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Die
Erfindung betrifft eine Steckverzahnung zwischen einer Welle und
einer Nabe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art.
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Eine
derartige Steckverzahnung ist beispielsweise bereits aus der
EP 1 245 849 A2 als
bekannt zu entnehmen, bei welcher drei als axial verlängerte Zähne ausgebildete
Positionierungselemente einer wellenseitigen Verzahnung vorgesehen
sind, welche mit drei als Zahnlücken
ausgebildeten Positionierungselementen einer nabenseitigen Verzahnung
korrespondieren. Durch die miteinander zusammenwirkenden wellenseitigen
und nabenseitigen Positionierungselemente kann somit eine bestimmte Lage
der Nabe relativ zu der Welle erreicht werden. Die Nabe wird dabei
in einer Abfolge von drei Schritten auf die Welle aufgesteckt. In
einem ersten Schritt ist die Nabe frei gegenüber der Welle verdrehbar, und zwar
so lange, bis die miteinander korrespondierenden wellen- und nabenseitigen
Positionierungselemente in Überdeckung
miteinander kommen. Im Anschluss daran kommen die jeweiligen Positionierungselemente
durch axiales Verschieben der Nabe gegenüber der Welle miteinander in
Eingriff, bis im abschießenden
dritten Schritt die komplette Steckverzahnung zwischen der wellenseitigen
und der nabenseitigen Verzahnung hergestellt wird.
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Eine
weitere Steckverzahnung ist darüber
hinaus aus der
DE
200 17 252 U1 als bekannt zu entnehmen. Dort ist ebenfalls
eine wellenseitige, radial umlaufende Verzahnung vorgesehen, welche
mit einer Nut als Positionierungselement versehen ist. Korrespondierend
zu dieser Nut weist eine nabenseitige Verzahnung einen angeformten
stegförmigen
Keil als Positionierungselement auf, welcher mit der wellenseitigen
Nut entsprechend zusammenwirken kann. Hierdurch wird wiederum gewährleistet,
dass die Nabe in einer gewünschten
Lage gegenüber
der Welle angeordnet ist.
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Die
DE 37 05 114 A1 zeigt
eine Nockenwelle, die an einem Ende ein Antriebsrad trägt. Das
Antriebsrad ist mittels einer Feder drehfest an der Welle angebracht.
Um wechselnde Biegemomente auf die Nockenwelle zu reduzieren, wird
die Welle mittels einer Schraube unter Druckspannung gesetzt. Dafür stützt sich
die Schraube mit ihrem Schraubenkopf an dem antriebseitigen Ende
der Nockenwelle axial ab und erstreckt sich in einer Längsbohrung
der Nockenwelle. Die Schraube greift dann in ein Innengewinde in
dieser Bohrung, die im Bereich der Nocken angeordnet ist. In einer
anderen Ausführung,
in der die Nockenwelle mit einer durchgehenden Längsbohrung versehen ist, erstreckt
sich ein Zuganker bzw. Schaft der Schraube bis über das Ende der Bohrung hinaus,
wobei am dem Schraubenkopf abgewandten Ende eine Mutter aufgeschraubt
ist, die sich am korrespondierenden Ende der Nockenwelle abstützt. Die
Schraube kann gleichzeitig zur axiale Fixierung des Antriebsrades
verwendet werden.
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Die
DE 34 90 465 C2 beschreibt
eine Verbindung zwischen einer hohlen Welle und einem Rotationselement.
Die Welle weist außen
an einem Ende eine Ausnehmung auf. An diesem Ende trägt die Welle
einen Hohlzapfen, welcher sich mit einem Vorsprung der Form der
Ausnehmung anpasst. Im Bereich dieses Vorsprungs ist eine Bohrung
in axialer Richtung in den Hohlzapfen eingebracht, in welche die
Hälfte
eines Verbindungsstifts eingesetzt ist. Am selben Ende der Welle
ist ein Zapfen in dem Loch der Welle angeordnet, der nach außen eine
axiale Bohrung aufweist. Das Rotationselement ist mittels einer Schraube
an diesem Zapfen axial befestig und durch die andere Hälfte des
Verbindungsstifts, welche in eine Bohrung in dem Rotationselement
eingesetzt ist, gegen Verdrehung gesichert.
