Hydraulische Montagevorrichtung sowie Verfahren zum Aufpressen von Innenringen und Hydraulikpumpe

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Montagevorrichtung mit einem fest- legbaren Zylinderkörper, welcher einen Hydraulikraum aufweist, und mit mindestens einem Kolben, der zu dem Hydraulikraum derart angeordnet ist, dass der Kolben bei einer Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit von dem Hydraulikraum in eine Pressrichtung verfahren wird, sowie ein Verfahren zum Aufpressen von Innenringen, vorzugsweise mit der hydraulischen Montagevor- richtung, und eine Hydraulikpumpe.

Sogenannte hydraulische Spannmuttern sind in der Fachwelt gut bekannt und dienen zum hydraulischen Spannen von Bauteilen. Diese hydraulischen Spannmuttern umfassen oftmals einen Mutterkörper, in dem ein Kolben an- geordnet ist, welcher hydraulisch betätigbar ist. Eine mögliche Anwendung dieser hydraulischen Spannmuttern liegt darin, die Spannmuttern zunächst auf eine Welle oder dergleichen aufzuschrauben auf der auch die zu span- nenden Bauteile angeordnet sind und manuell mit einem erreichbaren Anzugsdrehmoment festzuziehen. In einem nächsten Schritt wird eine hydraulische Flüssigkeit in den Mutterkörper gepumpt, so dass der Kolben hydraulisch betätigt herausgefahren wird und den Druck auf die Bauteile erhöht.

Aus dem Bereich der Wälzlager ist es bekannt, mittels einer derartigen hydraulischen Spannmutter Innenringe auf konische Lagersitzflächen aufzupressen. Es hat sich gezeigt, dass eine Radialluft des Wälzlagers über den Verfahrweg des Innenrings auf der konischen Lagersitzfläche in axialer Rich- tung sehr genau einstellen kann.

Beispielsweise ist es aus der Druckschrift EP 1 775 490 B1 bekannt, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, eine hydraulische Spannmutter mit einer Messeinrichtung in Form einer Längenmessuhr mit einem Messstift zu versehen, welcher axial ausgerichtet den Hub des Kolbens aus dem Spannmutterkörper misst. Bei der Montage eines Innenrings auf eine konische Lagersitzfläche wird diese hydraulische Spannmutter aufgeschraubt und der Innenring mittels eines Kolbens um einen vordefinierten Verfahrweg in axialer Richtung auf die Lagersitzfläche aufgepresst, wobei der Verfahrweg des Kolbens über die Längenmessuhr unmittelbar ablesbar ist. Die Druckschriften DE 199 63 109 A1 und die Druckschrift WO2005/035998 A1 bilden einen ähnlichen Stand der Technik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den bekannten Stand der Tech- nik zu bereichern.

Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Montagevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und mit einer Hydraulikpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. Erfindungsgemäß wird eine hydraulische Montagevorrichtung vorgeschlagen, welche vorzugsweise geeignet und/oder ausgebildet ist, einen Innenring auf eine Lagersitzfläche, insbesondere eine gekrümmte, insbesondere konische oder kegelige Lagersitzfläche aufzupressen. Der Druck zum Aufpres- sen des Innenrings wird dabei durch ein hydraulisches System erzeugt.

Die Montagevorrichtung umfasst einen festlegbaren Zylinderkörper, welcher einen Hydraulikraum als einen Zylinder aufweist. Somit setzt der Zylinderkörper zwei Funktionen um, nämlich eine Arretierfunktion, wobei der Zylin- derkörper und damit die Montagevorrichtung relativ zu den zu montierenden Bauteilen arretiert werden kann, und eine Trägerfunktion, wobei der Zylinderkörper den Hydraulikraum trägt. Der Hydraulikraum kann in den Zylinderkörper eingeformt sein, kann jedoch auch anders, zum Beispiel durch Ver- schraubung von Bauteilen etc. gebildet sein. Der Begriff des Zylinderkörpers ist funktional zu verstehen: So kann der Zylinderkörper als Körper ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Ferner muss dieser keine zylinderförmige Form aufweisen, der Begriff Zylinderkörper ist vielmehr auf ein Zusammenspiel zwischen Kolben und Zylinder zurückzuführen, wie es aus der Hydraulik bekannt ist.

