Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum gleichzeitigen hydraulischen Aufweiten mehrerer Längsabschnitte einer Hohlwelle zur Herstellung kraftschlüssiger und/oder formschlüssiger Verbindungen mit auf diese aufgeschobenen Elementen, wie Nocken, Zahnräder, Lagersitzen, in Form einer Druckmittelsonde mit einem längsverlaufenden Druckmittelkanal (8) und jeweils radialen Zuführungsbohrungen (9) zu jedem aufzuweitenden Längsabschnitt der Hohlwelle, wobei eine Aufweitanordnung (24) jeweils aus einer einstückigen, den gesamten Aufweitbereich abdeckenden Aufweithülse (24) besteht, die über wesentliche Teile ihrer Länge von innen mit Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei ihre Oberfläche sich beim hydraulischen Aufweiten der Hohlwelle an deren Innenfläche anlegt. (WO-A-87/00457)
Derartige Vorrichtungen werden zum Befestigen von Teilen an Hohlkörpern verwendet. So sind aus der EP 0 257 175 (Stand der Technik entsprechend Artikel 54(3) EP Ü) zwei Verfahren bekannt, wobei sich das eine dadurch auszeichnet, daß vor dem Aufbringen der Teile auf den Hohlkörper durch Aufwärmen der Teile und/oder Abkühlen des Hohlkörpers eine Temperaturdifferenz erzeugt wird und daß jedes Teil durch Aufweiten des Hohlkörpers zumindest im Bereich der Befestigungsstelle sowie durch anschließendes Aufschrumpfen der Teile infolge des stattfindenden Temperaturausgleichs auf dem Hohlkörper befestigt wird. Das zweite in der EP 0 257 175 beschriebene Verfahren verwendet eine Sonde, die in den Hohlkörper eingebracht wird. An den Befestigungsstellen der an dem Hohlkörper aufzubringenden Teile sind pro Befestigungsstelle zwei Dichtringe angeordnet, die den Aufweitraum bilden. Die Dichtringe liegen dabei in Nuten in der Sonde ein. Die Nuten sind mit einem zentralen Druckkanal in Verbindung. Durch Einführen von Druckmittel in den zentralen Druckkanal erfolgt zwischen den Dichtringen ein gezieltes Aufweiten des Hohlkörpers.

[0002] Vorrichtungen nach dem vorstehend genannten Prinzip mit einem einzigen, durch eine Dichtungsanordnung definierten Längsabschnitt, der gegenüber dem Rohrinneren abgedichtet und mit Druckmittel beaufschlagt werden kann, sind für das Gebiet der hydraulischen Aufweitung von Rohren, die in Rohrböden von Dampferzeugern festzulegen sind, bekannt. Für den o.g. Anwendungsfall sind derartige Vorrichtungen aufgrund der umständlichen Positionierung bei mehreren hintereinanderliegenden Aufweitabschnitten und aufgrund des damit verbundenen insgesamt langsamen Verfahrens nicht geeignet.

[0003] Das Prinzip einer Vorrichtung mit mehreren gegenüber dem Rohrinneren abdichtbaren Längsabschnitten ist im Zusammenhang mit der oben stehenden Aufgabenstellung vorbeschrieben, wobei als Dichtungselemente einfache in Nuten eingelegte O-Ringe dargestellt sind, die in dieser Form für den genannten Anwendungsfall nicht geeignet sind.

[0004] Aus der WO-A-87/00457 ist eine Aufweitvorrichtung bekannt, die aus einer Aufweithülse besteht, die von innen mit einem Fluid druckbeaufschlagbar ist. Die Aufweithülse liegt dabei mit einem Teil ihrer Oberfläche an der Innenseite der aufzuweitenden Hohlwelle an. Die Aufweithülse ist dabei von zwei Hülsen, die die Aufweithülse seitlich übergreifen, in Position gehalten.

