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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenverbindung, insbesondere eine Transmissionswellenverbindung, um Wellenelemente miteinander zu verbinden.
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So ist es bei Hochauftriebssystemen von Luftfahrzeugen üblich, dass zahlreiche Wellenverbindungen, die auch Kupplungen genannt werden, vorgesehen sind, um verschiedene Wellenelemente miteinander zu verbinden, damit eine Transmission über die miteinander verbundenen Wellenelemente übertragen werden kann. Die mehreren Wellenelemente erstrecken sich dabei ausgehend von einem Rumpf eines Luftfahrzeugs in Richtung Flügelspitze eines davon abgehenden Flügels und werden jeweils an ihren axialen Stirnseiten miteinander verbunden. Damit nun eine Transmission bzw. eine Drehung eines Wellenelements zu einer korrespondierenden Drehung eines an der axialen Stirnseite angeordneten weiteren Wellenelements führt, sind die Wellenelemente miteinander zu verbinden bzw. zu koppeln. Die Drehung der miteinander verbundenen Wellenelemente kann dann entlang der Ausdehnung des Flügels dazu genutzt werden, einen Aktuator zum Stellen einer Flugleitfläche (Flap oder Slat oder dergleichen) anzutreiben. Aufgrund der teilweise beträchtlichen Ausdehnung einer Tragfläche bzw. eines Flügels eines Luftfahrzeugs erfolgt die Verbindung der mehreren Wellenelemente nicht bereits vorab, sondern erst mit der Montage am Flugzeug. Hierfür ist selbstverständlich eine zuverlässige und ausfallsichere Wellenverbindung notwendig, die zu einer verlässlichen Ansteuerung von Bestandteilen eines Hochauftriebssystems führt.
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In der
US 10036426 B2 oder der
WO 2018 167013 A1 werden die einzelnen Wellenelemente meist mit mehreren Bolzen über eine Flanschverbindung verschraubt oder über eine verzahnte Hülse gekoppelt, welche mit Schrauben gesichert ist. Solche Verbindungen werden zum Beispiel über eine Drahtsicherung oder einen Splint gesichert, wobei aber auch selbstsichernde Muttern oder Gewindeeinsätze Verwendung finden können.
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Nachteilhaft aus der aus dem Stand der Technik bekannten Wellenverbindung ist, dass das Anziehen und Lösen der zahlreichen Verbindungsschrauben, typischerweise 3-4 Schraubverbindungen pro Verbindungselement, bei der Montage oder Demontage sehr zeitintensiv ist. So müssen die einzelnen Verbindungsschrauben jeweils gesichert werden, wobei die Schraubensicherung aber nur durch ein kontrolliertes Anziehen mit Hilfe eines Drehmomentschlüssels angebracht werden kann. Neben dem Aspekt eines sehr zeitintensiven Sicherns der Verbindungsschrauben werden hierfür in der Regel Spezialwerkzeuge benötigt.
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Auch tritt bei einer unachtsamen Montage der Fehlerfall auf, dass Schrauben verkehrt herum montiert werden und bei einem zusammengesteckten Spline (move-Verbindung) nicht mehr gelöst werden können. Dies ist teilweise bedingt durch ein Platzproblem zwischen Schraubenkopf und Aktuator.
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Weiter nachteilhaft an einer Drahtsicherung mit einem Splint ist, dass die Materialpaarung von Schraubenkopf bzw. Mutter mit dem Draht, der den Splint bildet, korrosionsgefährdet ist. Dies führt ebenfalls zu einer sehr zeitaufwendigen Demontage oder Montage der Sicherung. Darüber hinaus ist der Draht bzw. der Splint nicht wiederverwendbar.
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Nachteilhaft an der Verwendung einer selbstsichernden Mutter bzw. von entsprechenden Gewindeeinsätzen ist das bei Verwendung von solchen Sicherungselementen die Anzahl von Anzieh- und Lösevorgängen begrenzt ist. So stellt sich auch hier die Wartung als zeit- und kostenintensiv heraus, da die Funktion der selbstsichernden Mutter überprüft werden muss oder die Sicherungselemente ausgetauscht werden müssen.
