DE4221962C2 - Vorrichtung zum gleichzeitigen Befestigen mehrerer Bauteile an axial beabstandeten Befestigungsstellen eines Hohlkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Befestigen mehrerer, jeweils mit einer Öffnung versehener Bauteile an mindestens zwei axial beabstandeten Befestigungsstellen eines Hohlkörpers gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 37 26 083 A1 ist eine gattungsbildende Vorrichtung bekannt, deren Hauptbestandteil ein in den Hohlkörper einführbarer, einteilig ausgebildeter zylindrischer Druckmittelaufweitedorn ist, auf dessen Mantelfläche mindestens zwei Dichtringpaare angeordnet sind, wobei durch den Abstand zwischen den beiden Dichtringen jedes Dichtringpaares der gewünschte Aufweitraum im Bereich der Befestigungsstelle festgelegt wird. Die Druckmittelzufuhr erfolgt über einen in dem Aufweitedorn angeordneten Längskanal, der über Querbohrungen mit den die Dichtringe aufnehmenden Nuten verbunden ist. Beim hydraulischen Aufweitvorgang kann nicht ausgeschlossen werden, daß durch nicht ordnungsgemäß an der Innenwand des Hohlkörpers anliegende Dichtringe auch der Bereich zwischen zwei benachbarten Befestigungsstellen mit Druckmittel beaufschlagt wird, wodurch sich ein unerwünschtes Aufweiten dieses Hohlkörperabschnittes und damit ein fehlerhaftes Werkstück ergibt. Um dieses Problem zu lösen, wird in der genannten DE 37 26 083 A1 vorgeschlagen, einen weiteren, parallel liegenden Längskanal in dem Druckmittelaufweitedorn anzuordnen und diesen über eine Querbohrung mit den zwischen zwei benachbarten Befestigungsstellen liegenden Raum zu verbinden. Dadurch wird sichergestellt, daß das in den zwischen zwei Befestigungsstellen sich bildenden Ringspalt fließende Druckmittel über die Querbohrung und den zusätzlich angeordneten Längskanal abfließen kann. Dieser Vorschlag hat den Nachteil, daß durch die durchgehende zylindrische Form des Aufweitedorns die Gefahr besteht, daß bei großen Längen mit vielen Befestigungsstellen und unterschiedlichen Toleranzen des Tragrohres der Aufweitedorn beim Einführen in bzw. beim Herausziehen aus dem Hohlkörper klemmt. Außerdem ist nicht sichergestellt, daß der angestrebte Abfluß über die Querbohrung tatsächlich erfolgt, da der zwischen zwei Befestigungsstellen liegende Bereich des Aufweitedorns zusammen mit der Bohrungsfläche des Tragrohres wie eine Dichtung wirksam werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Aufweitedorn anzugeben, mit dem in einfacher Weise ein unerwünschtes Aufweiten in dem zwischen zwei Befestigungsstellen liegenden Bereich vermieden wird und der beim Einführen in bzw. beim Herausziehen aus dem Hohlkörper nicht zum Klemmen neigt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Im Unterschied zum gattungsbildenden Vorschlag eines Aufweitedorns gemäß der DE 37 26 083 A1 erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Aufweitedorn die Zufuhr des Druckmittels nicht über die in einer Ringnut angeordneten Dichtung, sondern in bekannter Weise (siehe DE 38 42 589 A1) über mindestens eine mit dem Längskanal verbundene Querbohrung, die zwischen den beiden Dichtungen eines Dichtringpaares in den Aufweiteraum einer Befestigungsstelle mündet. Auch bei einer solchen Anordnung muß gewährleistet sein, daß der Bereich zwischen zwei Befestigungsstellen nicht in unzulässiger Weise aufgeweitet wird. Dazu wird erfindungsgemäß der einteilige Aufweitedorn so ausgebildet, daß der Zwischenbereich einen geringeren Durchmesser aufweist. Die Durchmesserverringerung soll mindestens 30% vorzugsweise mehr als 50% betragen. Die axiale Erstreckung des Zwischenbereiches liegt für zwei eng benachbarte Befestigungsstellen in der Spanne zwischen 30-50% und für zwei weiter auseinanderliegende Befestigungsstellen in der Spanne zwischen 50 -70% bezogen auf den Abstand der beiden Dichtringe zweier unmittelbar benachbarter Befestigungsstellen. Durch diese Abstufung werden Kammern zwischen den Befestigungsstellen gebildet, die das insbesondere in der Phase des Anlegens der Dichtung an die Innenwand des Hohlkörpers austretende Druckmittel aufnehmen kann. Da das Kammervolumen erheblich größer ist als der Aufweiteraum zwischen den beiden Dichtungen eines Dichtringpaares wird ein unzulässiger Druckanstieg im Kammerbereich und damit ein unerwünschtes Aufweiten vermieden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Aufweitedorns besteht darin, daß durch die Abstufung der Aufweitedorn leicht biegsam ist und es auch bei gekrümmten Hohlkörpern nicht zu einem Klemmen beim Einführen bzw. beim Herausziehen kommt. Durch die Abstufung wird auch der zum Klemmen neigende Anteil der zylindrischen Mantelfläche bezogen auf die gesamte Mantelfläche des Aufweitedorns stark verringert.

