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Die
vorliegende Beschreibung betrifft ein Erfindungspatent für das Reparieren,
betreffend das Gebiet der Verbrennungsmotor-Bauteile, welches entwickelt
wurde, um die Kurbelwellenzapfen in einer praktischen und effizienten
Weise wiederherzustellen.
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Das
Schmiersystem eines Verbrennungsmotors setzt die Verwendung von
Schmieröl
voraus. Um das Öl
im Motorinneren zurückzuhalten
wird ein Dichtungssystem verwendet, welches aus einigen Dichtungselementen
besteht, wie etwa Wellendichtungen und anderen. Die Zwischenräume zwischen
dem Motorblock und den Kurbelwellenzapfen sind durch Wellendichtungen
mit Gummi- und/oder PTFE-Lippen abgedichtet, welche eine Abdichtung
direkt an der Wellenoberfläche
bewirken. Es kommt vor, dass sich mit fortschreitender Laufzeit
des Motors aufgrund der Reibung der Lippen an der Welle Rillen ausbilden, welche
die Welle beschädigen
und das Auftreten von Schmieröl-Lecks
begünstigen.
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Um
dies zu überwinden
bestehen bereits Lösungen,
zu welchen die Anwendung von Metallersatzstücke zählen, welche an den beschädigten Wellenabschnitten
angebracht werden.
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Diese
Lösung
kann technisch kompliziert und teuer sein, wobei sogar eine maschinelle
Bearbeitung erforderlich sein kann.
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Ein
weiterer Nachteil dieser Lösung
ergibt sich aus der Tatsache, dass für die Ausführung eine verhältnismäßig lange
Zeit benötigt
wird, in der die Maschine nicht verwendet werden kann.
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Eine
solche maschinelle Bearbeitung wird in der
DE 10 2005 062 287 A1 beschrieben,
und zwar beschreibt diese DE-Schrift, dass eine schadhafte Welle
durch eine spanende Bearbeitung im Durchmesser reduziert und die
Dichtwirkung durch einen an den neuen Durchmesser angepassten Dichtring wieder
hergestellt wird.
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Somit
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Reparaturelement
für die
Reparatur von Kurbelwellenzapfen bereitzustellen, welches die Probleme
der normalerweise zu diesem Zweck verwendeten Hilfsmittel überwindet.
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Ein
weiteres Ziel ist es, ein Reparaturelement bereitzustellen, welches
nicht nur das Problem löst,
sondern zu diesem Zweck bei der Konstruktion und der Herstellung
auch keine Komplexitätsniveaus aufweist,
die es gegenüber
den herkömmlichen
Lösungen
uninteressant machen.
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Noch
ein Ziel besteht darin, ein Reparaturelement zu angemessenen Kosten
bereitzustellen.
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In
Anbetracht der obigen Probleme, und mit der Zielsetzung, diese zu überwinden,
und um die damit verbundenen Ziele zu erreichen, wurde das Reparaturelement
zur Wiederherstellung von Kurbelwellenzapfen – der Gegenstand des vorliegenden
Erfindungspatents – entwickelt,
welches ein Bausatz ist, der im Wesentlichen aus einem Einsatzteil,
der im Wesentlichen die Form einer zylindrischen Hülse aufweist,
die direkt auf den beschädigten
Wellenbereich aufgebracht wird und innen mit einer Gummischicht versehen
ist; aus einer passenden Wellendichtung zum Abdichten gegenüber dem
Einsatzteil; und aus einer Montage- und Zentrierungsvorrichtung
für den Einsatzteil
und die Wellendichtung besteht, wobei die Vorrichtung bei der Montage
die eigenen Schrauben des Motors nutzt.
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Diese
Art der Kurbelwellenreparatur löst
die Probleme, die bei den herkömmlichen
Lösungen
auftreten, da sie, gegenüber
diesen Lösungen,
einen stark vereinfachten Aufbau aufweist.
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Diese
Erleichterung ist insbesondere auf die Tatsache zurückzuführen, dass
die an der Innenseite des Einsatzteils angeordnete Gummischicht
einen Abschnitt aufweist, der bei der Montage als Einführung dient,
und einen Abschnitt, der so angeordnet ist, dass er den beschädigten Wellenbereich überlagert,
wodurch das Justieren und Abdichten erleichtert wird.