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Darüber hinaus bringt die Verwendung von losen Teilen als Verbindungs- und Sicherungselemente auch immer die Gefahr mit sich, dass diese während des Montagevorgangs unbemerkt verloren gehen können. Um Schaden durch solche etwaige Fremdkörper in angrenzenden bewegten Komponenten zu vermeiden, muss nach Beendigung der Montage immer darauf geachtet werden, dass keine Teile verloren gegangen sind und eventuell in den angrenzenden Komponenten liegen. Insbesondere bei Unsicherheit über ein eventuell verloren gegangenes loses Teil kann dies zu erheblichen Zeitverzögerungen in der Endmontage oder der Wartung führen.
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Darüber hinaus bringen die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zum Verbinden von aneinander angrenzenden Welleneinheiten das Problem mit sich, dass diese nicht in angrenzende Gelenkeinheiten integriert sind, was in der Regel höhere Gewichte und somit höhere Massenträgheitsmomente im Antriebsstrang bewirkt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die oben genannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine schnelle Montage und Demontage einer Transmissionswelle durch eine reduzierte Anzahl an Verbindungs- und Sicherungselementen sowie der hierfür erforderlichen Werkzeuge zu ermöglichen. Darüber hinaus wird vorteilhafter Weise ein höherer Integrationsgrad angestrebt, um das Massenträgheitsmoment bei der Transmission zu verringern, damit sich die erforderlichen Drehmomente bei der Beschleunigung des Antriebssystems reduzieren.
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Dies gelingt mit einer Wellenverbindung, die sämtliche Merkmale aus dem Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Wellenverbindung sind dabei in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
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Eine erfindungsgemäße Wellenverbindung zum lösbaren Koppeln zweier Wellenelemente umfasst dabei ein erstes Verzahnungselement, das drehfest an einem ersten Wellenelement vorgesehen ist, ein zweites Verzahnungselement, das drehfest an einem zweiten Wellenelement vorgesehen ist, ein entlang einer Axialrichtung des ersten Wellenelements bewegbares Verbindungselement, das dazu ausgelegt ist, das erste Verzahnungselement in Axialrichtung festzulegen, es mittels seiner Kontur aufzunehmen und dabei in Axialrichtung des ersten Wellenelements über das erste Verzahnungselement hinauszugehen, und über ein Gewinde mit dem zweiten Verzahnungselement zu verbinden und einen am zweiten Wellenelement befestigten federnden Sicherungsdraht, der in einem entspannten Zustand zumindest abschnittsweise über die radiale Außenkontur des zweiten Verzahnungselements hinausgeht, wobei das erste Verzahnungselement und das zweite Verzahnungselement so zueinander in Eingriff bringbar sind, dass eine Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Wellenelement und dem zweiten Wellenelement erfolgt, das Verbindungselement in seinen Innenumfangsbereich eine Nut aufweist, um bei einem axialen Überstehen über das mit dem zweiten Verzahnungselement in Eingriff stehende erste Verzahnungselement den über die Außenkontur des zweiten Verzahnungselements hinausgehenden Abschnitt des Sicherungsdrahts aufzunehmen, sodass eine axiale Festlegung des Verbindungselements und demnach der beiden Verzahnungselemente zueinander erfolgt.
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Ein Wellenelement kann dabei bspw. ein stangenartiges Gebilde oder ein Ausgleichsgelenk darstellen, welches ein Drehmoment formschlüssig über Klauen oder Zähne (Schubgelenk) bzw. Zapfen in Lagerbuchsen überträgt. Axialkräfte werden ebenfalls übertragen. Um nun zwei Wellenelemente, also bspw. ein Ausgleichsgelenk mit einer Wellenstange zu verbinden, findet die erfindungsgemäße Wellenverbindung ihre Verwendung. Vorteil hierbei ist, dass mit der erfindungsgemäßen Wellenverbindung die volle Funktion einer Verbindung in Bezug auf die Übertragung des Drehmoments und die Axialkraft gewährleistet werden kann.
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So wird ein Drehmoment über den Eingriff des ersten Verzahnungselements mit dem zweiten Verzahnungselement übertragen, wohingegen die Übertragung einer Axialkraft durch das. Herstellen der Schraubverbindung des Verbindungselements mit dem zweiten Wellenelement erfolgt. Die Schraubverbindung wird durch Einbringen des Sicherungsdrahts in die am Innenumfang ausgebildete Nut des Verbindungselements gesichert.
