, Zahnrädern, Lager­ sitzen, in Form einer Druckmittelsonde mit zumindest einem längsverlaufenden Zuführungskanal und jeweils radialen Zuführungsbohrungen zu jedem aufzuweitenden Rohrabschnitt der Hohlwelle sowie mit Aufweit- und Dichtungsanordnungen, die die Einwirkung des Druck­ mittels auf die aufzuweitenden Rohrabschnitte der Hohlwelle beschränken und die dazwischenliegenden Rohrabschnitte der Hohlwelle dagegen abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelsonde aus einzelnen Längsab­ schnitten (2) zusammengesetzt ist, deren Anzahl zu­ mindest der Anzahl der Aufweit- und Dichtungsanordnungen entspricht und die jeweils einen Abschnitt des längs­ verlaufenden Zuführungskanals aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Längsabschnitte (2 a, b, c) vorgesehen sind, die eine insbesondere aus paarweise angeordneten Dich­ tungselementen (7) gebildeten Aufweitanordnung voll­ ständig aufnehmen, und die Verbindungsstellen der Längsabschnitte in Bereichen außerhalb der Aufweit­ anordnung liegen (Fig. 1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Längsabschnitte (2 d, e, f, g) vorgesehen sind, die jeweils mit einem der anschließenden Längsabschnitte gemeinsam eine aus paarweise angeordneten Dichtungs­ elementen gebildete Aufweitanordnung aufnehmen, und die Verbindungsstellen innerhalb der einzelnen Auf­ weitanordnung liegen (Fig. 2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils Längsabschnitte (2 h, i, j, k, l) mit grös­ serem und kleinerem Durchmesser so aneinander an­ schließen, daß sie eine breite Ringnut (6) bilden, in denen eine Aufweithülse (16) einer Aufweitanordnung vollständig aufgenommen wird (Fig. 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Längsabschnitte (2 i) mit zwei gegeneinander abge­ stuften Außendurchmessern vorgesehen sind, die gleichsinnig aneinander anschließen (Fig. 2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Längsabschnitte (2 k) mit größerem Außendurchmesser und Längsabschnitte (2 j, 2 l) mit geringerem Außen­ durchmesser abwechselnd aneinander anschließen (Fig. 3).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Längsabschnitte (2 m, 2 n) größeren Außendurch­ messers, die jeweils eine Aufweitanordnung vollständig aufnehmen, mit flexiblen Längsabschnitten (2 o, 2 p) geringeren Durchmessers verbunden sind (Fig. 4).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabschnitte (2) ineinander geschraubt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabschnitte (2) ineinandergesteckt und miteinander verschweißt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabschnitte (2) mittels Bajonettverschluß (15 g) miteinander verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabschnitte (2 d, e) geringeren Durchmes­ sers mittels Überwurfmuttern (26) in die Längsab­ schnitte (2 m, n) größeren Durchmessers eingeschraubt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß außermittige Entlastungsbohrungen (11) in den einzelnen Längsabschnitten (2) vorgesehen sind, die insbesondere in stirnseitigen verbindenden Ringkanälen (23) enden.