DE4321510C2 - Vorrichtung zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb einer Bohrung eines Bauteils angeordnete Dichtungsnut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb einer Bohrung eines Bauteils angeordnete Dichtungsnut mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Verfahren und Vorrichtungen zur Montage von ringförmigen Dichtungselementen sind in großer Zahl bekannt. Wenn der Einsatz- bzw. Bestimmungsort im Innern einer Bohrung liegt, ergeben sich besonders schwierige Montageverhältnisse. Dabei muß u. a. darauf geachtet werden, daß Dichtungselemente wie O-Ringe, Q-Ringe oder ganz besonders Ringe mit nicht runden Querschnitten verwindungsfrei sowie ohne Beschädigung durch Quetschen oder ungleichförmiges Stauchen oder Zerren so in den vorgesehen Dichtsitz eingebracht werden, daß sie voll funktionsfähig sind und bleiben. Wegen der teilweise einander widersprechenden Forderungen nach zügigem Ablauf einer vollmechanisierten Montage von Dichtungselementen mit hoher zeitlicher Montageleistung bei exaktem Sitz des beschädigungsfrei einzubringenden Dichtungselementes sind derartige Verfahren und Vorrichtungen kompliziert und erfordern ein hohes Maß an Wartung, insbesonders auch deshalb, weil eine nachträgliche Kontrolle des perfekten Sitzes des Dichtungsringes im Innern einer Bohrung - wenn überhaupt - nur mit großem technischen Aufwand möglich ist.

Aus der US 36 39 972 ist es bekannt, Dichtelemente in Nuten eines Montagestempels mittels einer Hülse zu fixieren. Montagestempel und Hülse werden in die Bohrung eingebracht. Durch das Rückziehen der Hülse wird das Dichtelement freigegeben und kann in die Dichtungsnut des Bauteils expandieren.

Die notwendige Stauchung des Dichtelementes beim Einbringen in die Hülse erfolgt dabei durch eine Fase an der Hülse. Hierbei besteht die Gefahr einer Torsion oder Beschädigung der Schnur des Dichtungselementes, so daß eine perfekte Montage nicht vorrausgesetzt werden kann.

In der DE 28 23 970 A1 wird das Dichtungselement in einem Werkzeug insgesamt ver­ formt. Die Sicherung des Dichtungselementes im Inneren des aufwendigen Werkzeuges erfolgt durch einen federbelasteten und axial verschiebbaren Zylinderstift sowie durch eine außenliegende bewegliche Hülse. Die Hülse wird beim Eintauchen des Werkzeuges in die Bohrung zurückgeschoben, so daß der Dichtring zum Teil mit seiner Dichtfläche in axialer Richtung entlang der Wandung der Bohrung gleitet. Ferner birgt der komplizierte Aufbau der Vorrichtung sowie die gesamte Verformung des Dichtringes Gefahren die zum Ausfall der Vorrichtung oder zur Beschädigung des Dichtringes führen können.

Besonders für den Einsatz bei sicherheitsrelevanten Bauteilen und Formdichtungen, wie zum Beispiel in Scheibenbremsgehäusen, können diese Werkzeuge daher die Anforde­ rungen nicht zur Zufriedenheit erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb einer Bohrung eines Bauteils angeordnete Dichtungsnut für Dichtungselemente wie O-Ringe, Q-Ringe oder Ringe mit nicht rundem Querschnitt anzugeben, die bei hoher Leistung exakt und störungsfrei ohne die Gefahr der Torsion oder Beschädigung des Dichtungselementes arbeitet. Sie sollte zugleich im Aufbau und in der Funktionsweise unkompliziert sein und infolgedessen auch eine problemlose Kontrolle ihrer Arbeitsweise im laufenden Betrieb ermöglichen.

