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Die
Erfindung betrifft eine Gelenkhebelvorrichtung, insbesondere für eine Übertragungsvorrichtung
eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einem Gelenkhebel und einem Anlenkungsbauteil,
die über
einen Gelenkbolzen und eine Gelenkbuchse drehbar miteinander verbunden
sind.
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Gelenkhebelvorrichtungen
sind seit langem bekannt und werden in verschiedensten Bereichen des
Maschinenbaus angewandt, um Längsbewegungen
in Drehbewegungen und umgekehrt zu wandeln. In Kraftfahrzeugen werden
Gelenkhebelvorrichtungen u. a. dazu verwendet, Wähl- und Schaltbewegungen von
einem im Fahrerraum angeordneten Schalthebel in ein zugeordnetes,
manuell schaltbares Kraftfahrzeuggetriebe zu übertragen und dort zumeist
in eine Schaltwelle einzuleiten. Dabei kann beispielsweise bei einem
Schaltvorgang eine Längsbewegung
eines als Seilzug ausgebildeten Übertragungsmittels
an dem Kraftfahrzeuggetriebe mittels einer Gelenkhebelvorrichtung
in eine Drehbewegung der Schaltwelle gewandelt werden, wodurch der
betreffende Gang getriebeintern durch ein Schließen der zugeordneten Gangschaltkupplung
eingelegt wird.
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Nach
dem Stand der Technik besteht eine Gelenkhebelvorrichtung mindestens
aus einem Gelenkhebel und einem Anlenkungsbauteil, die über einen
Gelenkbolzen und eine Gelenkbuchse drehbar miteinander verbunden
sind, wobei der Gelenkbolzen alternativ sowohl an dem Gelenkhebel
als auch an dem Anlenkungsbauteil und die Gelenkbuchse entsprechend
an dem jeweils anderen Bauteil befestigt sein kann. Um eine Lösung der
gelenkigen Verbindung während
des Betriebs zu vermeiden, sind zumeist Sicherungselemente vorgesehen,
die z. B. in Verbindung mit einem am freien Ende des Gelenkbolzens
angeordneten Außengewinde
als Sicherungsmutter, in Verbindung mit einer Ringnut als Sicherungsscheibe
oder Seegerring, oder in Verbindung mit einer Radialbohrung als
Splint oder Federstecker ausgebildet sein können. Die Sicherungselemente verteuern
jedoch die Herstellung und Montage der Gelenkhebelvorrichtungen
und bergen die Gefahr von Montagefehlern in sich.
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Des
weiteren sind Gelenkhebelvorrichtungen mit Kugelkopfverbindungen
bekannt. Bei derartigen Gelenkhebelvorrichtungen ist zumeist der
Gelenkhebel mit einem Kugelkopf versehen, während das Anlenkungsbauteil,
das mit einer Stange oder mit einem Seilzug in Verbindung stehen
kann, eine korrespondierende Kugelpfanne aufweist. Die Verbindung
von Kugelkopf und Kugelpfanne wird durch ein Aufdrücken der
Kugelpfanne auf den Kugelkopf hergestellt und durch die Montage
von formschlüssig wirksamen
Sicherungselementen gesichert, die in eine Einschnürung des
Kugelkopfes eingreifend in der Kugelpfanne befestigt werden. Als
Bauformen von derartigen Sicherungselementen sind u. a. Drahtbügel, Schiebehülsen und
Federriegel bekannt. Kugelkopfverbindungen haben den Vorteil, dass
das Anlenkungsbauteil auch geneigt zu der Bewegungsebene des Gelenkhebels
angeordnet und bewegt werden kann. Nachteilig ist jedoch, dass aufgrund der
Einschnürung
des Kugelkopfes und einer relativ kleinen wirksamen Kontaktfläche zwischen
Kugelkopf und Kugelpfanne nur kleinere Kräfte übertragbar sind und, insbesondere
bei auftretenden Vibrationen, eine hohe Verschleißanfälligkeit
gegeben ist. Im übrigen
wird durch die Sicherungselemente auch hier ein Mehraufwand bei
Herstellung und Montage erforderlich.