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Die
DE 1971 288 U zeigt
eine aus Blech bestehende Riemenscheibe, die auf einer Welle zwischen
einer an einem Ende der Welle verschraubbaren Mutter und einem an
der Welle vorgesehenen festen Anschlag fest eingespannt ist. Zwischen
der Riemenscheibe und der Welle besteht eine formschlüssige Verbindung,
um das Mitdrehen der Welle beim Aufdrehen der Mutter zu verhindern.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steckverzahnung der eingangs
genannten Art zu schaffen, mittels welcher die Nabe auf einfache Weise
an der Welle festgelegt werden kann, wobei eine falsche Festlegung
auf zuverlässige
Weise vermieden werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Steckverzahnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und
nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um
eine Steckverzahnung zu schaffen, mittels welcher die Nabe auf äußerst einfache
Weise und ohne die Gefahr einer Fehlbedingung an der Welle festlegen
zu können,
ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Nabe mittels eines auf ein Gewinde schraubbaren Gewindeelements
an der Welle festlegbar ist, wobei ein Abstand zwischen einem vorderen
Ende des Gewindes und einem vorderen Ende des wellenseitigen Positionierungselements kleiner
oder gleich bemessen ist als eine korrespondierende Breite der Nabe.
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Um
jedoch zu vermeiden, dass mittels des Gewindeelements die Nabe falsch
bzw. in einer Fehlbedingung an der Welle festgelegt wird, ist der
Abstand zwischen dem vorderen Ende des Gewindes und dem vorderen
Ende des wellenseitigen Positionierungselements entsprechend so
bemessen, dass das Gewindeelement erst auf das vordere Ende des Gewindes
aufgeschraubt werden kann, wenn das wenigstens eine nabenseitige
Positionierungselement mit dem wenigstens einen wellenseitigen Positionierungselement
in Eingriff gekommen ist. Dies ist der Fall, wenn die Nabe bzw.
deren Verzahnung schmaler oder gleich bemessen ist als der Abstand zwischen
dem vorderen Ende des Gewindes und dem vorderen Ende des wellenseitigen
Positionierungselements.
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Mit
anderen Worten wird somit erfindungsgemäß sichergestellt, dass die
Nabe erst mittels des Gewindeelements festgelegt werden kann, wenn
zuvor die erwünschte
Positionierung bzw. Zentrierung der Nabe mittels des wellenseitigen
Positionierungselements der Steckverzahnung an der Welle erreicht worden
ist.
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Als
weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zur Bildung des
wellenseitigen Positionierungselements wenigstens eine Zahnlücke zwischen
zwei Zähnen
der wellenseitigen Verzahnung ausgefüllt ist, zu welcher korrespon dierend
eine Ausnehmung innerhalb der nabenseitigen Verzahnung vorgesehen ist.
Durch das Ausfüllen
der Zahnlücke
kann somit auf einfache Weise die Verzahnung um das jeweilige Positionierungselement
ergänzt
werden. In ebensolcher Weise kann die mit der ausgefüllten Zahnlücke korrespondierende
Ausnehmung in einfacher Weise dadurch geschaffen werden, dass ein
an sich mit der ausgefüllten
Zahnlücke
korrespondierender Zahn der nabenseitigen Verzahnung abgetragen
wird.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich darüber hinaus
als vorteilhaft gezeigt, wenn das wellenseitige Positionierungselement
gegenüber der
wellenseitigen Verzahnung in Richtung des Gewindes axial verlängert ist.
Hierdurch ist auf einfache Weise eine Blindmontage möglich, bei
welcher die jeweiligen Positionierungselemente auf Seiten der Nabe
und auf Seiten der Welle auf einfache Weise miteinander in Eingriff
zu bringen sind, bevor die eigentlich tragende Steckverzahnung in
Eingriff kommt.