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Bei einer Montage der beiden Wellenelemente wird also zunächst der Eingriff von dem ersten Verzahnungselement und dem zweiten Verzahnungselement hergestellt, sodass eine Drehung eines der beiden Wellenelemente automatisch auch zu einer entsprechenden Drehung des anderen der beiden Wellenelemente führt. Um sicherzustellen, dass eine Axialkraft nicht dazu führt, dass die beiden Verzahnungselemente außer Eingriff gebracht werden, wird das im Bezug auf die Axialrichtung bewegbare Verbindungselement so über die in Eingriff stehenden beiden Verzahnungselemente geführt, dass die am Innenumfang angebrachte Nut des Verbindungselements mit einem an dem anderen Wellenelement abstehenden Sicherungsdraht zusammenwirkt. Dieser Sicherungsdraht steht mit einer gewissen Federkraft in Radialrichtung ab, sodass dieser nach einem Einlegen in die Nut nicht ohne weiteres durch das Aufbringen einer Axialkraft aus dieser herausgleitet. Das Verbindungselement und der Sicherungsdraht sind so an ihrem jeweiligen Wellenelement angeordnet, dass eine axiale Bewegung der beiden Verzahnungselemente zueinander nicht möglich ist, die zu einem Aufgeben des Eingriffs der beiden Bestandteile führen würde. Das Verbindungselement drängt das eine Verzahnungselement zur Beibehaltung der axialen Position und das Gewinde zusammen mit dem Sicherungsdraht das andere Element zur Beibehaltung der entsprechenden axialen Position. Ist also der Sicherungsdraht durch die Aufnahme in der Nut des Verbindungselements axial festgelegt, können auch die beiden Verzahnungselemente nicht außer Eingriff kommen.
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Vorteilhaft hierbei ist, dass keine weiteren losen Teile zur Sicherung der Wellenverbindung erforderlich sind, da der Sicherungsdraht vorteilhafter Weise starr an dem zugehörigen Wellenelement angeordnet ist und das Verbindungselement zwar axial an dem zugehörigen Wellenelement verschieblich ist nicht aber über das axiale Ende des Wellenelements hinausgeschoben werden kann. Es besteht somit keine Gefahr, dass die erfindungsgemäße Wellenverbindung während dem Montagevorgang Teile verliert, die in angrenzenden sich bewegenden Komponenten zu erheblichem Schaden führen könnten.
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Darüber hinaus ist auch kein Spezialwerkzeug zur Montage der Wellenverbindung erforderlich, da das Zusammenfügen der beiden Verzahnungselemente der jeweiligen Wellenelemente sowie der Schraubelemente einfach per Hand durchgeführt werden kann und auch das Einbringen des Sicherungsdrahts in die am Innenumfangsbereich ausgebildete Nut des Verbindungselements kein Spezialwerkzeug fordert.
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Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass bei einer Montage der Wellenverbindung der Sicherungsdraht vorgefertigt in einem komprimierten Zustand vorliegt, der erst dann in seinen unkomprimierten oder unkomprimierteren Zustand überführt wird, wenn das Verbindungselement mit seiner Nut an der entsprechenden Position ist, sodass das radiale Aufweiten des Sicherungsdrahts direkt dazu führt, dass der (gegenüber seinem vorherigen Zustand) entspannte Sicherungsdraht in die für ihn vorgesehene Nut eingebracht wird.
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Nach einer optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sicherungsdraht einen Klemmabschnitt aufweist, mit dem dieser auf einen im Querschnitt kreisförmigen Körper, insbesondere dem zugehörigen Wellenelement, aufsteckbar ist, vorzugsweise wobei der Klemmabschnitt ein Kreisbogen darstellt, der sich über einen Winkelbereich von mindestens 120°, vorzugsweise mindestens 180° und bevorzugterweise mindestens 220° erstreckt.
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Durch das Ausführen des Klemmabschnitts in Form eines Kreisbogens, der mindestens einen Winkelbereich von 180° aufweist, kann er Sicherungsdraht einfach auf das entsprechende Wellenelement aufgesteckt werden. Die Elastizität des Sicherungsdrahts sorgt beim Aufstecken dafür, dass bei einem entsprechend dimensionierten Wellenelement der Sicherungsdraht einfach festgeklemmt werden kann. So kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Innenumfang des durch den Klemmabschnitt definierten Kreisbogens einem entsprechenden Außenumfang des Wellenelements entspricht.
