-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arretierungsvorrichtung, wie sie beispielsweise in der Luftfahrt zur Arretierung bzw. Sperrung einer Rotationsbewegung eines drehbeweglichen Bauteils, insbesondere einer Transmissionswelle in einer Stellaktuatoranordnung von beweglichen Flügelelementen eines Flugzeugflügels Verwendung findet.
-
Die
DE 10 2012 009 149 A1 offenbart eine bidirektional wirkende Rotationssperre bzw. Sperre, welche eine drehbeschleunigungssensitive mechanische Vorrichtung aufweist, die mit ihrem einen Ende mit der Wellenanordnung derart verbunden ist, dass ein Rotationsformschluss realisierbar ist, und mit dem anderen Ende mit einer tragen Masse gekoppelt ist, so dass beim Anlegen eines erhöhten Drehmoments, die Kupplung lösbar und die mechanische Vorrichtung in axialer Richtung bewegt werden kann, so dass ein Einfallen der Sperre erfolgt. Um ein sehr schnelles Einfallen der Sperranordnung mit hochbeschleunigendem Rücktreibfall zu gewährleisten, wird die mechanische Anordnung einer einhergehenden elektrischen Abschaltung eines Elektromagneten kombiniert, welches mit der mechanischen Vorrichtung in Verbindung steht und im selben Gehäuse angebracht ist.
-
Alternativ zu formschlüssigen Verbindungen kann eine lösbare Verbindung zweier Bauteile über eine reibschlüssige Verbindung hergestellt werden. Dabei wird in der Regel über einen Aktuator eine Kraft auf die Verbindungsstelle eingeleitet, wodurch eine Reibkraft entsteht, durch welche eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment zwischen den zwei drehbeweglichen Bauteilen herstellbar ist. Umgekehrt können durch form- oder reibschlüssige Verbindungen drehbare Bauteile mit feststehenden Bauteilen gekoppelt werden, um beispielsweise eine Drehbewegung des drehbaren Bauteils zu hemmen bzw. zu verhindern.
-
Formschlüssige Verbindungen zweier drehbeweglichen Bauteile haben insbesondere den Vorteil, dass sie bei vergleichsweise geringen Abmessungen und Gewicht hohe Kräfte und Momente übertragen können. Darüber hinaus ist die aufzubringende Energie für die Verbindungsherstellung wesentlich geringen, als bei reibschlüssigen Verbindungen, wodurch beispielsweise der Aktuator auch wesentlich kleiner ausgelegt werden kann.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Arretierungsvorrichtung vorzuschlagen, welche bei einem hohen übertragbaren Drehmoment geringe Abmessungen und ein geringes Gewicht aufweist, einen Fail-Safe-Betrieb ermöglicht, und sich somit insbesondere für die Verwendung in der Luftfahrt eignet.
-
Unter einem Fail-Safe-Betrieb ist zu verstehen, dass im Falle eines Defekts oder Ausfalls (beispielsweise Hydraulik- oder Stromausfall in einem Flugzeug) ein sicherer Zustand hergestellt wird, indem insbesondere die Arretierungsvorrichtung automatisch in einen Arretierungszustand überführt wird.
-
Die Aufgabe wird mit einer Arretierungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei die Arretierungsvorrichtung bevorzugt eine Fremdbetätigung aufweist und die Arretierungsvorrichtung weiter bevorzugt ein rotierbares Bauteil, ein Rückstellelement, ein Sperrelement, ein Stellelement und ein Gehäuse umfasst.
-
Unter einer Fremdbetätigung ist zu verstehen, dass die Arretierungsvorrichtung nicht, beispielsweise durch einen Trägheitsmechanismus, selbst auslösen, also in einen arretierten Zustand überführt werden kann. Vielmehr ist dazu eine Fremdbetätigung, beispielsweise durch einen Hydraulik-, Pneumatik- oder Federmechanismus erforderlich, wodurch eine Arretierung bewirkt bzw. wieder aufgehoben werden kann.
-
Bei dem rotierbaren Bauteil kann es sich insbesondere um eine Welle, beispielsweise eine Transmissionswelle handeln, wobei auch andere Bauteilarten denkbar sind. Eine Welle beschreibt dabei nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemein Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden.