Bei Mehrfachgebrauch eines Aufweitedorns im Zuge der Massenherstellung beispielsweise einer gebauten Nockenwelle kann nicht ausgeschlossen werden, daß der vorzeitige Verschleiß eines Dichtringes bei der visuellen Kontrolle übersehen bzw. nicht erkannt wird und beim nächsten Aufweitvorgang es zu einem vollständigen Versagen eines Dichtringes kommt. Wenn dieses Versagen in der Schlußphase des Aufweitens eintritt, wird schlagartig das gesamte gespeicherte Druckmittel in die dem zerstörten Dichtring am nächsten liegende Kammer hineinschießen. Da für diese Menge das Kammervolumen nicht ausgelegt ist, könnte es in diesem Ausnahmefall noch zu einem starken Druckanstieg im Kammerbereich kommen und der Hohlkörper in diesem Bereich in unzulässiger Weise beansprucht werden. Um auch diesen ungünstigen Fall sicher beherrschen zu können, wird weiterbildend vorgeschlagen, in dem ein Dichtringpaar aufweisenden Bereich des Aufweitedorns eine beispielsweise parallel zum Längskanal liegende, durch den genannten Bereich sich erstreckende Bohrung anzuordnen. Alternativ ist es auch möglich, daß diese Bohrung sich räumlich diagonal durch den genannten Bereich erstreckt. Dabei ist darauf zu achten, daß es nicht zu einer Kollision mit dem zentral liegenden Druckmittelzuführungskanal bzw. der Querbohrungen kommt. Durch diese zusätzlich angeordneten Bohrungen werden die benachbarten Kammern untereinander verbunden, so daß das austretende Druckmittel sich über den Aufweitedorn verteilen kann, ohne daß es zu einem unzulässigen Druckanstieg in einer der Kammern kommt. Die Durchmesserverringerung sollte dabei so gewählt werden, daß die Summe aller Kammervolumina größer ist als das Speichervolumen des Differenzkolbens des Druckerzeugers. Bei einer Anordnung der zusätzlichen Bohrung für alle Befestigungsstellen würde die Leckagemenge auch an den Enden des Aufweitedorns austreten. Falls dies nicht erwünscht ist, würde man die Bohrungen, die in den am jeweiligen Ende des Aufweitedorns liegenden Befestigungsstellen angeordnet sind, verschließen.

In der Zeichnung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Aufweitedorn näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt eines einteiligen Aufweitedorns in Verbindung mit einem Tragrohr und zwei darauf zu befestigenden Bauteilen;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie C-D in Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht und einen Teillängsschnitt eines mehrteiligen Aufweitedorns;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie E-F in Fig. 4;

Fig. 6 im vergrößerten Maßstab eine Darstellung zur Erläuterung der Verbindung Hülse-Stange; und

Fig. 7 einen Schnitt wie Fig. 5, jedoch im vergrößerten Maßstab.