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Es
gibt daher Bestrebungen, Gelenkhebelvorrichtungen mit integrierten
Sicherungselementen bereitzustellen. Beispielsweise ist aus der
DE 198 35 949 A1 eine
Hebel-Seilzugverbindung bekannt, bei der der Seilzug eine aufgepresste
oder angespritzte Kugel aufweist, die zusammen mit dem Ende des Seilzuges
in eine zylindrische Bohrung des Gelenkhebels eingesetzt ist und
axial durch beiderseits an den Rändern
der Bohrung anliegende Seilzugabschnitte formschlüssig gesichert
ist. Die betreffende Hebel-Seilzugverbindung ist ohne separate Sicherungselemente
einfach montierbar, aufgrund der geringen wirksamen Kontaktfläche zwischen
der Kugel und der Bohrung aber nur zur Übertragung kleinerer Kräfte geeignet
und für
Einsatzzwecke mit auftretenden Vibrationen nicht geeignet.
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Es
ergibt sich somit das Problem, eine Gelenkhebelvorrichtung bereitzustellen,
die einfach und ohne separate Sicherungselemente montierbar ist und
darüber
hinaus zur Übertragung
größerer Kräfte und
für einen
Einsatz mit auftretenden Vibrationen geeignet ist.
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Das
Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der Gelenkbolzen ein
radial hervorstehendes Verriegelungselement und die Gelenkbuchse
ein scheibenförmiges
Sperrelement mit einer Montageöffnung
aufweisen, und dass das Verriegelungselement, das Sperrelement und
die Montageöffnung
derart ausgebildet und angeordnet sind, dass das Verriegelungselement
bei der Montage der Gelenkverbindung axial durch die Montageöffnung führbar und
durch eine Verdrehung des Anlenkungsbauteiles gegenüber dem
Gelenkhebel mit einer Sperrfläche
des Sperrelementes in Wirkkontakt bringbar ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gelenkhebelvorrichtung
sind in den Ansprüchen
2 bis 10 angegeben.
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Durch
die Verwendung eines über
einen Gelenkbolzen und eine Gelenkbuchse drehbar mit einem Anlenkungsbauteil
verbundenen Gelenkhebels ist die gattungsgemäße Gelenkhebelvorrichtung stabil
ausgebildet und zur Übertragung
größerer Kräfte geeignet.
Aufgrund der relativ großen
Kontaktfläche zwischen
dem Gelenkbolzen und der Gelenkbuchse ist die Gelenkverbindung darüber hinaus
verschleißarm
und somit auch für
Einsatzzwecke mit auftretenden Vibrationen, insbesondere zur Übertragung
von Wähl-
und Schaltvorgängen
in Übertragungsvorrichtungen
von Kraftfahrzeugen, nutzbar. Für
die Funktion ist es dabei unerheblich, ob der Gelenkbolzen an dem
Gelenkhebel oder an dem Anlenkungsbauteil und die Gelenkbuchse entsprechend
an dem jeweils anderen Bauteil befestigt ist. Erfindungsgemäß ist entscheidend,
dass der Gelenkbolzen ein radial hervorstehendes Verriegelungselement
aufweist und die Gelenkbuchse mit einem korrespondierenden scheibenförmigen Sperrelement
mit einer zugeordneten Montageöffnung
versehen ist, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass das
Verriegelungselement bei der Montage der Gelenkverbindung axial durch
die Montageöffnung
führbar
und durch eine Verdrehung des Anlenkungsbauteiles gegenüber dem
Gelenkhebel mit einer Sperrfläche
des Sperrelementes in Wirkkontakt bringbar ist. Die Montage der Gelenkhebelvorrichtung
erfolgt demzufolge durch ein axiales Zusammenstecken des Gelenkhebels
und des Anlenkungsbauteiles an der Gelenkverbindung, d. h. durch
ein axiales Zusammenfügen
des Gelenkbolzens und der Gelenkbuchse, in einer bestimmten azimutalen
Ausrichtung zueinander und einer anschließenden Verdrehung in einen
azimutalen Winkelbereich, in dem sich das Verriegelungselement und
das Sperrelement miteinander in Eingriff befinden, und somit die
Gelenkhebelvorrichtung formschlüssig
gegen eine axiale Lösung
der Gelenkverbindung gesichert ist. Auch wenn die Ausstattung des Gelenkbolzens
mit dem Verriegelungselement und der Gelenkbuchse mit dem Sperrelement
einen gewissen Mehraufwand darstellen, ist die erfindungsgemäße Gelenkvorrichtung
aufgrund der Einsparung separater Sicherungselemente und der schnell durchführbaren
Montage insgesamt preisgünstiger als
die bekannten Gelenkvorrichtungen. Des weiteren sind aufgrund des
einfachen Zusammenfügens der
Bauteile Montagefehler weitgehend ausgeschlossen.