Eine Vorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen erfüllt alle diese Forderungen. Sie verfährt nach dem Prinzip ein Dichtungselement an ein Werkzeug zu übergeben, welches dann in der Bohrung positioniert wird. Das Element wird ohne schädliche Quetschung unter Ausnutzung einer elastischen Verkleinerung verwindungsfrei in die vorbestimmte Dichtungsnut gefügt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die konzentrische Stauchung mit auf der Dichtringebene arbeitenden Mitteln die Torsionsgefahr von Dichtungselementen, be­ sonders Ringen mit nicht rundem Querschnitt, gegenüber dem Stand der Technik auf ein Minimum herabgesetzt. Die Sicherung des gestauchten Dichtungselementes bei der angegeben Lösung ermöglicht durch eine Reduzierung der axialen Spaltbreite der Monta­ genut eine ständige Kontrolle über das Dichtungselement vom Stauchvorgang bis zur vollständigen Übergabe an die Dichtungsnut. Die Positionierung des Werkzeuges vor der Dichtungsnut kann durch die bestimmte Lage des Dichtungselementes sehr präzise erfol­ gen. Bei der Übergabe an die Dichtungsnut kann durch Ausnutzung der Elastizität des Dichtungselementes im Gegensatz zum Stand der Technik auf zusätzliche Einrichtungen verzichtet werden. Durch den Wegfall der äußeren Abdeckung wird die Stauchung auf den unbedingt notwendigen Grad reduziert und die Beanspruchung des Dichtungselementes gering gehalten. Die Einnahme der ursprünglichen Form des Dichtungselementes in der Dichtungsnut und das Verlassen des Montagewerkzeuges, kann bei einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung nach der Freigabe durch eine nochmalige Verringerung der axialen Spaltbreite der Montage kontrolliert werden. Bei der mechanisierten oder automatischen Montage von Dichtungselementen kann somit auch im Gegensatz zum Stand der Technik sofort eine Aussage über die Anwesenheit des Dichtungselementes in der Dichtungsnut getroffen werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Patent­ ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Im folgenden wird anhand von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung erläutert. Die Fig. 1 bis 6 beziehen sich dabei auf die Ausgestal­ tung und Funktion der Stauchvorrichtung und das Zusammenspiel mit dem Montagestem­ pel, während die Fig. 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung und ein Bauteil mit in einer Bohrung angeordneter Dichtungsnut im Schnitt zeigt.

Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine geöffnete Stauchvornchtung ohne Dichtungs­ ring und ohne Montagestempel,

Fig. 2 die geöffnete Stauchvorrichtung mit eingelegtem Dichtungsring,

Fig. 3 die Stauchvorrichtung mit eingefahrenem Montagestempel,

Fig. 4 die eine Stauchvorrichtung und einen Montagestempel umfassende Montagevor­ richtung mit teilweise zugefahrenen Stauchschiebern,

Fig. 5 die Montagevorrichtung mit weiter zugefahrenen Stauchschiebern,

Fig. 6 die Montagevorrichtung mit vollständig zugefahrenen Stauchschiebern,

Fig. 7 im Schnitt die Vorrichtung im Arbeitszustand entsprechend Fig. 6 vor Einfahren des Montagestempels in die Bohrung eines Bauteils.

Die in den Figuren gezeigte Montagevorrichtung dient zum Einsetzen eines Dichtungs­ ringes (31) in eine Dichtungsnut (34) innerhalb einer Bohrung (33) eines Bauteiles (32), wie dies insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich ist. Sie weist eine Stauchvorrichtung (1) und einen damit zusammenwirkenden Montagestempel (30) mit einer Montagenut (29) auf. Die Stauchvorrichtung (1) umfaßt eine flächenhafte Führung (2) mit zwei schubladenartig führbaren Stauchschiebern (3, 4). Im mittleren Bereich der Stauchvorrichtng (1) befindet sich eine Bohrung (5) für den Durchtritt und die Führung des Montagestempels (30). Dessen Achse (x-x) und Bewegungsrichtung stehen vorzugsweise lotrecht auf der Ebene (y-y) der Führung (2). Die Stauchschieber (3, 4) sind mittig aneinander und seitlich an Führungsstegen (6, 7) geführt und stehen mit nicht gezeigten Mitteln für gegengleich­ lineare Arbeitsbewegungen in Verbindung.

Diese gegenläufigen Bewegungsrichtungen sind in den Fig. 1 bis 6 mit den Richtungs­ pfeilen (40, 41) gekennzeichnet. Die Stauchschieber (3, 4) sind mit gegenseitig geführten Seitenflächen (8, 9) und sich miteinander ergänzenden Konturhälften (10, 11) ausgebildet. Die Konturhälften (10, 11) bilden in voll geöffneter Position (Pos. A) eine langlochförmi­ ge Öffnung (26) mit zwei hier halbkreisförmigen Bögen (14, 15) als schmalseitigem Ab­ schluß. Konzentrisch zur Bohrung (33) sind in den längseitigen Führungskanten (20, 21) der Öffnung (26) kreissegmentförmige Ausnehmungen (12, 13) angeordnet, welche eine Aufnahmekammer für den einzulegenden Dichtungsring (31) mit zumindest dem äußeren Durchmesser des Ringes (31) bilden.

In geschlossener Position (Pos. B) der Stauchschieber (3, 4) bilden die Bögen (14, 15) hier beispielhaft eine geschlossene Kreisform, deren Durchmesser und Lage in etwa mit denje­ nigen der Bohrung (5) in der Führung (2) übereinstimmen. Die Bögen (14, 15) weisen einen geringfügig kleineren Radius als derjenige der Bohrung (33) des Bauteils (32) auf und laufen idealerweise tangential zu den Seitenflächen (8, 9) und Führungskanten (20, 21) aus.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1-6 werden die Führung (2) und die Stauchschieber (3, 4) in dadurch mit einander stabilisiert, daß die tangential in die Bögen (14, 15) aus­ laufenden, durch die Ausnehmungen (12, 13) unterbrochenen Führungskanten (20, 21) eines Schiebers (3, 4) an den Seitenflächen (8, 9) des jeweils anderen Schiebers (3, 4) entlang gleiten.