-
Das Sperrelement ist bevorzugt drehfest mit dem Gehäuse verbunden, während das rotierbare Bauteil drehbar in dem Gehäuse gelagert ist. Das rotierbare Bauteil und das Sperrelement weisen jeweils weiter bevorzugt eine Mitnahmeverzahnung auf.
-
Rotierbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse möglich ist. Dabei ist das rotierbare Bauteil zumindest nicht dauerhaft mit einem feststehenden Bauteil gekoppelt. Im Gegensatz dazu ist unter drehfest zu verstehen, dass keine Rotationsbewegung des Bauteils um eine Rotationsachse möglich ist. Vielmehr zeichnet sich das Sperrelement bevorzugt dadurch aus, dass es in axialer Richtung translatorisch bewegbar ist. Das rotierbare Bauteil kann beispielsweise neben der drehbaren Lagerung in dem Gehäuse auch translatorisch in einer axialen Richtung bewegbar sein.
-
Unter einer Mitnahmeverzahnung ist bevorzugt eine maschinenbauliche Ausgestaltung von Bauteilen zu verstehen, welche in besonderer Weise eine von Erhebungen und Ausnehmungen geprägte Kontur aufweisen, wobei die Erhebungen und Ausnehmungen beispielsweise bei rotationssymmetrischen Bauteilen radial umlaufend an einer Außenseite oder einer Innenseite des Bauteils, aber beispielsweise auch an einer Stirnseite des Bauteils angeordnet sein können. Insbesondere weisen Bauteilanordnungen mit Mitnahmeverzahnungen an einem ersten Bauteil eine „positive“ Kontur auf und an einem zweiten Bauteil eine „negative“ Kontur auf. Unter „positiver“ und „negativer“ Kontur ist dabei zu verstehen, dass bevorzugt an einem Ort des ersten Bauteils, an dem eine Erhebung in Form einer „positiven“ Kontur angeordnet ist, an einem zweiten Bauteil beispielsweise eine Vertiefung als „negative“ Kontur angebracht ist. „Positive“ und „negative“ Kontur bedeutet somit, dass die beiden Mitnahmeverzahnungen miteinander in Eingriff bringbar sind.
-
Das Rückstellelement zeichnet sich in besonderer Weise dadurch aus, dass es in der Lage ist, eine axiale Kraft aufzubringen. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass es beispielsweise mit einer entgegengesetzt wirkenden Vorspannkraft beaufschlagt wird. Bei dem Rückstellelement kann es sich beispielsweise um eine Feder oder Spiralfeder handeln, aber auch andere Bauteile, beispielsweise Bauteile aus einem gummielastischen oder in sonstiger Weise elastischen Werkstoff sind denkbar.
-
Unter einem Sperrelement ist ein Bauteil zu verstehen, welches durch seine drehfeste Anordnung in dem Gehäuse eine Drehbewegung des rotierbaren Bauteils hemmen bzw. verhindern kann, wenn eine Verbindung zwischen dem Sperrelement und dem rotierbaren Bauteil hergestellt ist.
-
Ein Stellelement ist, ähnlich wie das Rückstellelement, in der Lage, eine axiale Kraft aufzubringen. In bevorzugter Weise ist das Stellelement jedoch nicht als Feder oder als Bauteil in Form eines elastischen Werkstoffs ausgeführt. Vielmehr handelt es sich bei dem Stellelement bevorzugt um ein pneumatisch oder hydraulisch betätigtes System, welches in eine Vorzugsrichtung eine axiale Kraft aufbringen kann.
-
Weiter bevorzugt übt das Rückstellelement eine erste Axialkraft in eine erste Richtung auf das Sperrelement aus, und das Stellelement übt eine zweite Axialkraft in eine zweite Richtung auf das Sperrelement aus. Bevorzugt wirken die erste Axialkraft und die zweite Axialkraft diametral zueinander, d. h. in entgegengesetzter Richtung.
-
Unter einer Axialkraft ist dabei eine Kraft zu verstehen, die entlang einer Achse, beispielsweise der Rotationsachse des rotierbaren Bauteils wirkt. Sie bewirkt eine translatorische Bewegung entlang einer Achse.
-
Das Sperrelement wird bevorzugt von einem Kolben geführt. Insbesondere hierdurch ist das Sperrelement axial bewegbar.