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Das
Verriegelungselement, das Sperrelement und die Montageöffnung sind
vorteilhaft bezogen auf die Drehachse der Gelenkverbindung azimutal
derart zueinander angeordnet, dass der Gelenkhebel und das Anlenkungsbauteil
in einer azimutalen Montagewinkellage axial montierbar und in einem azimutalen
Betriebswinkelbereich formschlüssig
axial gesichert sind, d. h. die relative Montagewinkellage des Gelenkhebels
und des Anlenkungsbauteiles ist derart gewählt, dass sie im normalen Betrieb
nicht erreichbar ist. Demzufolge kommt es im normalen Betriebswinkelbereich
nicht zu einer vollständigen Fluchtung
von Riegel und Montageöffnung,
in der eine ungewollte axiale Lösung
der Gelenkverbindung möglich
wäre.
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Um
eine hohe Festigkeit und eine problemlose Montage zu gewährleisten,
ist es zweckmäßig, wenn
das Verriegelungselement an dem freien Ende des Gelenkbolzens angeordnet
ist, der Umfang des Verriegelungselementes innerhalb der Axialprojektion
des Gelenkbolzens liegt, und der Gelenkbolzen am inneren Rand des
Verriegelungselementes eine ringförmige Vertiefung für den radialen
Eingriff des Sperrelementes aufweist.
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Alternativ
kann die Gelenkbuchse am inneren Rand des Sperrelementes eine ringförmige Vertiefung
für den
radialen Eingriff des Verriegelungselementes aufweisen. In diesem
Fall ist die axiale Position des Verriegelungselementes an dem Gelenkbolzen
beliebig wählbar,
d. h. das Sperrelement kann an dem äußeren freien Ende, an dem inneren
Ende oder in der Mitte des Gelenkbolzens angeordnet sein. Um die
Festigkeit des Gelenkbolzens zu gewährleisten, weist dieser dann
keine Vertiefung auf, sondern das Verriegelungselement ragt entsprechend
radial aus der Axialprojektion des Gelenkbolzens heraus, wodurch
die ringförmige
Vertiefung in der Gelenkbuchse erforderlich ist.
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Im
Detail kann das Verriegelungselement als Kreissegment und die Montageöffnung als
eine korrespondierende, d. h. für
eine problemlose Montage geringfügig
größere, kreissegmentförmige Öffnung ausgebildet
sein. Als optimaler Winkelbereich mit ausreichender Festigkeit ergibt
sich für
das Kreissegment ein Winkel von ca. 70 Grad, bei dem ein Betriebswinkelbereich
von über
220 Grad mit vollständiger Überdeckung
zwischen dem Verriegelungselement und der Sperrfläche des
Sperrelementes gegeben ist.
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Alternativ
kann das Verriegelungselement auch als ein radial hervorstehender
Bolzen und die Montageöffnung
als ein korrespondierender Radialschlitz ausgebildet sein, wobei
der Bolzen vorteilhaft als Rundbolzen oder als Rechteckbolzen ausgebildet ist.