Die Montagevorrichtung umfasst mindestens einen Kolben, der relativ zu dem Hydraulikraum so positioniert ist, dass der Kolben bei einer Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikraum in eine Pressrichtung verfahren wird.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Montagevorrichtung eine Messeinrichtung umfasst, welche ausgebildet und/oder angeordnet ist, die zugeführte Menge an Hydraulikflüssigkeit und/oder eine Anzahl von Mengeneinheiten der zugeführten Hydraulikflüssigkeit zu ermitteln.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass es - wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt - bei manchen Anwendungen sinnvoll sein kann, den Verfahrweg des Kolbens in Pressrichtung zu ermitteln. Oftmals liegt jedoch der Anwendungsort der Montagevorrichtung so ungünstig, dass ein Ablesen einer Messuhr erschwert ist oder diese eine derartig ungünstige Störkontur bildet, dass die Montagevorrichtung nicht eingesetzt werden kann. Ferner stellt eine Messuhr ein sehr empfindliches Messinstrument dar, welches bei der Montage leicht beschädigt werden kann.

Dem gegenüber schlägt die Erfindung vor, entweder unmittelbar die Menge der zugeführten Hydraulikflüssigkeit und/oder eine Anzahl von Mengenein- heiten von zugeführter Hydraulikflüssigkeit zu ermitteln, um auf diese Weise Kenntnis darüber zu erhalten, wie viel Hydraulikflüssigkeit dem Zylinderkörper zugeführt wurde. Die Ermittlung der Messgrößen kann dabei sowohl unmittelbar am Zylinderkörper als auch entfernt davon z.B. in einer Zuleitung von einem Hydraulikflüssigkeitsreservoir erfolgen. In Kenntnis der Geometrie des Hydraulikraums und des Kolbens kann in einfacher Weise die zugeführte Menge der Hydraulikflüssigkeit in einen Kolbenhub umgerechnet werden. Damit stellt die Messung der Menge bzw. Mengeneinheiten der zugeführten Hydraulikflüssigkeit eine einfache, robuste und kostengünstige Relativmessmethode zur unmittelbaren Ermittlung des Kolbenhubs durch eine Messuhr oder dergleichen dar. Bei der Ermittlung von zugeführten Mengen- einhθiten der Hydraulikflüssigkeit kann in Kenntnis des Einzelvolumens jeder Mengeneinheit in einem ersten Schritt in einfacher Weise die Menge der zugeführten Hydraulikflüssigkeit und in einem zweiten Schritt der Kolbenhub berechnet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Montagevorrichtung Mittel auf, welche ausgebildet sind, die zugeführte Menge bzw. die Anzahl der Mengeneinheiten in einen Verfahrweg des Kolbens in Pressrichtung bzw. Kolbenhub umzurechnen und optional darzustellen. Derartige Mit- tel können beispielsweise als digitale Datenverarbeitungseinrichtung, wie zum Beispiel Microcontroller, DSPs oder dergleichen ausgebildet sein. Alternativ können diese Mittel auch als mechanische Einrichtungen realisiert sein, welche z.B. so kalibriert sind, dass diese unmittelbar den Kolbenhub anzeigen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Zylinderkörper als eine Mutter, also mit einem Innengewinde, ausgebildet, welche auf eine Welle aufschraubbar ist. Damit ist die hydraulische Montagevorrichtung insbesondere dazu ausgebildet, Bauteile auf eine Welle zu schieben bzw. aufzupressen. Optional weist der Zylinderkörper an der Außenseite eine Geometrie, wie zum Beispiel einen Sechskant, zur Kopplung mit einem Werk- zeug auf.