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Indem
andererseits die Montage- und Zentrierungsvorrichtung vorgesehen
ist, und durch die Tatsache, dass diese die eigenen Schrauben des Motors
nutzt, wird ebenfalls bewirkt, dass die Reparatur erleichtert und
deren Genauigkeit sichergestellt wird, wobei Schläge mit einem
Hammer vermieden werden, wie sie bei herkömmlichen Systemen notwendig
sind.
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Ein
weiterer Vorteil des vorliegenden Reparaturelements ist dessen technisch
einfachere Konstruktion und Herstellung, was sich in den Endkosten, im
Vergleich zu anderen Lösungen,
vorteilhaft widerspiegelt.
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Die
beigefügte
Zeichnung bezieht sich auf ein Reparaturelement für die Wiederherstellung
von Kurbelwellenzapfen, den Gegenstand des vorliegenden Patents,
wobei dieses Reparaturelement, als Ausführungsbeispiel die für eine Verwendung
an dem Wellenzapfen vorgesehen ist, an dem das Rad montiert ist,
und die mit einem integrierten Dichtungssystem abgedichtet ist;
das erwähnte
Reparaturelement ist in 1 im Querschnitt dargestellt,
wobei die Darstellung das Reparaturelement während der Montage am beschädigten Zapfen
der Welle zeigt.
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Wie
die oben erwähnte
Figur verdeutlicht, ist das Reparaturelement, der Gegenstand des
vorliegenden Patents, für
die Wiederherstellung von Kurbelwellenzapfen 1 von Verbrennungsmotoren
für den mobilen
oder stationären
Einsatz vorgesehen, die durch den auf sie wirkenden Druck der Wellendichtung
beschädigt
sind. Bei dem dargestellten Beispiel, welches zur Stützung der
Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist jener
Kurbelwellenzapfen dargestellt, an dem das Rad (nicht dargestellt)
montiert werden soll, und der mit Längsbohrungen 2 zur
Aufnahme der Befestigungsschrauben des Rades versehen ist. In diesem
Beispiel wird die ursprüngliche
Abdichtung durch ein integriertes Dichtungssystem bewerkstelligt,
welches im Wesentlichen aus einem mit Schrauben am Motorblock 4 montierten
Flansch 3, und einer Wellendichtung, welche den Wellenzapfen
abdichtet, besteht, wobei zwischen dem Flansch und dem Block eine
Flanschdichtung (nicht dargestellt) vorgesehen ist.
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Nichtsdestoweniger
muss darüber
hinaus erwähnt
werden, dass das vorliegende Reparaturelement Charakteristika aufweisen
kann, die eine Montage am gegenüberliegenden
Zapfen der Kurbelwelle ermöglichen,
und der Zwischenraum zwischen der Welle und dem Motorblock kann
durch andere Dichtungssysteme abgedichtet sein.
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Somit
wird erreicht, dass das erwähnte
Reparaturelement ein Bausatz ist, der im Wesentlichen besteht aus
einem Einsatzteil 10, der direkt auf den beschädigten Bereich
der Welle aufgebracht wird, und insbesondere aus einer metallischen
zylindrische Hülse 11 und
einer im Inneren der Hülse
vulkanisierten Gummischicht 12, welche auf der beschädigten Wellenoberfläche als
Stabilisierungs- und Abdichtungsorgan wirkt; einer passenden Wellendichtung 20,
die um den Einsatzteil 10 herum angeordnet ist, und welche
eine Abdichtung gegenüber
der Hülse 11 vorsieht;
und eine Montagevorrichtung 30 für die Einheit aus Einsatzteil 10 und
Wellendichtung 20 und zum Zentrieren der Flanscheinheit 3 aufweist,
wobei die Vorrichtung mit Hilfe zweier Mutter 5 bei der
Montage die eigenen Schrauben des Motors nutzt.