Fig. 1 zeigt in Form eines Teillängsschnittes einen einteiligen Aufweitedorn 1 in Verbindung mit einem Tragrohr 2 und zwei darauf zu befestigenden Bauteilen, die in diesem Beispiel zwei Nockenscheiben 3, 3′ sind (siehe auch Fig. 2, 3). Der Bereich der durch die Nockenscheiben 3, 3′ abgedeckten Mantelfläche des Tragrohres 2 soll aufgeweitet werden, wobei durch den Abstand X zwischen den beiden Dichtringen 4′, 4′′ bzw. 5′, 5′′ zweier Dichtringpaare der gewünschte Aufweitraum festgelegt wird. Das für das hydraulische Aufweiten erforderliche Druckmittel wird über einen durch den Aufweitedorn 1 sich erstreckenden Längskanal 6 zugeführt. Die Weiterleitung des Druckmittels zum jeweiligen Aufweiteraum erfolgt über mindestens eine Querbohrung 7, die mit dem Längskanal 6 verbunden ist. Damit sich das Druckmittel gut verteilt, kann man im Mündungsbereich der Querbohrung 7 auf der Mantelfläche des Aufweitedorns 1 eine ringförmige Ausnehmung 8 anordnen. Alternativ ist es auch möglich, zwei einander gegenüberliegende Querbohrungen 7′, 7′′ anzuordnen und die ringförmige Ausnehmung 8 wegzulassen, da bei den bei diesem Verfahren üblichen hohen Drücken die Verteilung des Druckmittels keine Schwierigkeiten bereitet.

Damit der Aufweitedorn 1 beim Einführen in bzw. beim Herausziehen aus dem Tragrohr 2 nicht klemmt, insbesondere bei nicht genau gerade gerichteten Tragrohren 2, weist erfindungsgemäß der Aufweitedorn 1 zwischen zwei benachbart liegenden Befestigungsstellen 9, 10 Bereiche 11, 11′, 11′′ mit einem geringeren Durchmesser auf, als die mit einem Dichtringpaar versehenen Bereiche 4, 5. Die axiale Erstreckung dieses Bereiches 11′ ist geringer als der axiale Abstand der beiden Dichtungen 4′′, 5′ zweier unmittelbar benachbarter Befestigungsstellen 9, 10. Für weiter auseinanderliegende Befestigungsstellen 9, 10, wie in diesem Beispiel gezeigt, liegt die axiale Erstreckung des einen geringeren Durchmessers aufweisenden Bereiches 11′ in der Spanne zwischen 50-70%. In diesem konkreten Beispiel liegt der Wert bei etwa 60% des Abstandes der beiden unmittelbar benachbarten Dichtringe 4′′, 5′. Durch diese Bereiche 11, 11′, 11′′ werden zwischen den Befestigungsstellen Kammern 12, 13, 14 gebildet, die einmal die Biegsamkeit des Aufweitedorns 1 verbessern und zum anderen dafür geeignet sind, austretendes Druckmittel, insbesondere in der Phase des Anlegens der Dichtringe 4′, 4′′, 5′, 5′′ aufzunehmen.

Damit auch im Falle eines völligen Versagens eines Dichtringes 4′, 4′′, 5′, 5′′ das gesamte gespeicherte Druckmittel aufgenommen werden kann, wird in dem die Dichtringe 5′, 5′′ aufweisenden Bereich 5 eine parallel zum Längskanal 6 liegende Bohrung 15 angeordnet. Diese Bohrung 15, die in der Darstellung gemäß Fig. 1 in die Zeichenebene gedreht worden ist (vergleiche hierzu Fig. 3), erstreckt sich durch den ganzen Bereich 5, so daß die beiden Kammern 13, 14 untereinander verbunden sind.

Die Durchmesserverringerung der Zwischenbereiche 11, 11′, 11′′ soll dabei so gewählt werden, daß die Summe aller Kammervolumina 12, 13, 14 größer ist als das Speichervolumen des Differenzkolbens des Druckerzeugers.