Prinzipiell kann der Zylinderkörper eine Mehrzahl von Kolben aufweisen, welche beispielsweise in Umlaufrichtung um die Welle verteilt angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist der Kolben jedoch als ein Ringkolben ausge- bildet und der Hydraulikraum korrespondierend dazu als ein Ringraum realisiert, so dass eine über die Umfangsrichtung gleichmäßig wirkende Druckverteilung erreicht wird. Besonders bevorzugt sind Ringkolben und/oder Hydraulikraum konzentrisch und/oder koaxial zu einer Drehachse der Welle angeordnet.

Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist die Messeinrichtung als ein Durchflussmesser ausgebildet, welcher beispielsweise ähnlich wie ein Flügelradzähler die in den Zylinderkörper eingebrachte Menge bzw. das Durchflussvolumen der Hydraulikflüssigkeit misst. Derartige Durchflussmes- ser sind kommerziell erhältlich und stellen damit eine robuste Lösung dar.

Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Montagevorrichtung eine Zuführeinrichtung, welche die Hydraulikflüssigkeit unter Druck zuführt. Es wird auch beansprucht, dass die Messeinrichtung und/oder die Mittel wahlweise an dem Zylinderkörper, an einer Verbindung zwischen Zuführeinrichtung und Zylinderkörper und/oder an der Zuführeinrichtung selbst angeordnet ist. Bei einer besonders praxisnahen und daher bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zuführeinrichtung als eine handbetätigbare Hydraulikpumpe realisiert. Derartige handbetätigbaren Hydraulikpumpen sind sehr zuverlässig und benötigen vor allem keine externen Versorgungsanschlüsse, wie Strom oder Pressluft.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Messeinrichtung zum Zählen von Pumpenhüben der handbetätigbaren Hydraulikpumpe ausgebildet. Nachdem bauartbedingt bei dem meisten handbetätigbaren Hyd- raulikpumpen, insbesondere bei Kolbenpumpen, die Hydraulikflüssigkeit durch Einzelpumpenhübe gefördert wird, kann durch ein einfaches Zählen dieser Pumpenhübe die Anzahl der Mengeneinheiten ermittelt werden. Beispielsweise ist ein Zählmodul auf oder in der Hydraulikpumpe angeordnet, welches durch den Bediener abgelesen werden kann. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform zeigt die handbetätigbare Hydraulikpumpe einen Pumpenschwengel, also einen einarmigen Hebel, wobei die Anzahl der Pumpenschwengelbetätigungen durch die Messeinrichtung gezählt wird.

Mit dem Ziel, die Genauigkeit der Ermittlung der zugeführten Menge an Hyd- raulikflüssigkeit über die Messung der Anzahl der Pumpenhübe zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Hydraulikpumpe Mittel zur Reduktion und/oder Definition der Pumpenhübe aufweist. Insbesondere sind die Mittel als Endanschläge ausgebildet. Besonders bevorzugt ist mindestens einer der Endanschläge derart verstellbar, so dass mindestens zwei unterschiedli- che Wegbegrenzungen für den Pumpenschwengel eingestellt werden können und somit pro Pumpenhub zwei unterschiedliche Volumen definiert werden können.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die hyd- raulische Montagevorrichtung konstruktiv ausgebildet, Innenringe auf eine Welle mit einer konischen und/oder kegeligen Lagersitzfläche aufzupressen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufpressen von Innenringen auf eine Lagersitzfläche eines Tragkörpers mit einer hydraulischen Montagevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Die Montagevorrichtung weist einen zu der Lagersitzfläche festlegbaren Zy- Jinderkörper mit einem Hydraulikraum auf, sowie einen Kolben, der zu dem Hydraulikraum derart angeordnet ist, dass der Kolben bei einer Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit, insbesondere bei einer Druckbeaufschlagung, in eine Pressrichtung verfahren wird. Vorzugsweise ist bzw. sind der Zylinderkörper, der Kolben und/oder die Montagevorrichtung ausgebildet wie zuvor be- schrieben bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

In dem Verfahren wird die Menge und/oder die Anzahl der Mengeneinheiten der zugeführten Hydraulikflüssigkeiten als ein Relativmaß für den Verfahrweg des Kolbens in Pressrichtung und/oder als ein Relativmaß für den Überpressungsgrad des Innenrings auf der Lagersitzfläche verwendet. Die letztgenannte Alternative berücksichtigt, dass die Menge der zugeführten Hydraulikflüssigkeit in erster Linie eine Relativmessung für den Verfahrweg des Kolbens ist, jedoch letztlich der Überpressungsgrad, das heißt die Dehnung des Innenrings und somit das resultierende radiale Spiel das dem In- nenring zugeordneten Wälzlagers bei der Montage des Innenrings entscheidend sein kann.