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Außerdem vorteilhaft
ist es, wenn die Welle einen das Gewinde aufweisenden Gewindeschaft umfasst,
welcher an seinem vorderen Ende eine Aufsteckspitze aufweist. Hierdurch
ergibt sich ein einfaches Einführen
des Gewindeelements auf das Gewinde.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
schematische Perspektivansicht auf einen eine Nabe aufweisenden
Getriebeschalthebel mit einer nabenseitigen Verzahnung, welche unter
Bildung einer Steckverzahnung auf eine Verzahnung einer als Getriebeschaltwelle
ausgebildeten Welle aufsteckbar und festlegbar ist; und in
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2 eine
schematische Draufsicht auf das die Verzahnung aufweisende Ende
der Getriebeschaltwelle gemäß 1,
auf welche die in zwei schematischen Schnittansichten ausschnittsweise dargestellte
Nabe mittels der korrespondierenden nabenseitigen Verzahnung aufsteckbar
ist, wobei nabenseitig und wellenseitig jeweils wenigstens ein Positionierungselement
vorgesehen ist, mittels welchen die Nabe in einer gewünschten
Position gegenüber der
Welle anzuordnen ist, wobei ein nicht dargestelltes Gewindeelement
zur Festlegung der Nabe an der Welle auf ein Gewinde eines Gewindeschafts
der Welle aufschraubbar ist.
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In 1 ist
in einer schematischen Perspektivansicht eine als Getriebeschaltwelle
ausgebildete Welle 10 sowie eine Nabe 12 eines
separat dargestellten Getriebeschalthebels 14 erkennbar.
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In
Zusammenschau mit 2, welche ein Ende der Welle 10 in
einer schematischen Draufsicht zeigt, wird erkennbar, dass diese
eine radial umlaufende Verzahnung 16 mit einer Mehrzahl
von Zähnen 18 umfasst,
welche sich ihrerseits in axialer Richtung der Welle 10 erstrecken.
Die Verzahnung 16 ist dabei im Bereich eines Wellenabschnitts 20 vorgesehen, welcher
einen Freistich 22 umfasst und welcher einen geringeren
Durchmesser als der übrige
Bereich der Welle aufweist. Hierdurch ist im Bereich des Freistichs 22 ein
stirnseitiger Absatz 24 gebildet, an welchem die Nabe 12 auf
im Weiteren noch näher
erläuterte
Weise abgestützt
werden kann.
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Auf
der dem Freistich 22 abgewandten Seite der Verzahnung 16 umfasst
der Wellenabschnitt 20 einen Längenbereich 26, welcher
frei von den Zähnen 18 ist.
Mit anderen Worten enden die Zähne 18 der
Verzahnung 16 um den Längenbereich 26 verkürzt vor
dem vorderen Ende des Wellenabschnitts 20.
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Des
Weiteren ist aus 2 erkennbar, dass sich an den
Wellenbereich 20 ein Gewindeschaft 28 anschließt, welcher
mit einem Gewinde 30 versehen ist. Auf dieses Gewinde 30 ist
ein nicht weiter dargestelltes Gewindeelement – insbesondere eine Mutter – aufschraubbar.
Das Gewinde 30 ist wiederum mit einem Freistich 32 von
dem Wellenabschnitt 20 unterteilt. An seinem vorderen Ende
umfasst der Gewindeschaft 28 eine Aufsteckspitze 34,
welche das Aufstecken der Nabe 12 auf die Welle 10 sowie
das Aufschrauben des nicht dargestellten Gewindeelements auf das
Gewinde 30 vereinfacht.
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Darüber hinaus
ist in 2 von der Nabe 12 ein linker Teil 36 und
ein rechter Teil 38 links bzw. rechts des Gewindeschafts 28 dargestellt.