[0005] Bei der Konstruktion einer Vorrichtung mit mehreren Aufweitabschnitten für den o.g. Anwendungsfall besteht die besondere Problematik darin, daß für die Serienfertigung Vorrichtungen zur Verfügung gestellt werden müssen, deren Dichtungen die auftretenden hydraulischen Drücke in der Größenordnung von mehreren tausend bar zumindest für die Dauer einer Schicht, d.h. für mehrere hundert bis einige tausend Aufweitvorgänge überstehen und die geeignet sind, eine sichere Abdichtung auch bei unebenem, insbesondere nicht vollkommen axialem Inneren der Hohlwelle unter den genannten Verhältnissen an jeder Aufweitstelle zu überbrücken und abzudichten. Hierbei soll vorzugsweise ein leichter Austausch und Ersatz der verschlissenen Dichtungselemente der Vorrichtung nach Erreichen der Standzeit möglich sein. Die Bereitstellung einer derartigen Sonde liegt der vorliegenden Erfindung als Aufgabe zugrunde.

[0006] Als Lösung hierfür werden Vorrichtungen mit Aufweitanordnungen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch angegeben, die jeweils über neuartige verbesserte Dichtungsmittel mit größeren Standzeiten verfügen und die z.T. über dem Umfang ungeteilte Dichtungen mit geeigneten Formen und damit verbesserter Wirkung zulassen und zugleich einen erleichterten Austausch verschlissener Dichtelemente ermöglichen.

[0007] Nach den vorgesehenen Verfahren wird Druckmittel über den längsverlaufenden Zuführungskanal und über die einzelnen radialen Zuführungsbohrungen jeder Aufweitanordnung zugeführt, so daß gleichzeitig sämtliche Aufweitbereiche der Hohlwelle druckbeaufschlagt und plastisch umgeformt werden. Das je nach Bauart der Dichtungsmittel in die Zwischenbereiche zwischen den Aufweitbereichen außerhalb der Sonde in die Hohlwelle gelangende Leckwasser ist über in diesen Bereichen gelegene radiale Entlastungsbohrungen und einen gemeinsamen längsverlaufenden Entlastungskanal abzuführen, damit in diesen Bereichen kein Druckaufbau und keine unerwünschte Verformung der Hohlwelle stattfindet.

[0008] Nach der Erfindung besteht die Aufweitanordnung jeweils aus einer einstückigen, den gesamten Aufweitbereich abdeckenden Aufweitbuchse, die über wesentliche Teile ihrer Länge von innen mit Druckmittel beaufschlagbar und insgesamt radial aufweitbar ist, wobei ihre Oberfläche sich zum hydraulischen Aufweiten der Hohlwelle an deren Innenfläche anlegt. Der Vorteil einer derartigen Ausgestaltung der Aufweitbereiche liegt in einer verbesserten Möglichkeit der Abdichtbarkeit, wobei bei geeigneter Werkstoffauswahl für die Aufweithülsen der erforderliche radiale Weg ohne weiteres zu überbrücken ist. Die Abdichtbereiche entstehen nicht an der relativ unebenen Innenfläche der Hohlwelle, so daß allein aus diesem Grund härtere Materialien verwendet werden können. Die Abdichtung kann jeweils an den äußeren Randbereichen gegenüber dem Sondenkörper und/oder an den Stirnflächen nach Art von Labyrinthdichtungen gegenüber den anstoßenden Distanzhülsen erfolgen. Auf diese Weise kann auch das Leckwasser abgeführt werden ohne die Innenwandung der Hohlwelle zu erreichen. Ein innerhalb der Aufweitbuchsen liegender Ringraum von geringer radialer Dicke kann als innenliegende Kammer in der Hülse oder als Eindrehung auf dem Sondengrundkörper gebildet sein. Im Sondengrundkörper können in diesem Fall auch weitere Einstiche als Aufnahmen für zusätzliche Dichtelemente vorgesehen sein, ohne daß der Grundgedanke der Erfindung dadurch verlassen wird.

[0009] Durch einen Nut-Feder-Eingriff am Stoß der Dichtelemente oder eine Schäftung schräg zur Achse oder schräg zur Ringtangente kann ungeachtet einer radialen Aufweitung die Dichtwirkung gewahrt sein.

