用于在内燃机的轴承导轨中安装轴、尤其是凸轮轴的方法与流程

1.本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于在内燃机的轴承导轨中安装轴的方法，其中至少一个密封环在轴上安装成使得至少一个密封环被扩张并推到轴的区域上。本发明还涉及一种用于这种方法的扩张密封环的扩张工具以及一种用于在这种方法中使用的校准工具。


背景技术：

2.从de 10 2016 224 040a1中已知一种用于在内燃机的气缸盖罩的轴承导轨中安装凸轮轴的通用方法，其中，执行以下步骤：至少一个密封环在凸轮轴处安装成使得至少一个密封环被推到凸轮的区域上，在该区域中，在凸轮轴的外直径上形成有至少一个径向周向槽，使得密封环设置在槽中。密封环在此至少部分地由可弹性变形的聚合物形成。随后，将具有旋转对称开口的校准工具推到至少一个密封环上，使得至少一个密封环被压到凸轮轴上的相应的槽中并以力配合和形状配合的方式保持在其中。由此，尤其应当避免密封环的突出超过凸轮轴的区域的不期望的损坏。
3.但是，从现有技术中已知的方法的缺陷在于，使用在其中描述的校准工具来将密封环压入到凸轮轴上的相关联的槽中需要特定轴向行程路径，这通常无法在现代发动机舱中实施并因此通常无法在狭窄的安装空间中实施。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的是针对通用类型的方法提出改进的或至少一个替代的实施方案，该实施方案尤其还适用于狭窄空间。
5.根据本发明，该目的通过独立权利要求1的主题来解决。有利的实施方案是附属权利要求的主题。
6.本发明基于以下总体构思：在一种用于在内燃机的轴承导轨中安装轴的方法中，通过径向移动工具来实现密封环的校准和相应压缩，由此与在例如从现有技术中已知的用于压缩密封环的可在轴向方向上移位的校准工具的情况相比，尤其在轴向方向上，需要明显更小的操作空间。在根据本发明的方法中，还提供了两个替代方案，即一方面通过具有径向可移位的夹爪的校准工具，另一方面通过具有可移位的带夹的校准工具，其中，在下文中更详细地解释这两种方法。在根据本发明的用于在内燃机的轴承导轨中安装轴(例如凸轮轴)的方法中，至少一个密封环在凸轮轴上安装成使得该密封环首先被扩张并被推到凸轮轴的区域上，在该区域中，在凸轮轴的外直径上形成有至少一个径向周向槽，使得密封环能够设置在槽中。
7.随后，依照根据本发明的方法的第一替代方案，将具有可径向移位并部分圆形的至少两个夹爪的校准工具定位在至少一个密封环之上。在定位之后，将夹爪径向向内移位，直至其最小内直径大于凸轮轴在相应的槽的区域中的外直径，并小于在槽的区域中被推到凸轮轴上的至少一个密封环的外直径。各个夹爪因此在没有径向向内移位的状态下具有大
于密封环外直径的内直径，使得校准工具能够相对简单地定位在密封环之上。由夹爪形成的内径仅通过夹爪的径向向内移位而减小，并由此将密封环压到槽中，该密封环能够形成为闭合密封环，但也能够形成为打开密封环。因此经由径向向内移位的夹爪，将至少一个密封环压入到分别相关联的槽中，以及以力配合和形状配合的方式将密封环保持在槽中。
8.在根据本发明的方法的第二替代方案中，首先将具有可移位的带夹的校准工具定位在待校准或待压缩的至少一个密封环之上，随后收紧带夹从而减小其内直径，直至其最小内直径大于轴在相应的槽的区域中的外直径，并小于在槽的区域中被推到凸轮轴上的至少一个密封环的外直径。随后，在此也将将至少一个密封环压入到相应的槽中，并且以力配合和形状配合的方式将密封环保持在槽中。这种带夹能够以与软管夹类似的方式构造，并能够例如具有蜗杆螺旋线或可压在一起的两个固定支架。
9.然而，根据本发明的方法的两个替代方案的共同之处在于，与从现有技术中已知的校准工具相比，它们在轴向方向上需要明显更小的操作空间，由此，能够通过至少一个密封环在狭窄发动机舱中从而在狭窄空间中将轴安装在内燃机的轴承导轨中。