-
Der Kolben kann dabei bevorzugt wie oben bereits beschrieben in einem Hydraulik- oder Pneumatiksystem angeordnet sein, wobei er bevorzugt in einem Zylinder geführt wird, welcher über Ventile beidseitig in Bezug auf den Kolben mit Hydraulikflüssigkeit oder einem Gas beaufschlagbar ist, wodurch sich auf einer Seite ein Druck aufbaut, welcher eine translatorische Bewegung des Kolbens zur Folge hat.
-
Durch die axiale Bewegbarkeit des Sperrelements bzw. des Kolbens sind bevorzugt und insbesondere durch die durch das Rückstellelement aufgebrachte erste Axialkraft in die erste Richtung die Mitnahmeverzahnungen in Eingriff bringbar. Hierdurch ist bevorzugt eine drehfeste Verbindung zwischen dem rotierbaren Bauteil und dem Sperrelement herstellbar.
-
Weiter bevorzugt ist in einem ersten Zustand die zweite Axialkraft größer als die erste Axialkraft. Dadurch befindet sich das Sperrelement bevorzugt in einer ersten Position, in welcher die Mitnahmeverzahnung des rotierbaren Bauteils und die Mitnahmeverzahnung des Sperrelements axial versetzt zueinander angeordnet sind.
-
Axial zueinander versetzt angeordnet bedeutet dabei, dass sich die Mitnahmeverzahnungen nicht in Eingriff zueinander angeordnet befinden. Somit ist das rotierbare Bauteil nicht drehfest mit dem Sperrelement verbunden, es ist also in diesem Zustand drehbar. Es findet keine Arretierung statt.
-
Darüber hinaus ist bevorzugt in einem zweiten Zustand die zweite Axialkraft kleiner als die erste Axialkraft, wodurch sich das Sperrelement in einer zweiten Position befindet. In diesem Zustand sind die Mitnahmeverzahnungen frei von axialem Versatz zueinander angeordnet, wodurch die Mitnahmeverzahnungen miteinander in Eingriff stehen. In diesem Zustand ist das rotierbare Bauteil drehfest mit dem Sperrelement verbunden, eine Drehbewegung des rotierbaren Bauteils findet nicht statt, das rotierbare Bauteil ist arretiert.
-
Insbesondere bei Anwendungen in der Luftfahrt ist die schnelle Herstellung der Arretierung der Arretierungsvorrichtung von großer Bedeutung. Ziel ist es, bei Auslösen der Arretierungsvorrichtung in der Regel mit minimaler Rotation mit der nächsten möglichen Verzahnung/Paarung den Eingriff herzustellen.
-
Es ist auch eine umgekehrte Anordnung vorstellbar, bei der ein Eingriff der Mitnahmeverzahnungen in dem ersten Zustand erfolgt und in dem zweiten Zustand die Mitnahmeverzahnungen axial versetzt zueinander angeordnet sind.
-
Besonders bevorzugt ist auf einer dem Rückstellelement gegenüberliegenden Seite des Sperrelements eine Endlagendämpfung des Sperrelements angeordnet.
-
Unter einer Endlagendämpfung ist zu verstehen, dass beispielsweise eine schlagartige translatorische Bewegung des Kolbens bzw. des Sperrelements derart gedämpft wird, dass eine gezielte Verzögerung des Kolbens bzw. des Sperrelements stattfindet, wodurch beispielsweise ein Anschlag des Kolbens in dem Zylinder verhindert wird. Insbesondere führt dies zu geringerem Verschleiß bzw. der Verhinderung eines ungewollten Versagens der Bauteile.
-
Die Endlagendämpfung kann beispielsweise durch eine Anzahl von Auslassöffnungen in dem Zylinder dargestellt werden. Je nachdem, wie weit der Kolben in dem Zylinder bereits bewegt wurde, verschließt dieser eine oder mehrere Auslassöffnungen, wodurch das Volumen des Fluids bzw. des Gases durch immer weniger Auslassöffnungen reduziert werden muss, was einen kleineren Volumenstrom zur Folge hat, wodurch sich ein Gegendruck aufbaut, der die Bewegung des Kolbens bremst. Alternativ dazu können die Auslassöffnungen auch unterschiedlich große Durchmesser aufweisen, wobei die Durchmesser zu einer Endlageposition hin zunehmend kleiner werden. Die Endlageposition entspricht dabei bevorzugt der Position des Kolbens bzw. des Sperrelements im zweiten Zustand. Alternativ dazu kann die Endlagendämpfung beispielsweise auch in Form einer Feder, eines Federelements oder eines sonstigen elastischen Werkstoffs realisiert werden.