[0010] Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum gleichzeitigen hydraulischen Aufweiten mehrerer Längsabschnitte einer Hohlwelle der eingangs genannten Art aus, bei der die Sonde aus einem einstückigen Sondenkörper mit periodisch eingeordneten Ringnuten besteht, der die Druckmittelzuführungs- und - Entlastungskanäle aufnimmt. Eine hierbei mögliche erste Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß von breiten Nuten Aufweitanordnungen aufgenommen werden, die mit den Zuführungsbohrungen in Verbindung stehen, wobei eine Aufweitanordnung jeweils aus einer einstückigen, den gesamten Aufweitbereich abdeckenden gummielastischen Aufweithülse besteht, die über wesentliche Teile ihrer Länge von innen mit Druckmittel beaufschlagbar und insgesamt radial aufweitbar ist und die in ihren Endbereichen gegenüber dem Sondenkörper abgedichtet ist, wobei ihre Oberfläche sich zum hydraulischen Aufweiten der Hohlwelle an deren Innenfläche anlegt. nach dieser Lösung ist eine Sonde aufgezeigt, die im Grundaufbau wesentlich vereinfacht ist und bei der die Dichtungselemente auf Kosten einer geringfügig aufwendigeren Montage in der Herstellung verbilligt sind, da der Sondengrundköper ohne besondere Passungen oder Gewinde hergestellt werden kann.

[0011] Eine verbesserte Abdichtung zwischen Aufweithülse und Sondengrundköper ist dadurch herbeizuführen, daß die Ringnut an den Stirnflächen im Längsschnitt hinterschnitten ist, d. h. sich z. B. schwalbenschwanzähnlich oder klinkenartig erweitert.

[0012] Nach jeder der vorstehend genannten Varianten kann der Grundkörper der Aufweithülse mit einer verstärkenden Einlage z. B. aus einer bandartigen Blechspirale oder aus gewickelten Draht oder nach Art einer Karkasse versehen sein, so daß die Aufweitung über der Länge gleichmäßig erfolgt.

[0013] Weitere Einzelheiten der vorstehend dargestellten Erfindung in ihren verschiedenen Möglichkeiten ergeben sich aus den nachstehenden Zeichnungsbeschreibungen.

[0014] Es zeigt die Figur eine Vorrichtung mit einem einstückigen Sondengrundkörper mit Ringnuten mit einstückigen Aufweithülsen.

[0015] In der Figur 1 a ist eine erfindungsgemäße Sonde gezeigt, die einen Sondengrundkörper 21 von im wesentlichen gleichbleibendem Durchmesser in zwei verschiedenen Ausführungen zeigt. An einem Ende des Grundkörpers ist ein Gewinde 4 vorgesehen, auf das ein Anschlußstück 5 geschraubt ist, das seinerseits ein Außengewinde 6 zur Verbindung mit einer Druckleitung einer Druckerzeugungsvorrichtung aufweist. Der Grundkörper 1 weist an seinem anderen Ende einen verdickten Sondenkopf 7 auf. Das Anschlußstück 5 und der Grundkörper 1 werden von einem zentralen Zuführungskanal 8 durchsetzt, von welchem radiale Zuführungsbohrungen 9 ausgehen, die in eingedrehte Ringräume 10 unterhalb der Aufweithülsen 2 münden. Außermittig weist die Sonde einen Entlastungskanal 11 auf, von dem radiale Entlastungsbohrungen 12 ausgehen, die unterhalb der Distanzstücke 3 austreten. Die Aufweithülsen 24 sind durch in Ringnuten eingelegte O-Ringe 13 abgedichtet.

[0016] Nach Figur 1a hat der Sondengrundkörper zwei Ringnuten 22 verschiedenen Querschnittes, die unmittelbar in den Sondenkörper eingebracht sind. Die Ringnut 22a hat an ihren Flanken Nuten 23, in die eine Aufweitmuffe 24 klinkenartig eingreift. Unterhalb der Aufweitmuffe 24 ist ein Ringraum geringer radialer Stärke in den Sondengrundkörper eingedreht, der mit einer Zuführungsbohrung 9 in Verbindung steht, die vom zentralen Zuführungskanal 8 ausgeht. Die Aufweitmuffe 24 besteht vorzugsweise aus unelastischem Werkstoff. Im wesentlichen gleiches gilt für die Ringnut 22b von im Querschnitt trapezförmiger Gestalt, in die die Aufweitmuffe 24 eingesetzt ist.