Die beiden Teile 36, 38 sollen auf im Weiteren
noch näher
erläuterte
Weise unterschiedliche Aufsteckpositionen der Nabe 12 auf
der Welle 10 repräsentieren.
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Aus 2 ist
darüber
hinaus erkennbar, dass die wellenseitige Verzahnung 16 ein
Positionierungselement 40 umfasst, welches die Form eines großen Zahns
hat und sich ebenfalls in Axialrichtung der Welle 10 erstreckt.
Dieses Positionierungselement 40 kann beispielsweise dadurch
gebildet werden, dass eine Zahnlücke,
wie diese beispielsweise in 2 mit dem
Bezugszeichen 42 dargestellt ist, entsprechend ausgefüllt ist.
Mit anderen Worten ist ein derartiges Positionierungselement 40 beispielsweise
dadurch herstellbar, dass zwei Zähne 18 der Verzahnung 16 durch
Auffüllen
ihrer dazwischen angeordneten Zahnlücke 42 miteinander
verbunden werden. Natürlich
können
auch mehrere Zahnlücken 42 ausgefüllt werden.
Eine weitere Besonderheit des Positionierungselements 40 ist
es, dass dieses im Unterschied zu den Zähnen 18 mit einem
vorderen Ende 44 bis zum vorderen Ende des Wellenabschnitts 20 verläuft. Mit
anderen Worten erstreckt sich das Positionierungselement 40 auch über den Längenbereich 26.
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Mit
dem wellenseitigen Positionierungselement 40 korrespondiert
ein Positionierungselement einer Verzahnung 46 der Nabe 12,
welches aus den 1 und 2 nicht
erkennbar ist. Dieses Positionierungselement ist im Wesentlichen
jedoch als große
Ausnehmung ausgebildet, deren Form an das zahnartige Positionierungselement 40 der
Welle 10 angepasst ist. Wie vorstehend im Zusammenhang mit
dem Positionierungselement 40 erläutert worden ist, kann dieses
beispielsweise dadurch gebildet sein, dass eine Zahnlücke 42 zwischen
zwei Zähnen 18 entsprechend
ausgefüllt
ist. Dementsprechend kann das nabenseitige Positionierungselement
bzw. die nabenseitige Ausnehmung dadurch gebildet werden, dass ein
an sich mit der Zahnlücke 42 korrespondierender
Zahn der Verzahnung 46 der Nabe 12 entsprechend
abgetragen ist. Hierdurch entsteht die vergrößerte Ausnehmung der Nabe 12,
welcher als nabenseitiges Positionierungselement mit dem wellenseitigen
Positionierungselement 40 zusammenwirkt.
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Durch
die miteinander zusammenwirkenden wellenseitigen bzw. nabenseitigen
Positionierungselemente 40 kann somit erreicht werden,
dass die Nabe 12 lediglich in einer einzigen Winkelposition
relativ zu der Welle 10 angeordnet werden kann. Mit anderen
Worten ist durch die korrespondierenden Positionierungselemente
eine Vorzentrierung der Nabe 12 relativ zu der Welle 10 möglich.
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Der
in 2 links des Gewindeschafts 28 angedeutete
Teil 36 zeigt demzufolge die Nabe 12 in einer
Position, welche diese einnimmt, wenn das nabenseitige und das wellenseitige
Positionierungselement 40 noch nicht in Überdeckung
miteinander stehen. Somit kann die Nabe 12 nicht über das
vordere Ende 44 des wellenseitigen Positionierungselements 40 aufgescho ben
werden. Vielmehr muss die Nabe 12 zunächst so verdreht werden, bis
die Positionierungselemente 40 entsprechend übereinander
liegen. Ist dies der Fall, so kann – wie mit dem Teil 38 der
Nabe 12 rechts des Gewindeschafts 28 angedeutet – die Nabe 12 auf
das Positionierungselement 40 aufgeschoben werden. Der
Teil 38 zeigt dabei eine Stellung der Nabe 12,
welche diese einnimmt, wenn zwar die beiden Positionierungselemente 40 – das nabenseitige
und das wellenseitige – miteinander
in Eingriff sind, ansonsten jedoch die beiden Verzahnungen 16 bzw. 46 noch
nicht miteinander in Eingriff stehen. Dieser Eingriff wird im Weiteren
dadurch erreicht, dass die Nabe 12 in Richtung des Absatzes 24 geschoben
wird, bis deren Stirnseite 48 an dem Absatz 24 anstößt. Insgesamt
ist somit aus 2 ersichtlich, dass die Nabe 12 lediglich
in einer einzigen Winkelstellung relativ zu der Welle 10 aufgeschoben werden
kann, um die Steckverzahnung zwischen den beiden Verzahnungen 16 und 46 herzustellen.