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Im
Detail beträgt
die Länge
der Gummischicht 12 der Hülse 11 zwischen 15
und 30 mm und ist mit zwei aneinander anschließenden Abschnitten ausgebildet:
Der erste konische Abschnitt mit einer geringeren Dicke 12' ist an dem
Ende der Hülse 11 angeordnet,
mit dem diese auf die Welle 1 aufgesteckt wird, wobei der
Teil eine glatte Oberfläche
aufweist und bei der Montage als eine Einführung wirken soll; und der
zweite Abschnitt mit einer größeren Dicke 12'' soll an dem beschädigten (zerfurchten)
Abschnitt der Welle 1 angeordnet werden. Dieser zweite Abschnitt 12'' der Gummischicht weist eine durchschnittliche
Dicke von 0,7 mm auf, und seine externe Oberfläche, die mit der beschädigten Wellenoberfläche der
Welle 1 in Kontakt ist, ist mit konzentrischen Rillen versehen,
die dazu dienen, die Gummischicht bei der Montage über der
beschädigten
Oberfläche anzupassen.
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Die
Metallhülse 11 ist
15 bis 30 mm lang und weist eine Dicke von 0,75 bis 2,00 mm auf,
wobei ihrer äußere Oberfläche „frei von
Formfehlern”,
wie etwa Kratzern, Sprüngen,
Rillen oder anderen Fehlern ist, sodass die Wellendichtung 20 gegenüber der Oberfläche effizient
abdichten kann, ohne beschädigt zu
werden. Eine Oberfläche,
die „frei
von Formfehlern” ist,
wird durch ein Hülsen-Formgebungsverfahren
erzielt, dessen Parameter und Abläufe so bestimmt sind, dass
die gewünschte
Geometrie der Hülse
erreicht wird, und die Bildung von „Formfehlern” vermieden
wird.
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Die
Wellendichtung 20 ist im Wesentlichen von der Bauart, die
durch eine Ringschale 21, welche an der Oberfläche rund
um den zu reparierenden Wellenzapfen formschlüssig eingesetzt ist, und durch Dichtlippen 22 aus
Gummi- und/oder Material des PTFE-Typs, welche(s) gegen die Hülse 11 abdichten, gebildet
ist. Die Dichtlippen 22 weisen eine radiale Erstreckung
auf, die geringfügig
kleiner ist, als die der Wellendichtung, welche direkt gegen die
Welle abdichtet, um den radialen Raum, der durch den um die Welle
herum angeordneten Einsatzteil 10 belegt wird, auszugleichen,
sodass die Lippen an den Abstand, der zwischen dem Einsatzteil und
der Oberfläche
um die Welle 1 festgelegt ist, angepasst sind und dort
effizient wirken.
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Das
Montage- und Zentriergerät 30 weist
im Wesentlichen die Form einer Scheibe auf, die im Wesentlichen
drei konzentrische Bereiche aufweist: Ein zentraler Bereich 31 zum
Einstellen auf der Welle für die
axiale Positionierung der Einheit aus Einsatzteil 10 und
Wellendichtung 20; ein Zwischenbereich 32, um
axial Druck auf die Einheit aus Einsatzteil 10 und Wellendichtung 20 auszuüben; und
den Randbereich 33, der ebenfalls beim Festlegen der axialen
Position der Einheit aus Einsatzteil 10 und Wellendichtung 20 auf
der Welle mitwirkt.
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Der
zentrale Bereich 31 ist durch einen radialen Abschnitt 31' und durch einen
zu diesem peripheren axialen Abschnitt 31'' festgelegt,
die einen passenden Durchmesser aufweisen, sodass sie angepasst
werden können
und auf dem Wellzapfen gleiten können;
der besagte radiale Abschnitt 31' ist, zumindest wenn das Reparaturelement
für die
Reparatur des Wellenzapfens auf der Seite des Rades vorgesehen ist,
gemäß der offenbarten
Darstellung mit Löchern 31''' versehen,
die den Gewindelöchern
der Welle entsprechen, welche die Befestigungsschrauben des Rades
aufnehmen.
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Der
Zwischenbereich 32 besteht im Wesentlichen aus einer prolongierten
Kröpfung
des axialen Abschnitts 31'', welche in
Bezug auf diesen axial in Richtung zum Motor vorsteht, und sich
passend radial ausweitet, sodass der Bereich in den Zwischenraum,
der zwischen dem zu reparierenden Zapfen der Welle 1 und
einer Flanschoberfläche
des integrierten Dichtungssystems oder des Motorblocks festgelegt
ist, eingesetzt werden kann; Die Kröpfung legt zumindest erste 32' und zweite 32'' Druckoberflächen gegenüber dem Einsatzteil 10 bzw.
der Wellendichtung 20 fest. Der Randbereich 33 ist
ein Flansch, der sich vom Zwischenbereich 32 ausreichend
weit radial erstreckt, um den Bereich zu berühren, der an den um die Welle
verlaufenden Zwischenraum angrenzt – im vorliegenden Fall ist
dieser Bereich der Flansch des integrierten Dichtungssystems.