-
Weiter bevorzugt ist die Mitnahmeverzahnung des rotierbaren Bauteils radial umlaufend an einer äußeren Seite des rotierbaren Bauteils angeordnet, und die Mitnahmeverzahnung des Sperrelements ist bevorzugt an einer der Mitnahmeverzahnung des rotierbaren Bauteils zugewandten Seite des Sperrelements angeordnet.
-
Unter der Anordnung an einer äußeren Seite des rotierbaren Bauteils ist eine Anordnung entlang einer radial außen liegenden Fläche des rotierbaren Bauteils zu verstehen. Im Gegensatz dazu ist unter einer der Mitnahmeverzahnung des rotierbaren Bauteils zugewandten Seite des Sperrelements eine radial umlaufende, innen liegende Fläche des Sperrelements zu verstehen. Zugewandt bedeutet darüber hinaus, dass die Mitnahmeverzahnungen einander derart angeordnet sind, dass sie in Eingriff bringbar sind.
-
In einer bevorzugten Form der Ausgestaltung weist das rotierbare Bauteil eine erste Mitnahmeverzahnung und eine zweite Mitnahmeverzahnung auf, und das Sperrelement weist ebenfalls eine erste Mitnahmeverzahnung und eine zweite Mitnahmeverzahnung auf. Zwischen der jeweils ersten Mitnahmeverzahnung und der jeweils zweiten Mitnahmeverzahnung des rotierbaren Bauteils und des Sperrelements ist jeweils eine Vertiefung angeordnet ist.
-
Die Anordnung von jeweils einer ersten und einer zweiten Mitnahmeverzahnung bewirkt vorteilhaft, dass eine größere Kraft bzw. ein größeres Moment zwischen dem rotierbaren Bauteil und dem Sperrelement übertragbar ist.
-
Die Vertiefung weist dabei bevorzugt eine Kontur auf, welche weitgehend der Kontur der jeweils gegenüberliegenden Mitnahmeverzahnung entspricht bzw. etwas größer ausgestaltet ist, damit eine Berührung der jeweils gegenüberliegenden Mitnahmeverzahnung mit der jeweiligen Vertiefung ausbleibt.
-
Weiter bevorzugt ist in dem ersten Zustand die zweite Mitnahmeverzahnung des Sperrelements zwischen der ersten Mitnahmeverzahnung und der zweiten Mitnahmeverzahnung des rotierbaren Bauteils positioniert.
-
Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass eine besonders geringe Wegstrecke durch das Sperrelement zurückgelegt werden muss, um die Mitnahmeverzahnungen miteinander in Eingriff zu bringen. Außerdem können somit jeweils zwei Mitnahmeverzahnungen gleichzeitig in Eingriff gebracht werden.
-
Bevorzugt sind die Mitnahmeverzahnungen radial umlaufend in axialer Richtung in Form von Erhebungen angeordnet.
-
Dabei können die Erhebungen in axialer Richtung durchgehend oder als partielle Erhebung angeordnet sein.
-
Unter einer Erhebung ist zu verstehen, dass an der Stelle der Erhebung beispielsweise das rotierbare Bauteil eine Kontur mit einem größeren Durchmesser aufweist, als neben der Erhebung. Unter einer Vertiefung ist im Gegensatz dazu zu verstehen, dass beispielsweise das rotierbare Bauteil an der Stelle der Vertiefung eine Kontur mit einem geringeren Durchmesser aufweist, als neben der Vertiefung.
-
Weiter bevorzugt sind die Mitnahmeverzahnungen als Schrägverzahnung ausgeführt. Unter einer Schrägverzahnung ist eine Verzahnung zu verstehen, bei der die Erhebungen (Zähne) nicht parallel zu der Rotationsachse des jeweiligen Bauteils angeordnet sind, sondern in einem davon abweichenden Winkel. Bei Schrägverzahnungen kann im Vergleich zu geraden Verzahnungen insbesondere ein größeres Drehmoment übertragen werden. Darüber hinaus bewirkt in der hier vorliegenden Anwendung eine Schrägverzahnung, dass in eine (Vorzugs-)Drehrichtung eine Selbstsicherung der Arretierungsvorrichtung erfolgt. Hierunter ist zu verstehen, dass durch die Schrägverzahnung und die Einleitung einer Drehbewegung des rotierbaren Bauteils eine Axialkraft erzeugt wird, wodurch die Arretierungsvorrichtung gesichert wird. Ein Lösen der Arretierung wird verhindert. Allerdings hat dies zur Folge, dass bei einer entgegengesetzten Drehbewegung des rotierbaren Bauteils das Lösen der Arretierungsvorrichtung begünstigt wird.