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Eine
Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform ist es, dass ein
Abstand a zwischen dem vorderen Ende 44 des wellenseitigen
Positionierungselements 40 und einem vorderen Ende 50 des Gewindes 30 so
gewählt
ist, dass dieser kleiner – oder
allenfalls gleich – bemessen
ist als eine korrespondierende Breite b der Nabe 12. Diese
Verhältnismäßigkeit
wird insbesondere im Zusammenhang mit dem linken Teil 36 der
Nabe 12 in ihrer Stellung erkennbar, in welcher diese noch
nicht auf das Positionierungselement 40 aufgeschoben ist.
Mit anderen Worten ist das Gewinde 30 des Gewindeschafts 28 so
bemessen, dass dieses von außen
her noch nicht zugänglich
ist, wenn sich die Nabe 12 – gemäß dem Teil 36 – noch nicht
in aufgestecktem Zustand auf dem Positionierungselement 40 befindet.
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Hierdurch
wird vermieden, dass das nicht dargestellte Gewindeelement auf das
Gewinde 30 des Gewindeschafts 28 aufgeschraubt
werden kann, wenn die wellenseitigen und nabenseitigen Positionierungselemente 40 noch
nicht in Eingriff miteinander stehen bzw. wenn die Nabe 12 noch
nicht relativ zu der Welle 10 ausgerichtet ist. Sobald
hingegen die nabenseitigen und wellenseitigen Positionierungselemente 40 miteinander
in Eingriff sind – wie
dies durch Teil 38 repräsentiert
ist – wird
das vordere Ende 50 des Gewindes 30 frei, so dass
ein Gewindeelement zur Festlegung der Nabe 12 an der Welle 10 aufgeschraubt
werden kann. Dies hat den Vorteil, dass im weiteren Verlauf das
Gewindeelement genutzt werden kann, um die nabenseitige Verzahnung 46 auf
die wellenseitige Verzahnung 16 aufzuschieben und somit
die Steckverzahnung herzustellen. Dies hat zudem insbesondere Vorteile, wenn
eine schwergängige
Paarung der beiden Verzahnungen 16, 46 vorgesehen
ist. Dabei kann durch die Positionierungselemente 40 eine
Falschverbauung auf besonders zuverlässige Weise vermieden werden.
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Insgesamt
ist aus den Figuren somit erkennbar, dass mittels eines auf das
Gewinde 30 aufschraubbaren Gewindeelements eine einfache
Festlegung der Nabe 12 an der Welle 10 geschaffen
werden kann, wobei durch den gewählten
Abstand a zwischen dem vorderen Ende des Gewindes 30 und dem
vorderen Ende 44 des wellenseitigen Positionierungselements 40 im
Bezug auf die Breite b der Nabe 12 sichergestellt ist,
dass ein Gewindeelement so lange nicht auf das Gewinde 30 aufgeschraubt
werden kann, bis die wellenseitigen und nabenseitigen Positionierungselemente 40 miteinander
in Eingriff sind.
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Dem
Fachmann ist vorliegend klar, dass unter der korrespondierenden
Breite b der Nabe 12 im Wesentlichen die Breite des nabenseitigen
Positionierungselements zu verstehen ist. Diese wird jedoch im Normalfall
mit der Breite b der Nabe 12 übereinstimmen.