[0017] In Fig. 1 b ist als Einzelheit eine weitere Ausführung dargestellt, bei der die schwalbenschwanzartige Querschnittsform der Nut 22c noch stärker ausgeprägt ist, wobei die Flanken ausgeprägte Spitzen 25 aufweisen. Im Bereich dieser Spitzen sind Verstärkungen 26 aus plastischer Masse oder aus Kunststoffmaterial eingesetzt, die ein Wegfließen der gummielastischen Muffe 24c unter hohem Druck in die Spalte zwischen dem hier angedeuteten Hohlkörper R und dem Sondengrundkörper 21 verhindern.

Bezugszeichenliste:

[0018] 

1

Sondengrundkörper

2

Aufweithülse

3

Distanzstück

4

Gewinde

5

Anschlußstück

6

Außengewinde

7

Sondenkopf

8

Zuführungskanal

9

Zuführungsbohrungen

10

Ringraum

11

Entlastungskanal

12

Entlastungsbohrung

13

O-Ring

21

Sondengrundkörper

22

Ringnut

23

Nut (in 21)

24

Aufweithülse

25

Spitzen (Flanken)

26

Verstärkungen

Ansprüche

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen hydraulischen Aufweiten mehrerer Längsabschnitte einer Hohlwelle zur Herstellung kraftschlüssiger und/oder formschlüssiger Verbindungen mit auf diese aufgeschobenen Elementen, wie Nocken, Zahnräder, Lagersitzen, in Form einer Druckmittelsonde mit einem längsverlaufenden Druckmittelkanal (8) und jeweils radialen Zuführungsbohrungen (9) zu jedem aufzuweitenden Längsabschnitt der Hohlwelle, wobei eine Aufweitanordnung (24) jeweils aus einer einstückigen, den gesamten Aufweitbereich abdeckenden Aufweithülse (24) besteht, die über wesentliche Teile ihrer Länge von innen mit Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei ihre Oberfläche sich beim hydraulischen Aufweiten der Hohlwelle an deren Innenfläche anlegt,
gekennzeichnet durch
einen längsverlaufenden Entlastungskanal (11) mit jeweils radialen Entlastungsbohrungen (12) zu den unverformt bleibenden, zwischen den jeweils aufzuweitenden liegenden Längsabschnitten der Hohlwelle, sowie mit Dichtungsmitteln (13), die die unverformt bleibenden Längsabschnitte der Hohlwelle gegenüber der Einwirkung des Druckmittels aus den dazwischen liegenden aufzuweitenden Längsabschnitten der Hohlwelle abdichten, wobei die Sonde aus einem einstückigen Sondenkörper (7) mit in Abständen angeordneten Ringnuten (22) besteht, wobei Aufweitanordnungen (24) von den Nuten (22) aufgenommen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Aufweithülse (24) über dem Umfang geteilt und unter einen Winkel zur Tangentialen oder axialen geschäftet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Aufweithülse (24) aus metallischem Werkstoff oder Kunststoffmaterial hoher Formsteifigkeit besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Aufweithülse (24) über dem Umfang ungeteilt ist und aus gummielastischem Material besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Aufweithülse (24) in hinterschnittenen Stirnseiten der Ringnuten (22) eingreift.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Endbereiche der Aufweithülsen (24) durch außen liegende, über dem Umfang geteilte Stützkörper höherer Formsteifigkeit eingefaßt sind.