-
Weiter bevorzugt weisen die Mitnahmeverzahnung des rotierbaren Bauteils und die Mitnahmeverzahnung des Sperrelements beidseitig eine sich von einer Eingriffsseite her verjüngende Kontur auf.
-
Unter der Eingriffsseite ist dabei die Seite der Mitnahmeverzahnung zu verstehen, an welcher der Eingriff mit der gegenüberliegenden Mitnahmeverzahnung beginnt. Unter beidseitig ist dabei zu verstehen, dass die Erhebungen der Mitnahmeverzahnung beispielsweise jeweils symmetrisch ausgeführt sind.
-
Eine sich verjüngende Kontur bedeutet dabei, dass die Mitnahmeverzahnung an der Eingriffsseite größer ist und sich zum Bauteil hin verjüngt. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass eine Sicherung der Arretierungsvorrichtung im Arretierungszustand erfolgt, da sich die miteinander in Eingriff befindlichen Mitnahmeverzahnungen schwerer lösen können.
-
Bevorzugt weisen die Mitnahmeverzahnungen des rotierbaren Bauteils und die Mitnahmeverzahnungen des Sperrelements beidseitig eine sich zu einer Eingriffsseite hin verjüngende Kontur auf.
-
Im Gegensatz zu der gerade beschriebenen Anordnung bedeutet dies, dass die Mitnahmeverzahnung sich zur Eingriffsseite hin verjüngt. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass die Mitnahmeverzahnungen besonders leicht miteinander in Eingriff gebracht werden können.
-
Weiter bevorzugt weisen die Mitnahmeverzahnungen des rotierbaren Bauteils und die Mitnahmeverzahnungen des Sperrelements jeweils eine auf einer Seite gerade Kontur und auf einer anderen Seite eine sich von einer Eingriffsseite her verjüngende Kontur auf.
-
Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass in einer (Vorzugs-)Drehrichtung die Mitnahmeverzahnungen besonders leicht in Eingriff gebracht werden können, in eine weitere Drehrichtung jedoch eine stärkere Hemmung bzgl. eines Lösens der Arretierung erfolgt.
-
In einer weiteren bevorzugten Form der Ausgestaltung ist die Mitnahmeverzahnung des rotierbaren Bauteils radial umlaufend an einer Bauteilseite des rotierbaren Bauteils in Richtung der ersten Axialkraft angeordnet und die Mitnahmeverzahnung des Sperrelements ist bevorzugt an einer Bauteilseite des Sperrelements in Richtung der zweiten Axialkraft angeordnet. In der gerade beschriebenen Anordnung sind die Mitnahmeverzahnungen an den Eingriffsseiten des rotierbaren Bauteils und des Sperrelements also stirnseitig angeordnet.
-
Die verschiedenen beschriebenen Konturen der Mitnahmeverzahnungen können dabei beliebig bzgl. der Anordnung der Mitnahmeverzahnungen an den Bauteilen (radial umlaufend oder stirnseitig) kombiniert werden. Darüber hinaus ist auch eine Kombination der Anwendung der radial umlaufenden Mitnahmeverzahnung und einer stirnseitigen Mitnahmeverzahnung zur Steigerung des übertragbaren Drehmoments denkbar.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Sperren einer Arretierungsvorrichtung vorgeschlagen. Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte des Reduzierens der zweiten Axialkraft ausgehend von der ersten Position, bis diese kleiner als die erste Axialkraft oder gleich null ist. Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren die axiale Translation des Sperrelements in Richtung der ersten Axialkraft durch das Rückstellelement und das schrittweise in Eingriff bringen der Mitnahmeverzahnungen bis zum Erreichen der zweiten Position.