Der Montagestempel (30) weist eine Einrichtung (nicht abgebildet) zur Veränderung der axialen Spaltbreite der Montagenut (29) auf. Damit kann mittels kraftbetätigter Bewegung des Spannstückes (35) gegenüber dem Schaft (36) ein zwischen die genannten Elemente des Montagestempels (30) gestauchter Dichtungsring (31) festgeklemmt und in der gestauchten Form gehalten werden. Der Montagestempel (30) kann mit dem gestauchten Dichtungsring durch geeignete Mittel (nicht abgebildet) in eine Bohrung (33) eines Bauteils (32) eingebracht werden, wobei zur Übergabe des Ringes (31) die Dichtungsnut (34) mit der Montagenut (29) zur Deckung gebracht werden muß.

Ist die Deckungsgleichheit gegeben, kann der Dichtungsring (31) durch Erweiterung der Spaltbreite der Montagenut (29) freigegeben werden, sodaß er elastisch durch Annahme seiner ursprünglichen Form in die Dichtungsnut (34) hineingleitet.

Durch Verengung der Montagenut (29) des in der zuvor beschriebenen Position im Bauteil (32) befindlichen Montagestempels (30) sowie einer Kontrolleinrichtung (nicht abgebildet) für die Lage des Spannstückes (35) kann festgestellt werden, daß der Dichtungsring (31) vollständig die Montagenut (29) verlassen hat.

Die folgende Beschreibung der Arbeitsweise der zuvor beschriebenen beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung soll die vorteilhaften Eigenschaften der Vorrichtung verdeutlichen:

Zu Beginn eines mehrstufigen Arbeitszyklus wird die Stauchvorrichtung (1) zur Aufnahme eines Dichtungsringes (31) gemäß Fig. 1 vorbereitet, indem die schubladenartig geführten Stauchschieber (3, 4) entgegen den Richtungspfeilen (40, 41) in die vollgeöffnete Stellung (Pos. A) versetzt werden. Zu diesem Zweck stehen die Stauchschieber (3, 4) mit An­ triebsmitteln (nicht abgebildet) in Verbindung, welche die Bewegungssequenzen ausführen. In die vollgeöffnete Stauchvorrichtung (1) wird gemäß Fig. 2 ein Dichtungsring (31) idealerweise konzentrisch zur mittleren Bohrung (5) der Führung (2) eingelegt. Dies kann wahlweise automatisch oder manuell durchgeführt werden. Dabei liegt bei dann der Dichtungsring ohne Zwang vorzugsweise auf der Führung (2) der Stauchvorrichtung (1), wobei eventuelle Unrundheiten des Ringes (31) durch die Größe der zwischen den Stauchschiebern (3, 4) durch die Ausnehmungen (12, 13) gebildete Aufnahmekammer sicher aufgefangen werden.

Bei Einlegen des Ringes (31) kann gemäß Darstellung in Fig. 3 der als Montagewerkzeug verwendete Montagestempel (30) sowohl in die Stauchvorrichtung durch die Bohrung (5) hindurch eingefahren sein, als auch erst nachfolgend in die Bohrung (5) und damit auch in den zu montierenden Dichtungsring (31) aus Richtung des Pfeiles (42) eintauchen. Die Stauchvorrichtung (1) ist dabei jeweils weiterhin vollständig geöffnet.

Nunmehr werden gemäß Fig. 4 die beiden Stauchschieber (3, 4) sukzessive in Schließbe­ wegung versetzt, wobei deren Ansteuerung automatisch und synchron erfolgt. Infolge der besonderen Konturausbildung der Stauchschieber (3, 4) wird der Dichtungsring (31) zunächst von den Führungskanten (20, 21) an zwei Stellen in die Montagenut (29) eingeführt und ohne Zwang mit geringem Spiel darin gehalten.

In Fig. 5 sind die Stauchschieber (3, 4) bereits weiter geschlossen. Dabei sind die kreis­ segmentförmigen Ausnehmungen (12, 13) über die Spitzen (24, 25) hinaus verschoben. Bevor der Dichtungsring (31) endgültig durch die Bögen (14, 15) gestaucht wird, sind die zwischenzeitlich taschenförmigen Ausnehmungen (12, 13) der zusammenwirkenden Stauchschieber (3, 4) durch die Seitenflächen (8, 9) vollständig abgedeckt, so daß eine Beschädigung des Dichtungsringes (31) durch offene oder scharfkantige Teile der Kontur­ hälften (10, 11) völlig ausgeschlossen ist.