Der Rundbolzen kann bei der Fertigung zunächst als separates Bauteil
vorliegen und bei der Herstellung des Gelenkbolzens in eine Radialbohrung
eingepresst werden. Der Rechteckbolzen kann einteilig mit dem Gelenkbolzen
hergestellt werden oder als separates Bauteil bei der Herstellung
mit diesem verbunden werden. Aufgrund einer geringeren Flächenpressung
und einer symmetrischen Kraftfeinleitung ist eine durchgehende und
beidseitig radial hervorstehende Ausbildung und Anordnung des Bolzens wegen
der höheren
Verschleißfestigkeit
besonders vorteilhaft. Der nutzbare Betriebswinkelbereich verringert
sich im Vergleich zu einem 70-Grad-Kreissegment als Verriegelungselement
nur unwesentlich auf ca. 160 Grad.
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Zur
weiteren Verbesserung der Vibrationsfestigkeit kann der Gelenkbolzen
und/oder die Gelenkbuchse jeweils mittels einer Lagerbuchse in dem betreffenden
Bauteil, dem Gelenkhebel oder dem Anlenkungsbauteil, befestigt sein,
wobei die Lagerbuchse zur Dämpfung
von Vibrationen zweckmäßig ein Material
mit schwingungsdämpfenden
Eigenschaften aufweist. Wenn die Lagerbuchse hierzu aus einem elastischen
Material, wie z. B. Gummi, besteht, können als positiver Nebeneffekt
zusätzlich
Fluchtungsabweichungen zwischen dem Gelenkhebel und dem Anlenkungsbauteil
ausgeglichen werden.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Gelenkhebelvorrichtung
dienen.
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Hierzu
zeigen:
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1 eine
bevorzugte Ausführung
der erfindungsgemäßen Gelenkhebelvorrichtung
im demontierten Zustand,
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2 die
Ausführung
der Gelenkhebelvorrichtung gemäß 1 im
montierten Zustand,
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3 eine
erste alternative Ausführung
der erfindungsgemäßen Gelenkhebelvorrichtung
in vereinfachter Darstellung, und
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4 eine
zweite alternative Ausführung
der erfindungsgemäßen Gelenkhebelvorrichtung
in vereinfachter Darstellung.
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Die
erfindungsgemäße Gelenkhebelvorrichtung 1 nach 1 besteht
aus einem Gelenkhebel 2 und einem Anlenkungsbauteil 3,
die zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Merkmale im demontierten
Zustand dargestellt sind. Der Gelenkhebel 2 weist an seinem
inneren Ende 4 ein Anschlussstück 5 zur Verbindung
des Gelenkhebels 2 mit einem nicht abgebildeten drehbaren
Bauteil auf, das beispielsweise eine Welle sein kann. Am äußeren Ende 6 des Gelenkhebels 2 ist
ein Gelenkbolzen 7 angeordnet, der fest mit dem Gelenkhebel 2 verbunden
ist, wobei ein Radialsteg 8 als Anschlag einerseits für das Einpressen
des Gelenkbolzens 7 in den Gelenkhebel 2 und andererseits
zur Beabstandung des Anlenkungsbauteils 3 von dem Gelenkhebel 2 dient.
An seinem freien Ende 9 weist der Gelenkbolzen 7 ein
Verriegelungselement 10 auf, das im vorliegenden Fall als
ein Kreissegment 11 von ca. 70 Grad ausgebildet ist. Das
Verriegelungselement 10 ragt radial aus einer ringförmigen Vertiefung 12 des
Gelenkbolzens 7 hervor, bleibt aber innerhalb dessen Axialprojektion,
d. h. ragt nicht über
den zylindrischen Umfang des Gelenkbolzens 7 hinaus. Das
Anlenkungsbauteil 3 ist mit einem Anschlussstück 13 versehen,
das zur Verbindung mit einer Stange oder einem Seilzug (nicht abgebildet)
vorgesehen ist. Zentral weist das Anlenkungsbauteil 3 eine
Gelenkbuchse 14 auf, die im äußeren Bereich 15 mit
einem Sperrelement 16 und einer Montageöffnung 17 versehen
ist. Die Form und die Größe der Montageöffnung 17 der
Gelenkbuchse 14 korrespondiert mit dem Verriegelungselement 10 des
Gelenkbolzens 7, d. h. dass die Montageöffnung 17 im wesentlichen
dieselbe Form wie das Verriegelungselement 7 aufweist und
zur Erleichterung der Montage geringfügig größer als dieses ausgebildet ist.