-
Besonders bevorzugt erfolgt das Reduzieren der zweiten Axialkraft schlagartig, um ein möglichst schnelles Sperren der Arretierungsvorrichtung zu bewirken.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Öffnen einer Arretierungsvorrichtung vorgeschlagen. Bevorzugt umfasst das Verfahren ausgehend von der zweiten Position die Schritte des Aufbringens der zweiten Axialkraft bis zu einem Zeitpunkt, an dem die zweite Axialkraft größer als die erste Axialkraft ist. Weiter bevorzugt erfolgt die axiale Translation des Sperrelements in Richtung der zweiten Axialkraft und anschließend das schrittweise Auseinanderführen des Eingriffs der Mitnahmeverzahnungen bis zum Erreichen der ersten Position.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stellaktuatoranordnung von beweglichen Flügelelementen eines Flugzeugflügels vorgeschlagen, wobei die Stellaktuatoranordnung wenigstens eine Arretierungsvorrichtung der genannten Art aufweist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1: eine Schnittzeichnung einer ersten Ausführungsform der Arretierungsvorrichtung in der ersten Position;
-
2: eine Schnittzeichnung einer ersten Ausführungsform der Arretierungsvorrichtung in der zweiten Position;
-
3: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Mitnahmeverzahnung;
-
4: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Mitnahmeverzahnung;
-
5: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Mitnahmeverzahnung;
-
6: eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Mitnahmeverzahnung.
-
1 zeigt in einer Schnittzeichnung eine erste Ausführungsform der Arretierungsvorrichtung 1. Dabei weist diese ein rotierbares Bauteil 2 auf, welches durch Lager 8 drehbar in einem Gehäuse G gelagert ist. Bei den Lagern 8 kann es sich wie hier dargestellt um Kugel- und oder Zylinderrollenlager handeln, weitere Lagerarten sind ebenfalls in beliebigen Kombinationen denkbar. Das rotierbare Bauteil 2 verfügt radial umlaufend an einer äußeren Seite über eine erste Mitnahmeverzahnung 2.1a und eine zweite Mitnahmeverzahnung 2.1b. Zwischen der ersten Mitnahmeverzahnung 2.1a und der zweiten Mitnahmeverzahnung 2.1b weist das rotierbare Bauteil 2 eine Vertiefung 7 auf. Weiter weist die Arretierungsvorrichtung 1 ein Rückstellelement 3 und ein Sperrelement 4 auf. Das Sperrelement 4 verfügt weiter über eine erste Mitnahmeverzahnung 4.1a und eine zweite Mitnahmeverzahnung 4.1b. Das Sperrelement 4 und das rotierbare Bauteil 2 sind dabei so positioniert, dass die zweite Mitnahmeverzahnung 4.1b sich in einem Bereich der Vertiefung 7 des rotierbaren Bauteils 2 befindet und dass sich die erste Mitnahmeverzahnung 2.1a in einem Bereich der Vertiefung 7 des Sperrelements 4 befindet. Das Rückstellelement 3 ist in der vorliegenden Ausführung als Feder ausgeführt. Die erste Axialkraft A1 wird dabei von dem Rückstellelement 3 auf das Sperrelement 4 ausgeübt. Die Wirkrichtung der ersten Axialkraft A1 wird durch einen mittels Strichlinie dargestellten Pfeil angedeutet. Dem gegenüber steht eine zweite Axialkraft A2, welche ebenfalls durch einen mittels Strichlinie dargestellten Pfeil angedeutet wird. Die erste Axialkraft A1 und die zweite Axialkraft A2 sind einander diametral, also entgegengesetzt wirkend angeordnet. Die zweite Axialkraft A2 wird durch ein Stellelement 5 auf das Sperrelement 4 ausgeübt. Dabei umfasst das Stellelement 5 bevorzugt einen hier nicht gezeigten Kolben 6, welcher in einem ebenfalls nicht gezeigten Zylinder 9 bewegbar ist. Ebenfalls nicht gezeigt sind Auslassöffnungen, durch welche das in dem Stellelement 5 befindliche Druckmedium (beispielsweise Hydraulik-Flüssigkeit oder Gas) bei Betätigen der Arretierungsvorrichtung 1 entweichen kann. Neben dem Öffnen der Auslassöffnungen kann zur weiteren Beschleunigung des Arretierungsvorgangs auf einer dem Rückstellelement 3 benachbarten Seite des Stellelements durch Einlassöffnungen ein Druck aufgebaut werden, wodurch eine Verstärkung der ersten Axialkraft A1 erzielt wird.