10.在根据本发明的方法的一个有利的进一步改进方案中，将轴引入到轴承导轨的轴承中。通过借助于校准工具校准或压缩的至少一个密封环，能够将轴(例如凸轮轴)推入到相关联的轴承导轨中，其中，校准工具防止突出超过轴的外直径的密封环在推入到轴承导轨中时损坏。在此，在将轴推入到轴的轴承导轨中时，能够从轴承移除或撤除校准工具从而释放密封环，使得密封环在其最终位置上从内部抵靠轴承的内表面区域被预张紧。轴承导轨能够在此设置在内燃机的气缸盖或气缸盖罩上。通过在将轴引入到轴承导轨中期间移除或撤除校准工具，能够简单地安装轴，而不必担心损坏一个或相应多个密封环。
11.在根据本发明的方法的一个有利的进一步改进方案中，在将轴引入到轴承导轨的轴承中之前和/或在定位校准工具之前在安装至少一个密封环之前对轴进行冷却。纯理论地，这能够单独地进行也能够在密封环已经被推上时进行，其中，具有或不具有密封环的轴的冷却不仅使密封环能够简化地施加在轴上，而且使轴能够简化地安装在内燃机的轴承导轨中，这是因为通过冷却(例如用液氮)实现了轴的外尺寸的减小。如果例如还冷却了校准工具，则该校准工具也会收缩，这在校准或压缩密封环时，能够导致其更强的压缩变形从而导致其更深地压入到相应的槽中。
12.有利地，借助于校准工具，将至少一个密封环压入相关联的槽中，直至使得密封环的在其最小内直径的区域中的内表面区域没有到达相应的槽的底部。由此，尤其至少能够降低在安装期间损坏密封环的风险，并且同时，能够改善通过将密封环弹性预应力到凹槽中以及由此引起的密封环的弹性变形来实现的密封效果。这是由于密封环在安装期间以及同样在内燃机运行期间不触碰轴上的相关联的槽的底部。
13.在根据本发明的解决方案的另一个有利实施方案中，使用至少部分地由可弹性形变的聚合物、尤其由聚四氟乙烯(ptfe)形成的密封环。ptfe是一种非支化、线性结构的和部分结晶的聚合物，其是非常惰性的并因此极其适于在内燃机中使用，例如也在存在侵蚀性流体(例如油)时使用。而且，ptfe具有低摩擦系数，其中，静摩擦与滑动摩擦一样大，这尤其对于内燃机的启动和与其相关的轴从静止到旋转的过渡具有巨大的优势。此外，ptfe具有极其小的表面张力从而难以润湿或粘附，由此特别地颗粒不能够粘附在这种密封环上，或仅以大大降低的程度粘附。
14.在根据本发明的方法的一个有利的进一步改进方案中，为了扩张密封环以将其推到凸轮轴的区域上，使用具有两个环盘和设置在两个环盘之间的弹性体环盘的扩张工具，其中，扩张工具的外直径在尺寸上最大等于密封环的内直径。在此，首先将密封环推到扩张工具的弹性体环盘上，随后例如能够由硬塑料或金属形成的两个环盘轴向地彼此相向移动，弹性体环盘由此在轴向方向上受压缩并径向向外扩张。通过弹性体环盘径向向外扩张，也同时将设置在其上的密封环扩张。随后，能够将密封环推到凸轮轴的具有槽的区域上并进一步推到槽中。这种扩张工具在此提供了巨大的优势，即能够提供成本有利并且结构上极其简单构造的却能够可靠且均匀地使密封环扩张从而还能够将密封环简单地推到轴上的扩张工具。
15.本发明还基于以下总体构思：提出一种这样的具有两个环盘的扩张工具，所述环盘例如由塑料或金属制成，在该环盘之间设置(例如焊接或粘接)有上面描述的弹性体环盘。通过具有例如套筒和张紧柱塞的调节机构，能够使弹性体环盘轴向地朝向彼此移动并因此压缩弹性体环盘，其中，套筒支撑在一个环盘上，并且同轴地引导穿过套筒的张紧柱塞支撑在另一个环盘上。通过张紧柱塞相对于套筒的轴向移位，能够压缩弹性体环盘并因此将其扩张并将设置在其上的密封环扩张。
16.本发明还基于以下总体构思：提出一种用于在前面的段落中描述的方法的第一替代方案的校准工具，该校准工具具有夹持套筒，该夹持套筒具有可径向移位且在轴向方向上以指状的方式延伸的至少两个夹爪。夹爪在此在其自由端部处分别具有成圆锥形地向外扩张的外表面，其中，还设置有在夹持套筒上可轴向移位且具有圆锥形内表面区域的固定环。固定环的圆锥形内表面区域在此以与夹爪上的成圆锥形地向外扩张的外表面互补的方式形成，使得指状的夹爪径向向内移动，直至固定环以其圆锥形内表面区域被推到指状的夹爪的成圆锥形地向外扩张的外表面上。由此，能够以极其小的轴向安装空间需求可靠地校准或压缩设置在夹爪内部的密封环，其中，各个指状的夹爪能够具有恒定内直径。在此纯理论地能够设想到，总共设置有十一个这样的夹爪，其中，纯理论地能够设置有更多或更少个夹爪(例如三个夹爪)，由此能够降低校准工具的复杂度。