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Der
erwähnte
Randbereich 33 ist axial an einer solchen Position an der
Montagevorrichtung 30 angeordnet, dass, wenn der Bereich
am Flansch des integrierten Dichtungssystems oder am Motorblock anliegt,
der Einsatzteil 10 und die Wellendichtung 20 auf
dem beschädigten
Abschnitt der zu reparierenden Welle angeordnet sind.
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Wenn
sich die Stelle der durchzuführenden Reparatur
an dem Wellenzapfen der Schwungradseite befindet, welche durch ein
integriertes Dichtungssystem abgedichtet ist, wird gemäß dem vorliegenden,
in der beigefügten
Figur gezeigten Beispiel das Reparaturelement im Wesentlichen in
der folgenden Weise benutzt.
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Sobald
der Schaden auf der Kurbelwelle entdeckt wurde, werden das Rad und
die integrierte Dichtungssystem-Einheit abmontiert. Mithilfe einer passenden
Vorrichtung (nicht gezeigt) wird die Wellendichtungs-Einheit 10–20 innerhalb
der Flanschöffnung
des integrierten Dichtungssystems 3 montiert, wodurch eine
Baugruppe gebildet wird, die aus dem Flansch des integrierten Dichtungssystems 3,
der Wellendichtung 20 und dem Einsatzteil 10 besteht. Nachdem
auf dem Flansch 3 des integrierten Dichtungssystems ein
neuer Verbinder (nicht gezeigt) montiert wurde, wird diese Einheit
(Flansch + Wellendichtung + Einsatzteil) auf den Zapfen der Kurbelwelle
aufgeschoben, bis der Flansch 3 am Motorblock 4 anliegt,
und der Flansch wird an diesem mittels zumindest zweier gegenüberliegender
Schrauben fixiert, ohne dass diese auf ihr endgültiges Moment angezogen werden.
Als nächstes
werden zwei, ebenfalls dem Bausatz beigefügte Mutter 5 auf zwei
Befestigungsschrauben 6 aufgeschraubt, die der Montage
des Rades auf der Welle 1 dienen, und momentan von dieser
demontiert sind. Dann wird die Montage- und Zentrierungsvorrichtung 30 auf
dem Wellenzapfen 1 montiert, sodass sie an der Wellendichtungs-Einheit 10–20 anliegt,
und die mit den Mutter 5 versehenen Schrauben 6 werden
in Löcher 2 eingeschraubt,
die an gegenüberliegenden
Positionen der Welle 1 angeordnet sind. Dann werden die
Mutter 5, welche an der entlang dem Wellenzapfen gleitenden Montage- und Zentrierungsvorrichtung 30 anliegen, abwechselnd
Schritt für
Schritt angezogen, wobei die Wellendichtungs-Einheit 10–20 weitergeschoben wird,
bis der zentrale Bereich 31 der Vorrichtung 30 an
der Welle anliegt, wodurch das Vordringen begrenzt wird, und das
Reparaturelement auf dem beschädigten
Wellenbereich angeordnet wird. Die Vorrichtung 30 wird
abmontiert, und nachdem der Flansch des integrierten Dichtungssystems 3 auf dem
Motorblock montiert ist, wird das Rad montiert.
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Im
Rahmen des grundlegenden oben beschriebenen Aufbaus kann das Reparaturelement, der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung, Modifikationen betreffend
den Materialien, den Abmessungen, sowie konstruktiver und/oder funktioneller und/oder
gestalterischer Gestaltungsdetails aufweisen, ohne vom beantragten
Schutzbereich abzuweichen.
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Dazu
zählen,
wie zuvor erwähnt,
Reparaturelemente, deren Teile derart ausgebildet sind, dass sie
an dem Kurbelwellenzapfen verwendet werden können, der das Rad aufweist,
oder an dem gegenüberliegenden
Ende, wobei diese Enden durch ein integriertes Dichtungssystem oder
durch ein anderes Dichtungssystem abgedichtet sein können.