-
Die 1 zeigt die Arretierungsvorrichtung 1 in einem ersten Zustand. Das bedeutet, dass die zweite Axialkraft A2 größer als die erste Axialkraft A1 ist, wodurch sich die Arretierungsvorrichtung 1 in dem gezeigten Zustand befindet. In diesem ersten Zustand ist die Arretierungsvorrichtung 1 nicht gesperrt, das heißt, dass sich die Mitnahmeverzahnungen 2.1a, 2.1b, 4.1a, 4.1b nicht in Eingriff befinden und somit das rotierbare Bauteil 2 drehbar in der Arretierungsvorrichtung 1 angeordnet ist.
-
2 zeigt ebenfalls in einer Schnittzeichnung die in 1 beschriebene Arretierungsvorrichtung 1 jedoch in einem zweiten Zustand. Hierbei ist die zweite Axialkraft A2 kleiner als die erste Axialkraft A1 bzw. gleich null, wodurch eine Positionsänderung des Sperrelements 4 im Vergleich zu der in 1 dargestellten Position erfolgte. Die erste Mitnahmeverzahnung 4.1a und die zweite Mitnahmeverzahnung 4.1b befindet sich nun in Überdeckung bzw. in Eingriff mit der ersten Mitnahmeverzahnung 2.1a und der zweiten Mitnahmeverzahnung 2.1b. Die Vertiefungen 7 des Sperrelements 4 und des rotierbaren Bauteils 2 sind ebenfalls gegenüberliegend angeordnet. Die Arretierungsvorrichtung 1 befindet sich somit in einem gesperrten Zustand, das heißt, dass das rotierbare Bauteil 2 drehfest mit dem Gehäuse G in der Arretierungsvorrichtung 1 angeordnet ist.
-
3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Mitnahmeverzahnung 2.1 des rotierbaren Bauteils 2 und einer Mitnahmeverzahnung 4.1 des Sperrelements 4. Dabei weisen die Mitnahmeverzahnungen in abwechselnder Anordnung Erhebungen 10 und Ausnehmungen 11 auf. Die Erhebungen 10 weisen dabei eine Kontur auf, welche sich zu einer Eingriffsseite hin verjüngt. Hierdurch wird erreicht, dass die Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1 beispielsweise bei Versatz zueinander besonders leicht in Eingriff zu bringen sind. Dabei ist das Sperrelement 4 axial in Richtung einer Fügerichtung F bewegbar, während das rotierbare Bauteil 2 in Rotationsrichtung R drehbar ist. Die Erhebungen 10 sind dabei etwas größer ausgebildet als die Ausnehmungen 11. Dies führt dazu, dass an den Flanken der Erhebungen eine Reib- bzw. Klemmkraft auftritt.
-
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Mitnahmeverzahnung 2.1 des rotierbaren Bauteils 2 und einer Mitnahmeverzahnung 4.1 des Sperrelements 4. Dabei verfügt die Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1 über eine Anordnung von abwechselnden Erhebungen 10 und Ausnehmungen 11. Die Erhebungen 10 weisen eine Kontur auf, welche sich von einer Eingriffsseite beginnend verjüngen. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass ein Lösen der Sperrung entgegen der Fügerichtung F verhindert wird, soweit eine Rotationsbewegung entlang einer der Rotationsrichtungen R des rotierbaren Bauteils 2 erfolgt. Insbesondere führt eine Rotationsbewegung des rotierbaren Bauteils 2 zu einer Selbstsicherung der Arretierungsvorrichtung 1.
-
5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform einer Mitnahmeverzahnung 2.1 des rotierbaren Bauteils 2 und einer Mitnahmeverzahnung 4.1 des Sperrelements 4. Die Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1 verfügen abwechselnd über Erhebungen 10 und Ausnehmungen 11. Die Erhebungen 10 und Ausnehmungen 11 weisen dabei eine rechteckige Kontur auf. Die Erhebungen 10 der Mitnahmeverzahnung 2.1 des rotierbaren Bauteils 2 sind dabei etwas kleiner ausgeführt, als die Ausnehmungen 11 der Mitnahmeverzahnung 4.1 des Sperrelements 4. Gleiches gilt umgekehrt für die Anordnung der Erhebungen 10 der Mitnahmeverzahnung 4.1, diese sind dabei ebenfalls kleiner ausgeführt als die Ausnehmungen 11 der Mitnahmeverzahnung 2.1. Dies führt dazu, dass zwischen Erhebungen 10 und Ausnehmungen 11 ein gewisses Spiel vorherrscht, was das Eingreifen der Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1 erleichtert. Der Eingriff der Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1 erfolgt dabei in dem vorliegenden Beispiel in Richtung der Fügerichtung F, während das rotierbare Bauteil 2 in dem nicht gesperrten Zustand in Richtung der Rotationsrichtung R drehbar ist.