17.本发明的其它重要特征和优点将从从属权利要求、附图和参照附图的相关联的附图说明中显现。
18.应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提到的和下面将要解释的特征不仅能够以相应提出的组合使用，而且能够以其它组合或单独地使用。
附图说明
19.本发明的优选实施例在附图中示出并在以下说明中更详细地解释，其中，相同的附图标记指相同或相似或功能相同的部件。
20.分别示意性地示出：
21.图1a是根据本发明的用于利用闭合的夹爪实施根据本发明的方法的校准工具的视图，
22.图1b是如图1a的示图，但夹爪打开并且密封环插入，
23.图1c是如图1b的示图，但夹爪闭合，
24.图1d是具有插入的轴和下压的密封环的校准工具的局部剖视图，
25.图2a是如图1a的示图，但具有带有三个夹爪的校准工具，
26.图2b是如图1b的示图，但同样地具有三个夹爪，
27.图2c是如图1c的示图，但同样地具有三个夹爪，
28.图3是根据本发明的具有夹持套筒和固定环的校准工具的另一个可行实施方案的视图，
29.图4是具有闭合的夹爪和下压到轴的槽中的密封环的穿过相应图3的校准工具的局部剖视图，
30.图5是根据本发明的具有带夹的校准工具的另一个可行实施方案，
31.图6是具有打开的带夹的根据图5示出的校准工具的轴向视图，
32.图7是如图6的示图，但具有收紧的带夹，
33.图8a是穿过根据本发明的扩张工具的剖面示图，
34.图8b是如图8a的示图，但具有轴向压缩的扩张工具，
35.图9a是如图8a的示图，但具有设置在扩张工具上的密封环，
36.图9b是如图8b的示图，但具有设置在扩张工具上并被扩张的密封环。
具体实施方式
37.根据图1至图7，示出了根据本发明的校准工具1，借助于该校准工具，能够校准或压缩密封环2从而将其压到轴4(例如凸轮轴5)的槽3中(参见图1b至图1d、图2b和图2c以及图4)。校准工具1在此具有可径向移位的部分圆形的至少两个夹爪6(根据该图1a至图1d为两个夹爪6，根据图2a至图2c为三个夹爪6，根据图3总共十一个夹爪6)。在根据图5至图7的校准工具1的情况下，该校准工具具有可移位的带夹7，使用该带夹，通过收缩，能够实现密封环2直径d的减小。
38.根据本发明的用于在内燃机19的轴承导轨18中安装轴4的方法在此如下地构造：首先，在轴4、尤其是凸轮轴5上安装至少一个密封环2，使得至少一个密封环2被扩张并推到轴4的区域8(参见图1d)上，在该区域中在轴4的外直径上形成有径向周向槽3，使得如根据图1d和图4所示，密封环2设置在槽3中。
39.随后，在根据本发明的方法的第一替代方案中，将具有可径向移位并部分圆形的至少两个夹爪6的校准工具1定位在至少一个密封环2之上(参见图1至图4)，并随后将夹爪6径向向内移位，直至所述夹爪的最小共同内直径大于轴4的在相应的槽3的区域中的外直径并小于在槽3的区域中被推到轴4上的至少一个密封环2的外直径d。通过径向向内移位夹爪6，密封环2的直径从d1减小到d2，由此将密封环2压入到槽3中。在之后将相应的轴4或凸轮轴5引入例如内燃机19的轴承导轨18的轴承20中时，通过校准工具1以力配合和形状配合的方式将密封环2保持在槽中。
40.在根据本发明的方法的第二替代实施例中，使用具有根据图5至图7的带夹7的校准工具1，其中，首先将具有可移位的带夹7的校准工具1定位在至少一个密封环2之上(参见图5和图6)。随后，带夹7收紧(参见图7)从而向内移位，直至其最小内直径大于轴4(例如凸轮轴5)的在相应的槽3的区域中的外直径并小于在槽3的区域中被推到轴4上的至少一个密封环2的外直径。这根据图7示出。为了校准或压缩密封环2从而将外直径d1减小到d2，例如校准工具1的两个固定支架9a和9b彼此相向移动，使得它们初始形成的角度α1》0
°
(参见图6)
减小到α2＝0
°
(参见图7)。由此，将至少一个密封环2压入到分别相关联的槽3中，并且密封环2以力配合和形状配合的方式保持在槽3中。