Das Anlenkungsbauteil 3 und die Gelenkbuchse 14 stehen über eine
Lagerbuchse 18 miteinander in Verbindung, wobei die Lagerbuchse 18 primär zur Vermeidung
einer Schwingungsübertragung
und sekundär
zum Ausgleich geringer Fluchtungsabweichungen zwischen dem Gelenkhebel 2 und
dem Anlenkungsbauteil 3 aus einem elastischen Material
mit schwingungsdämpfenden
Eigenschaften besteht.
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Das
Verriegelungselement 10, das Sperrelement 16 und
die Montageöffnung 17 sind
derart ausgebildet und angeordnet, dass das Verriegelungselement 10 bei
der Montage der Gelenkverbindung, d. h. dem Zusammenfügen des
Gelenkhebels 2 und des Anlenkungsbauteiles 3,
axial durch die Montageöffnung 17 führbar und
durch eine Verdrehung 19 des Anlenkungsbauteiles 3 gegenüber dem
Gelenkhebel 2 mit einer Sperrfläche 20 des Sperrelementes 16 in Wirkkontakt
bringbar ist. Mit anderen Worten erfolgt die Montage des Gelenkhebels 2 und
des Anlenkungsbauteiles 3 durch ein in Richtung der Drehachse 21 der
Gelenkverbindung durchführbares
Zusammenfügen
in einer azimutalen Montagewinkellage 22, die in 1 dargestellt
ist. Die anschließende
Sicherung der Bauteile 2, 3 erfolgt durch eine
ausreichend weite Verdrehung 19 des Anlenkungsbauteiles 3 gegenüber dem
Gelenkhebel 2, bis sich das Verriegelungselement 10 vollständig in
Eingriff mit dem Sperrelement 16 bzw. in Kontakt mit dessen
Sperrfläche 20 befindet.
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Zur
Verdeutlichung der gesicherten Anordnung des Gelenkhebels 2 und
des Anlenkungsbauteiles 3 ist die erfindungsgemäße Gelenkhebelvorrichtung 1 in 2 in
entsprechend montiertem Zustand abgebildet. Hier ist das Anlenkungsbauteil 3 gegenüber der
Abbildung von 1 um 180 Grad um die Drehachse 21 der
Gelenkverbindung gedreht, so dass sich das Verriegelungselement 10 mittig
mit dem Sperrelement 16 in Eingriff befindet. Insgesamt steht
ein Betriebswinkelbereich 23 von ca. 220 Grad zur Verfügung, bei
dem eine vollständige Überdeckung
des Verriegelungselementes 10 mit der Sperrfläche 20 des
Sperrelementes 16 gegeben ist, und somit ein unbeabsichtigtes
axiales Lösen
der Gelenkverbindung unmöglich
ist. Die azimutale Ausrichtung des Verriegelungselementes 10 und
der Montageöffnung 17 ist
zweckmäßig derart
gewählt,
dass eine Überdeckung
und somit ein axiales Lösen
der Gelenkverbindung im normalen Nutzungsbetrieb ausgeschlossen
ist.
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Die
vorliegende Gelenkhebelvorrichtung 1 ist sehr stabil ausgebildet
und daher zur Übertragung größerer Kräfte geeignet.
Aufgrund der relativ großen Kontaktfläche zwischen
dem Gelenkbolzen 2 und der Gelenkbuchse 3 ist
die Gelenkverbindung darüber
hinaus verschleißarm
ausgebildet und, insbesondere aufgrund der Lagerung der Gelenkbuchse 14 in
der Lagerbuchse 18, besonders für Einsatzbereiche mit auftretenden
Vibrationen, wie z. B. zur Übertragung von
Wähl- und
Schaltvorgängen
an Kraftfahrzeuggetrieben, nutzbar. Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltungsmerkmale
ist die Gelenkhebelvorrichtung 1 einfach und schnell montierbar,
so dass der Aufwand für
die Herstellung und Montage separater Sicherungselemente eingespart
werden kann, und Montagefehler weitgehend ausgeschlossen sind.