-
6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine vierte Ausführungsform einer Mitnahmeverzahnung 2.1 und der Mitnahmeverzahnung 4.1. In der vorliegenden Ausgestaltung verfügt die Arretierungsvorrichtung 1 über zwei Mitnahmeverzahnungen 2.1 des rotierbaren Bauteils 2. Zwischen diesen zwei Mitnahmeverzahnungen 2.1 des rotierbaren Bauteils 2 ist das Sperrelement 4 angeordnet, wobei dieses ebenfalls zwei Mitnahmeverzahnungen 4.1 aufweist. Die Mitnahmeverzahnungen 4.1 sind dabei so angeordnet, dass sie jeweils einer Mitnahmeverzahnung 2.1 des rotierbaren Bauteils 2 gegenüberliegen. Die Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1 verfügen jeweils abwechselnd über Erhebungen 10 und Ausnehmungen 11. Dabei sind die Erhebungen 10 und Ausnehmungen 11 der beiden Mitnahmeverzahnungen 4.1 des Sperrelements 4 so angeordnet, dass die Erhebungen 10 auf beiden Seiten und die Ausnehmungen 11 auf beiden Seiten einen Versatz V aufweisen. Dieser Versatz wird verdeutlicht anhand einer ersten Hilfslinie H1 und einer zweiten Hilfslinie H2. Die erste Hilfslinie H1 verläuft dabei mittig und in senkrechter Anordnung durch eine Ausnehmung 11 auf einer ersten Seite der Mitnahmeverzahnung 4.1 des Sperrelements 4, während die zweite Hilfslinie H2 mittig in senkrechter Anordnung durch eine Ausnehmung 11 auf einer zweiten Seite der Mitnahmeverzahnung 4.1 des Sperrelements 4 verläuft. Die erste Hilfslinie H1 und die zweite Hilfslinie H2 sind dabei parallel zueinander angeordnet. Durch diese Anordnung der Mitnahmeverzahnung 2.1, 4.1 wird bewirkt, dass durch den Versatz V eine noch feinere Abstufung zwischen den einzelnen Eingriffsmöglichkeiten der Mitnahmeverzahnung 2.1, 4.1 geschaffen wird. Dadurch wird ein Verdrehwinkel des rotierbaren Bauteils 2 zu dem Sperrelement 4 bzw. dem Gehäuse G im Falle der Sperrung der Arretierungsvorrichtung 1 weiter reduziert, was sich auch positiv auf die benötigte Zeit bis zur Sperrung auswirkt.
-
Die in den 3 bis 5 gezeigten Ausführungen der Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1 können dabei für radial umlaufende Anordnungen der Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1 verwendet werden, oder auch für sogenannte stirnseitige Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1. Die in 6 gezeigte Ausführungsform eignet sich in besonderer Weise für die Verwendung von stirnseitigen Mitnahmeverzahnungen 2.1, 4.1.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Arretierungsvorrichtung
- 2
- Rotierbares Bauteil
- 2.1
- Mitnahmeverzahnung
- 2.1a
- Erste Mitnahmeverzahnung
- 2.1b
- Zweite Mitnahmeverzahnung
- 3
- Rückstellelement
- 4
- Sperrelement
- 4.1
- Mitnahmeverzahnung
- 4.1a
- Erste Mitnahmeverzahnung
- 4.1b
- Zweite Mitnahmeverzahnung
- 5
- Stellelement
- 6
- Kolben
- 7
- Vertiefung
- 8
- Lager
- 9
- Zylinder
- 10
- Erhebung
- 11
- Ausnehmung
- A1
- Erste Axialkraft
- A2
- Zweite Axialkraft
- F
- Fügerichtung
- G
- Gehäuse
- H1
- Erste Hilfslinie
- H2
- Zweite Hilfslinie
- R
- Rotationsrichtung
- V
- Versatz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012009149 A1 [0002]