41.仍在根据本发明的方法的第二替代实施例中，随后能够将轴4(例如凸轮轴5)引入到或推入到轴承导轨18的轴承20(未示出)中，其中，在将轴4或凸轮轴5引入到轴承导轨18中期间，将校准工具1从轴4或凸轮轴5上撤除或去移除。借助于根据本发明的校准工具1，在此尤其能够避免：密封环2的外直径无意中突出超过轴4的外径或该轴的带有槽3的区域8，从而避免在将密封环2引入到轴承导轨18中时被损坏。为了便于安装，能够在将轴4引入到轴承导轨18的轴承20中之前和/或在定位校准工具1之前在安装至少一个密封环2之前对轴进行冷却，由此，能够减小轴4的外直径，从而能够简化到轴承导轨18中的布置。能够在安装至少一个密封环2之前对轴4或凸轮轴5进行冷却，其中，替代地，还可以想到的是将轴4或凸轮轴5与已经被推上的至少一个密封环2一起冷却。在这两种情况下，轴4、尤其是其区域8从而还有槽3以及还有在第二种情况下的密封环2的外直径能够被减小，由此，能够有利于在轴承导轨18中的安装并降低损坏密封环2的风险。
42.在此利用校准工具1将至少一个密封环2压入到至少一个槽3中直至使得密封环2的在其最小内直径区域中的内表面区域没有到达相应槽3的底部。由此，能够避免在安装时损坏相应的密封环2，并且同时，能够改善通过密封环2的弹性变形可实现的密封效果，这是因为密封环在安装时和在相应的内燃机19运行时都不触碰相应的槽3的底部。
43.当然也应该保护根据本发明的方法制造的或装入到内燃机19的轴承导轨18中的轴4、尤其是凸轮轴5以及具有这种轴4、尤其是这种凸轮轴5的内燃机19。
44.密封环2能够例如由可弹性变形的聚合物(例如聚四氟乙烯(ptfe))形成，这尤其对于内燃机中的应用来说具有巨大的优势，这是因为ptfe耐油并同时具有极其小的摩擦系数。此外，ptfe提供的巨大优势在于静摩擦系数和滑动摩擦系数相等，这尤其有利于轴4开始转动。
45.为了能够将密封环2推到轴4的区域8上，必须首先将该密封环扩张，为此例如能够使用扩张工具10(参见图8和图9)。根据本发明的该扩张工具10在此具有两个环盘11a和11b以及设置在它们之间的弹性体环盘12，其中，扩张工具10的外直径d3小于或最大等于密封环2的内直径。由此，如根据图9a所示，可毫无困难地将密封环2推到扩张工具10上。为了扩张密封环2，随后将扩张工具10的两个环盘11a和11b彼此相向移动(参见图8b和图9b)，由此，设置在它们之间的弹性体环盘12被压缩并径向向外扩张，这导致设置在弹性体环盘12上的密封环2扩张。因此，根据图9a，密封环2的内直径d3在根据图9b扩张到内直径d4时增大。密封环2的扩张的内直径d4在此对应于轴4的区域8的外直径，由此，能够毫无困难地将密封环2推到轴4的区域8上。
46.两个环盘11a、11b能够例如由塑料或由金属形成，其中，设置在它们之间的弹性体环盘12与两个环盘11a、11b焊接或粘结。当然，为了将两个环盘11a、11b彼此相向移动从而压缩设置在它们之间的弹性体环盘12，还必须设置对应的移位机构，该移位机构例如能够通过套筒和在该套筒中引导的柱塞来实现。
47.还观察根据图3和图4所示的校准工具1，能够看出其具有夹持套筒13，该夹持套筒具有可径向移位的以指状的方式在轴向方向14上延伸的至少两个夹爪6，这些夹爪在其相应的自由端部处分别具有成圆锥形地向外扩张的外表面15。还设置有在夹持套筒13上可轴
向移位的具有圆锥形内表面区域17的固定环16，其中，指状的夹爪6径向向内移动，直至如根据图4所示，固定环16以其圆锥形内表面区域17推到夹爪6的成圆锥形地向外扩张的外表面15上。由此，还能够实现密封环2的校准或压缩以及因此将其压到槽3中。
48.为了实现尽可能大的圆度并在必要时补偿在校准工具1的撞击处(例如在夹爪6之间过渡处)出现的例如鼓起的影响，能够在第一校准步骤之后再次将校准工具1移开并随后旋转一个角度再次将其闭合。校准工具1因此在第一径向压缩密封环2之后释放，随后在周向方向上旋转到密封环2，并随后再次闭合，由此再次径向压缩密封环2。
49.利用根据本发明的方法，通过根据本发明的扩张工具10和根据本发明的校准工具1，能够相对简单地并在轴向方向14上需要较小的安装空间地校准或压缩密封环2，这尤其对于在其中无法使用可纵向移位的套筒的现代和狭窄的内燃机19是非常有利的。利用根据本发明的校准工具1，当然还能够同时校准(即压缩)多个密封环2。