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In 3 ist
eine erste alternative Ausbildung der erfindungsgemäßen Gelenkhebelvorrichtung 1' dargestellt.
Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur der Gelenkbolzen 7' mit dem Verriegelungselement 10' und die Gelenkbuchse 14' mit dem Sperrelement 16' und der Montageöffnung 17' abgebildet.
Das Sperrelement 16' ist
als ein symmetrisch beiderseits des Gelenkbolzens 7' radial hervorstehender
Rundbolzen 24 ausgebildet. Entsprechend ist die Montageöffnung 17' als ein beidseitig
symmetrisch angeordneter Radialschlitz 25 ausgebildet.
Aufgrund der beidseitigen Anordnung des Rundbolzens 24 und des
Radialschlitzes 25 ergibt sich in diesem Fall gegenüber der
in 1 und 2 abgebildeten Ausführung ein
geringfügig
kleinerer Betriebswinkelbereich von ca. 160 Grad. Vorteilhaft ist
jedoch die symmetrische Krafteinleitung zwischen dem Verriegelungselement 10' und dem Sperrelement 16'.
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Eine
zweite alternative Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Gelenkhebelvorrichtung 1'' ist in 4 abgebildet.
Auch hier ist die Darstellung auf den Gelenkbolzen 7'' mit dem zugeordnetem Verriegelungselement 10'' und auf die Gelenkbuchse 14'' mit dem zugeordnetem Sperrelement 16'' und der entsprechenden Montageöffnung 17'' beschränkt. Das Sperrelement 16'' ist als ein symmetrisch beiderseits
des Gelenkbolzens 7'' radial hervorstehender Rechteckbolzen 26 ausgebildet.
Entsprechend ist auch in diesem Fall die Montageöffnung 17'' als ein angemessen dimensionierter,
beidseitig symmetrisch angeordneter Radialschlitz 27 ausgebildet.
Neben dem Vorteil einer symmetrischen Krafteinleitung ergibt sich
im vorliegenden Fall aufgrund der größeren Kontaktfläche zwischen
dem Verriegelungselement 10'' und dem Sperrelement 16'' gegenüber der Ausführung nach 3 eine
geringere Flächenpressung und
somit eine höhere
Verschleißfestigkeit.
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- 1
- Gelenkhebelvorrichtung
- 1'
- Gelenkhebelvorrichtung
- 1''
- Gelenkhebelvorrichtung
- 2
- Gelenkhebel
- 3
- Anlenkungsbauteil
- 4
- inneres
Ende
- 5
- Anschlussstück
- 6
- äußeres Ende
- 7
- Gelenkbolzen
- 7
- Gelenkbolzen
- 7''
- Gelenkbolzen
- 8
- Radialsteg
- 9
- freies
Ende
- 10
- Verriegelungselement
- 10'
- Verriegelungselement
- 10''
- Verriegelungselement
- 11
- Kreissegment
- 12
- ringförmige Vertiefung
- 13
- Anschlussstück
- 14
- Gelenkbuchse
- 14'
- Gelenkbuchse
- 14''
- Gelenkbuchse
- 15
- äußerer Bereich
- 16
- Sperrelement
- 16'
- Sperrelement
- 16''
- Sperrelement
- 17
- Montageöffnung
- 17'
- Montageöffnung
- 17''
- Montageöffnung
- 18
- Lagerbuchse
- 19
- Verdrehung
- 20
- Sperrfläche
- 21
- Drehachse
- 22
- azimutale
Montagewinkellage
- 23
- Betriebswinkelbereich
- 24
- Rundbolzen
- 25
- Radialschlitz
- 26
- Rechteckbolzen
- 27
- Radialschlitz