Bei einer möglichen Weiterbildung des Verfahrens wird in einem ersten Schritt der Zyiinderkörper relativ zu der Lagersitzfläche festgelegt und in ei- nem nächsten Schritt Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikraum zugeführt, bis ein vordefinierter Solldruck in dem Hydraulikraum erreicht wird. Der vordefinierte Solldruck kann beispielsweise durch Ablesen einer Druckmesseinrichtung, welche strömungstechnisch mit dem Hydraulikraum verbunden ist, bestimmt werden. In einem nachfolgenden Schritt wird dann die Menge bzw. die Anzahl der Mengeneinheiten der zugeführten Hydraulikflüssigkeit gemessen, und als Relativmaß für den Verfahrweg bzw. für den Überpressungsgrad genutzt. Die Bestimmung der Mengeneinheiten kann z.B. über ein manuelles oder automatisiertes Zählen erfolgen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Hydraulikpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 15, die Mittel zur Reduktion und/oder Definition des Pumpenhubs und/oder die Mittel zum Zählen der Pumpenhübe als Messeinrichtung aufweist, wie sie zuvor in der Beschreibung und/oder in den Ansprüchen offenbart ist bzw. sind.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Übersichtsdarstellung einer hydraulischen Montagevorrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine handbetätigbare Hydraulikpumpe in Detaildarstellung, wie sie in der Montagevorrichtung in Figur 1 einsetzbar ist.

Die Figur 1 zeigt eine hydraulische Montagevorrichtung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Schnitt- bzw. Übersichtsdarstellung.

Die hydraulische Montagevorrichtung ist dazu ausgebildet, einen Innenring 2 eines Wälzlagers 3 auf einer konischen oder kegeligen Lagersitzfläche 4 einer Welle 5 aufzupressen. Hierbei wird der Innenring 2 um einen vordefinierten Verfahrweg L in axialer Richtung der Welle 5 auf die Lagersitzfläche 4 aufgeschoben, wobei der Innenring 2 um ein zu dem Verfahrweg L korres- pondierenden Maß in radialer Richtung gedehnt wird, so dass sich ein vordefiniertes radiales Lagerspiel in dem Wälzlager 3 einstellt. Beispielhaft ist in der Figur 1 ein zweireihiges Pendelrollenlager als Wälzlager 3 dargestellt, bei anderen Ausführungsbeispielen können auch andere Wälzlagerbauformen, wie z.B. Tonnenrollenlager, mit der hydraulischen Montagevorrichtung 1 montiert werden. Es ist auch möglich, dass die hyd- raulische Montagevorrichtung 1 verwendet wird, um Innenringe oder dergleichen auf zylindrische Lagersitzflächen aufzuschieben.

Die hydraulische Montagevorrichtung 1 umfasst einen Zylinderkörper 6, in dem ein in axialer Richtung geöffneter Ringraum 7 koaxial zu der Welle 5 eingeformt ist, in dem ein Kolben 8 in Axialrichtung der Welle 5 verschiebbar gelagert und als ein Ringkolben ausgebildet ist. Der Zylinderkörper 6 wird auf die Welle 5 zum Beispiel aufgeschraubt oder anders relativ zu der Lagersitzfläche 4 festgelegt. Nachfolgend wird in den als Hydraulikraum oder Zylinder wirkenden Ringraum 7 über eine Zuleitung 9 Hydraulikflüssigkeit einge- presst, so dass der Kolben 8 hydraulisch in Axialrichtung verfahren wird. Der Kolben 8 ist so dimensioniert, dass dieser umlaufend an dem Innenring 2 anliegt, wobei bei der Verfahrbewegung des Kolbens 8 der Innenring 2 um den gleichen Betrag auf die Lagersitzfläche 4 aufgeschoben wird.