Falls der Austritt der Leckagemenge aus dem Aufweitedorn 1 nicht erwünscht ist, kann man die beiden am jeweiligen Ende liegenden Befestigungsstellen 9, 10 entsprechend verschließen. Die in Fig. 1 dargestellte Befestigungsstelle 9 ist entsprechend so ausgebildet.

Die Herstellung der zusätzlichen Bohrung 15 erfolgt bei einem einteiligen Aufweitedorn 1 in der Weise, daß ein zylindrischer Vollstab mit zwei parallel laufenden Längskanälen 6, 15 versehen wird und die Kammern 12, 13, 14 durch Abdrehen entsprechend erzeugt werden. Der zusätzliche Längskanal 15 muß dabei so gelegt werden, daß nach dem Abdrehen die Bohrungsenden im Kammerbereich 12, 13, 14 frei liegen. Da die Anordnung eines weiteren Längskanals 15 insbesondere bei Aufweitedornen 1 mit geringem Durchmesser schwierig ist, wird alternativ vorgeschlagen, die Kammern 12, 13, 14 zuerst durch Abdrehen zu erzeugen und anschließend die zusätzliche Bohrung 15 räumlich diagonal durch den Bereich der Befestigungsstelle 9, 10 zu legen. Dabei ist darauf zu achten, daß beim Diagonalbohren nicht der zentral liegende Druckmittelzuführungskanal 6 oder eine der Querbohrungen 7, 7′, 7′′ getroffen wird.

Fig. 4 zeigt in einem vergleichbaren Längsschnitt wie bei der Darstellung in Fig. 1 und einer Ansicht den Aufbau eines mehrteiligen Aufweitedorns. Dieser besteht aus einer einteiligen, beispielsweise geschmiedeten Stange 20, die einen durchgehenden Längskanal 21 aufweist. Alternativ ist es auch möglich, diesen zentral liegenden Körper aus einem Hochdruckhydraulikrohr zu erzeugen, indem man durch Hämmern den erforderlichen teilweise sehr kleinen Durchmesser (8-10 mm) herstellt. Durch das Hämmern wird zwar die Qualität der Bohrungsfläche des ursprünglichen Hydraulikrohres beeinträchtigt, aber für diesen Verwendungszweck ist dies ohne Belang, da bei diesen geringen Mengen die strömungstechnischen Anforderungen vernachlässigbar sind.

Auf der bereits genannten Stange 20 sind im Abstand der hier nicht näher dargestellten Befestigungsstellen Hülsen 22, 23, 24 aufgeschoben und befestigt, wobei jede Hülse 22 zwei darauf angeordnete Dichtringe 25′, 25′′ aufweist. Durch den axialen Abstand der beiden Dichtringe 25′, 25′′ wird der gewünschte Aufweitraum festgelegt. Für die Zuführung des Druckmittels in den Aufweitebereich weist die Hülse 22, 23, 24 eine radial liegende Öffnung 26, 27, 28 auf, die über eine in der Stange 20 angeordnete Querbohrung 29, 30, 31 mit dem durchgehenden Längskanal 21 verbunden ist. Die gewünschte Kammer 32, 33 zwischen zwei benachbarten Befestigungsstellen wird gebildet durch den Durchmessersprung zwischen Hülse 22, 23, 24 und der Stange 20. Damit auch bei dieser Anordnung für den Notfall des Versagens einer Dichtung das gespeicherte Druckmittel über mehrere Kammern verteilt werden kann, wird in der Bohrungsfläche der Hülse 22, 23 eine durch die Hülse 22, 23 sich erstreckende Nut 34, 35 angeordnet. Die rechts in Fig. 4 gezeigte Hülse 24 weist keine solche Nut auf, da sie im Falle eines unerwünschten Austrittes der Leckagemenge aus dem Aufweitedorn an beiden Enden des Aufweitedorns angeordnet wird.