Fig. 6 zeigt schließlich den vollständig geschlossenen Zustand (Pos. B) der Stauchvor­ richtung (1), wobei die sich einander ergänzenden Konturhälften (10, 11) im Zusammen­ wirken der Bögen (14, 15) hier als Beispiel einen Vollkreis ergeben und die Spitzen (24, 25) diesen Vollkreis mit stetigen Übergängen schließen. Nunmehr ist ein Zustand erreicht, wie er schematisch in Fig. 7 gezeigt ist. Dabei liegt der gestauchte Dichtungsring (31), von den Bögen (14, 15) der Stauchschieber (3, 4) allseitig umschlossen, in der Montagenut (29) und wird z. B. durch axiale Verengung der Montagenut (29) des Montagestempels (30) in der Montagenut (29) festgeklemmt. Dies geschieht idealerweise durch Verschieben des Spannstückes (35) gegenüber dem Schaft (36). Nach dem der Dichtungsring (31) in der Montagenut (29) fixiert ist, werden die Stauchschieber (3, 4) zurück in die vollständig geöffnete Stellung (Pos. A) bewegt.

Sodann wird der Montagestempel (30) beispielsweise mittels eines vorzugsweise voll­ automatischen Arbeitshubes in Richtung des Pfeiles (42) in die Bohrung (33) des Bauteils (32) eingefahren, und zwar soweit, bis die Montagenut (29) und die Dichtungsnut (34) bündig aneinander anschließen. In dieser Position hat nun der Dichtungsring (31) die Möglichkeit, unter Entspannung des Stauchzustandes wieder seine ursprüngliche Form anzunehmen und dabei selbsttätig in die Dichtungsnut (43) hinein zu expandieren. Die Abgabe des Dichtringes (31) kann vor dem Ausfahren des Montagestempels (30) aus der Bohrung (33) durch eine nochmalige, idealerweise mit reduzierter Kraft ausgeführte Ver­ engung der Montagenut (29) bei gleichzeitiger Überwachung der Position des Spannstückes (35) kontrolliert werden.

Nach sicherer Übergabe des Dichtungsringes (31) in die Dichtungsnut (34) wird der Montagestempel (30) aus der Bohrung (33) herausgezogen, bis sich die Montagenut (29) wieder in Höhe der Stauchschieber (3, 4) befindet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nun für einen neuen Arbeitszyklus bereit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist keinesfalls an die hier beispielhaft beschriebene Ausführung gebunden. Der Montagestempel kann ebenso entgegengesetzt des Pfeiles (42) aus der Stauchvorrichtung (1) herausgefahren und frei mittels verschiedener geeigneter Mittel (nicht abgebildet) in eine Bohrung (33) eines Bauteils (32) zugestellt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb einer Bohrung (33) eines Bauteils (32) angeordnete Dichtungsnut, mit einer Stauchvorichtung (1) zur konzentrischen Stauchung des Dichtungsringes (31) und einen damit zusammenwirkenden, in die Bohrung (33) des Bauteiles (32) einfahrbaren Mon­ tagestempel (30) mit einer Einrichtung zur Fixierung des gestauchten Dichtungs­ ringes (31) in einer Montagenut (29) des Montagestempels (30), dadurch gekennzeichnet, daß
die Fixierung des gestauchten Dichtungsringes (31) durch Veränderung der axialen Spaltbreite der Montagenut (29) des Montagestempels (30) erfolgt und daß die Stauchvorrichtung (1) zueinander beweglich geführte, schubladenartige Stauch­ schieber (3, 4) aufweist, die im geschlossenen Zustand eine zum Montagestempel (30) konzentrische Bohrung (5) bilden, wobei die Unterkanten der Montagenut (29) des Montagestempels (30) und der Stauchschieber (3, 4) eine Ebene bilden, sodaß ein zwischen den Schiebern (3, 4) angeordneter Dichtring (31) durch die Schieber (3, 4) konzentrisch in die Montagenut (29) des Montagestempels (30) gestaucht und darin durch Verringerung der Nutbreite im gestauchten Zustand fixiert werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchschieber (3, 4) eine sich im geöffneten Zustand der Stauchvorrichtung (1) gegenseitig zu einer langlochförmigen Öffnung (26) ergänzende Konturhälfte (10, 11) aufweisen und jeder Stauchschieber (3, 4) einen Bogen (14, 15) der Öff­ nung (26) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stauchschieber (3, 4) auf der die Längsseite der langlochförmigen Öffnung (26) bildenden Kante (20, 21) eine Ausnehmung (12, 13) hat, die das Ablegen eines nicht verformten Dichtringes (31) mittig in der langlochförmigen Öffnung (26) zwischen den Stauchschiebern (3, 4) ermöglicht.