Zur Zuführung der Hydraulikflüssigkeit ist der Ringraum 7 über die Zuleitung 9 mit einer handbetätigbaren Hydraulikpumpe 10 verbunden.

Mit dem Ziel, den Innenring 2 definiert um den Verfahrweg L auf die Lagersitzfläche 4 aufzupressen, wird wie folgt vorgegangen: Zunächst wird der Zylinderkörper 6 auf die Welle 5 aufgeschraubt, so dass der Kolben 8 berührend oder zumindest benachbart an dem Innenring 2 anliegt. In einem nachfolgenden Schritt wird der Ringraum 7 so weit mit Hydraulikflüssigkeit befüllt, bis ein vorgebbarer Solldruck erreicht ist. Der Solldruck ist beispielsweise über eine Druckmessdose 11 , welche an der Hydraulikpumpe 10 angeordnet ist, ablesbar. In einem nachfolgenden Schritt wird die handbetätigbare Hydraulikpumpe 10 so oft betätigt, bis der Verfahrweg L erreicht ist. Um die Länge des Verfahrwegs L gezielt einstellen zu können, wird die Anzahl der Pumpenhübe gezählt. Dieser Zählung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich aus der An- zahl der Pumpenhübe die Menge der zugeführten Hydraulikflüssigkeit und in Kenntnis der Geometrie des Hydraulikraums der Verfahrweg des Kolbens 8 bestimmen lässt. Je nach Dimensionierung des Hydraulikraums und benötigtem Verfahrweg des Kolbens 8 können u. U. bereits wenige Pumpenhübe, z.B. 20 Pumpenhübe, ausreichen. Möglich sind jedoch auch Anwendungen mit wesentlich mehr Pumpenhüben.

Dementsprechend kann bei einer sehr einfachen Ausführungsform vorgesehen sein, dass in einer Lookup-Tabelle für eine bestimmte Kombination Welle-Wälzlager 5, 3 eine Anzahl von Pumpenhüben angegeben ist, welche der Bediener in einfacher Weise mitzählt.

Bei einem verbesserten Ausführungsbeispiel weist die handbetätigbare Hydraulikpumpe 10 eine Zähleinrichtung 12 auf, die automatisch die Anzahl der Pumpenhübe zählt, um ein Verzählen durch den Bediener zu vermeiden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Zähleinrichtung 12 um eine Auswerteeinrichtung ergänzt sein, die die Pumpenhübe in gepumptes Volumen oder unmittelbar in den Verfahrweg des Kolbens 8 umrechnet und optional anzeigt.

Die Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung die handbetätigbare Hydraulikpumpe 10, welche einen Pumpenschwengel 13 aufweist, der bei einer Betätigung um einen Schwenkpunkt 14 geschwenkt werden kann, wobei bei jedem Schwenkdurchlauf ein Pumpenhub erfolgt und eine definierte Mengeneinheit an Hydraulikflüssigkeit gepumpt wird.

Um sicher zu stellen, dass die pro Pumpenhub geförderte Menge jeweils gleich ist, kann - wie in der Figur 2 dargestellt - ein Wegbegrenzer, zum Beispiel in Form eines Begrenzungsrings 15, einen Endanschlag für den Pumpenschwengel 13 bilden. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass der Wegbegrenzer derart einstellbar ist, dass verschiedene Volumina pro Pumpenhub realisierbar sind.

Bezugszeichenliste

1 hydraulische Montagevorrichtung

2 Innenring 3 Wälzlager

4 Lagersitzfläche

5 Welle

6 Zylinderkörper

7 Ringraum 8 Kolben

9 Zuleitung

10 Hydraulikpumpe

11 Druckmessdose

12 Zähleinrichtung 13 Pumpenschwengel

14 Schwenkpunkt

15 Begrenzungsring