Claims

1. Apparatus for the simultaneous hydraulic expansion of a plurality of longitudinal portions of a hollow shaft for the creation of non-positive and/or positive connections to elements which are slid onto the said hollow shaft, such as cams, gearwheels, bearing seats, in the form of a pressure-medium probe having a longitudinally running pressure-medium duct (8) and respectively radial feed bores (9) to each longitudinal portion to be expanded of the hollow shaft, an expansion arrangement (24) respectively comprising a one-piece expansion sleeve (24) which covers the whole of the expansion region and can be pressurized from within, over substantial parts of its length, with pressure medium, its surface, upon the hydraulic expansion of the hollow shaft, coming to bear against the inner face of the latter,
characterized by
a longitudinally running relief duct (11) having respectively radial relief bores (12) to those longitudinal portions of the hollow shaft which remain non-deformed and are situated between those which are respectively to be expanded, and having sealing means (13), which seal those longitudinal portions of the hollow shaft which remain non-deformed against the influence of the pressure medium from those longitudinal portions of the hollow shaft which are situated therebetween and are to be expanded, the probe comprising a one-piece probe body (7) having mutually spaced annular grooves (22), expansion arrangements (24) being received by the grooves (22).

2. Apparatus according to Claim 1,
characterized in that each expansion sleeve (24) is divided over the periphery and is spliced at an angle to the tangential or axial plane.

3. Apparatus according to Claim 2,
characterized in that each expansion sleeve (24) consists of metallic material or plastics material of high dimensional stability.

4. Apparatus according to Claim 1,
characterized in that each expansion sleeve (24) is undivided over the periphery and consists of elastomeric material.

5. Apparatus according to one of Claims 2 to 4,
characterized in that each expansion sleeve (24) engages in undercut end sides of the annular grooves (22).

6. Apparatus according to Claim 4 or 5,
characterized in that the end regions of the expansion sleeves (24) are hemmed in by outer supporting bodies of higher dimensional stability, which are divided over the periphery.

Revendications

1. Dispositif d'étirage hydraulique simultané de plusieurs sections longitudinales d'un arbre creux pour la production de liaisons par adhérence et/ou à engagement positif avec des éléments tels que des cames, des pignons, des serrages de roulements, empilés dessus, sous forme d'une sonde de milieu de pression avec un canal de milieu de pression (8) s'étendant longitudinalement et respectivement des alésages radiaux d'amenée (9) à chaque section longitudinale à étirer de l'arbre creux, un ensemble d'étirage (24) étant respectivement constitué d'une douille d'étirage (24), d'une seule pièce, recouvrant la totalité de la zone d'élargissement, qui peut être soumise de l'intérieur à l'action d'un milieu de pression sur des parties importantes de sa longueur, sa surface se trouvant, lors de l'étirage hydraulique de l'arbre creux, contre sa surface intérieure
   caractérisé par
un canal de décharge (11) s'étendant longitudinalement avec respectivement des alésages de décharge (12) vers les sections longitudinales de l'arbre creux restant non déformées, se trouvant entre les sections longitudinales respectives à étirer, ainsi qu'avec des moyens d'étanchéité (13) qui scellent les sections longitudinales de l'arbre creux restant non déformées contre l'effet du milieu de pression sortant des sections longitudinales de l'arbre creux à étirer qui se trouvent entre, la sonde étant constituée d'un seul corps de sonde (7) avec des rainures annulaires (22) disposées à écartement, des ensembles d'étirage (24) étant reçus par les rainures (22).

2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que chaque douille d'étirage (24) est divisée sur la périphérie et est entaillée selon un angle par rapport à la tangente ou à l'axe.

3. Dispositif selon la revendication 2,
caractérisé en ce que chaque douille d'étirage (24) est constituée d'un matériau métallique ou d'une matière synthétique à résistance de forme élevée.

4. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que chaque douille d'étirage (24) est non divisée sur la périphérie et est constituée d'un matériau à élasticité de caoutchouc.

5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4,
caractérisé en ce que chaque douille d'étirage (24) est en prise dans les faces frontales en contre-dépouille des rainures annulaires (22).

6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5,
caractérisé en ce que les zones d'extrémité des douilles d'étirage (24) sont entourées par des corps d'appui, divisés sur la périphérie, se trouvant à l'extérieur, de résistance de forme plus élevée.

Zeichnung