In den Fig. 6 und 7 sind in einem vergrößerten Maßstab die erforderlichen Arbeitsschritte zur Befestigung der Hülse 22 auf der Stange 20 dargestellt. Vor dem Aufschieben der Hülse 22 auf die Stange 20 wird in der Hülse 22 im Bereich der gewünschten Querbohrung 29 eine durch die Wand sich erstreckende Öffnung 26 gebohrt, wobei der Durchmesser Y dieser Öffnung 26 wesentlich größer ist als der Durchmesser Z der Querbohrung 29. Nach dem Aufschieben der Hülse 22 und der Positionierung, sei es durch eine provisorische mechanische Verklammerung oder durch eine Schrumpfverbindung, wird der durch die Öffnung 26 der Hülse 22 begrenzt sichtbare Teil der Mantelfläche der Stange 20 schweißtechnisch aufgeschmolzen, so daß eine innige Verbindung zwischen Hülse 22 und Stange 20 entsteht. Dabei ist darauf zu achten, daß der Schweißfleck 36 im Durchmesser größer ist als der Durchmesser der die Hülse 22 mit dem Längskanal 21 verbindenden Querbohrung 29. Nach Anbringung der Querbohrung 29 (Fig. 7), die sich durch den Schweißfleck 36 erstreckt, bleibt eine Art Schweißringnut 37 stehen, die für die notwendige Abdichtung sorgt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Befestigen mehrerer, jeweils mit einer Öffnung versehener Bauteile an mindestens zwei axial beabstandeten Befestigungsstellen eines Hohlkörpers, durch Aufweiten desselben im Bereich der Befestigungsstelle mittels eines fluiden Druckmittels, das durch einen in den Hohlkörper einführbaren, einteiligen, einen Längskanal zur Zuführung des Druckmittels aufweisenden zylindri­ schen Aufweitedorn eingebracht wird, auf dessen Mantelfläche min­ destens zwei Dichtringpaare angeordnet sind, wobei durch den Ab­ stand zwischen den beiden Dichtringen jedes Dichtringpaares der gewünschte Aufweiteraum festgelegt wird, wobei zwischen zwei be­ nachbarten Befestigungsstellen ein Druckentlastungsbereich vorhanden ist und Querbohrungen vorgesehen sind, die den Längskanal mit dem jeweiligen Aufweitraum verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungsbereich (11, 11′, 11′′) einen geringeren Durchmesser aufweist als der jeweils ein Dichtringpaar aufweisende Bereich (4, 5) und die axiale Erstreckung des Druckentlastungsberei­ ches (11, 11′, 11′′) geringer ist als der axiale Abstand X der beiden Dichtringe (4′′, 5′) zweier unmittelbar benachbarter Befestigungs­ stellen (9, 10), wobei die jeweilige Querbohrung (7, 7′, 7′′) in den Aufweitraum zwischen den Dichtungen (4′, 4′′ bzw. 5′, 5′′) eines Dichtringpaares mündet, und daß die Durchmesserverringerung min­ destens 30%, vorzugsweise mehr als 50% beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des einen geringeren Durchmesser aufweisenden Druckentlastungsbereiches (11, 11′, 11′′) für zwei eng benachbarte Befestigungsstellen in der Spanne zwischen 30-50% und für weiter auseinanderliegende Befestigungsstellen (9, 10) in der Spanne zwischen 50-70% des Abstandes X der beiden Dichtringe (4′′, 5′) zweier unmittelbar benachbarter Befestigungsstellen liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der jeweils ein Dichtringpaar aufweisende Bereich (4, 5) zusätzlich eine durch den ganzen Bereich sich erstreckende Bohrung (15) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Bohrung (15) parallel zur zentralen Druckmittelzuführungsleitung (6) liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Mittelachse des Aufweitedorns (1) am nächsten liegende Mantellinie der zusätzlichen Bohrung (15) absatzlos in die in der gleichen Ebene liegende äußerste Mantellinie des Druckentlastungsbereiches (11′, 11′′) mit dem geringeren Durchmesser übergeht.