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Dabei kann aber auch vorgesehen sein, dass der Sicherungsdraht mit seinem Klemmabschnitt fest an dem Körper, insbesondere dem zugehörigen Wellenelement, befestigt ist. Eine Drehung des Wellenelements kann demnach auch zu einer entsprechenden Drehung des an dem Wellenelement befestigten Sicherungsdraht führen.
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Weiter kann dabei nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der Sicherungsdraht an den beiden Endbereichen des Klemmabschnitts jeweils eine Biegung aufweist, um vom Klemmabschnitt radial beabstandete Nutschenkel zu erzeugen, die ebenfalls jeweils einen Kreisbogen definieren, der sich vorzugsweise um mehr als 30°, bevorzugterweise mehr als 60° und ganz besonders bevorzugt um mehr als 80° erstreckt.
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Die beiden Endbereiche des Klemmabschnitts des Sicherungsdrahts werden also jeweils nach außen gebogen, bevor wiederum ein Kreisbogen durch entsprechende Abschnitte des Sicherungsdrahts definiert wird, der sich um mehr als 30° erstreckt. Diese Bereiche des Sicherungsdrahts werden als Nutschenkel bezeichnet, da sie dazu ausgebildet sind bei einer entsprechenden Anordnung des Verbindungselements in die an dessen Innenumfang vorgesehene Nut einzugreifen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Biegung an einem jeweiligen Endbereich des Klemmabschnitts eine radial nach außen geführte Biegung ist, die vorzugsweise um 180° verläuft, um nahtlos in einen jeweiligen Nutschenkel überzugehen, wobei vorzugsweise die beiden von dem Klemmabschnitt abgehenden Biegungen gegenläufig zueinander verlaufen.
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Ferner kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass jeder der zwei Endabschnitte des Sicherungsdrahtes eine nach innen hin zum Klemmabschnitt gerichtete Biegung aufweist, wobei die Biegung über mindestens 90°, vorzugsweise mindestens 120° und bevorzugterweise mindestens 180° verläuft. Die beiden Endabschnitte gehen dabei von einem jeweiligen Nutschenkel ab.
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Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass die beiden Biegungen der Endabschnitte des Sicherungsdrahtes über eine Gerade miteinander verbindbar sind, die den Klemmabschnitt des Sicherungsdrahtes nicht schneidet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Sicherungsdraht bei der Montage in einem komprimierten Zustand vorliegen soll, da dies in der Regel dadurch erreicht wird, die beiden hakenförmig nach innen gebogenen Endabschnitte durch eine durch die beiden Endabschnitte verlaufende Spannungsverbindung aufeinander zu zu bewegen. So kann bspw. eine seilartige Verbindung in die beiden hakenförmig ausgestalteten Endabschnitte eingreifen, sodass durch ein Anziehen der Seilverbindung die beiden Endabschnitte einander näherkommen und der Sicherungsdraht insgesamt in einem komprimierten Zustand überführt wird.
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Nach einer Modifikation der vorliegenden Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass der federnde Sicherungsdraht in einem komprimierten Zustand das Einschieben des Sicherungsdrahts in den Innenumfangsbereich des Verbindungselements ermöglicht. So kann dabei vorgesehen sein, dass der radiale Umfang des Sicherungsdrahts in einem komprimierten Zustand so minimiert ist, dass auch bei einer entsprechenden Positionierung der Nut des Verbindungselements ein Eingreifen des Sicherungsdrahts mit der Nut nicht erfolgt. Das Einlegen der Nutschenkel des Sicherungsdrahts in die Nut kann erst nach einem Aufgeben des komprimierten Zustands des Sicherungsdrahts vonstattengehen.
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Nach einer optionalen Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sicherungsdraht spiegelsymmetrisch oder punktsymmetrisch ist und/oder sämtliche Biegeachsen des Sicherungsdrahtes parallel zueinander sind, sodass der Sicherungsdraht in einer Seitenansicht nur durch die Dicke des Sicherungsdrahtes definiert ist.
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Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Dimension der Nut in dem Innenumfangsbereich des Verbindungselements auf die Dicke des dort aufzunehmenden Sicherungsdrahtes abgestimmt ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bei einer Rotation des durch den Klemmabschnitt des Sicherungsdrahts aufgenommenen Wellenelements eine entsprechende Rotation des Sicherungsdrahts erfolgt, so dass dann entsprechende Reibungskräfte zwischen dem Sicherungsdraht, bzw. deren Nutschenkel, und der Nut des Verbindungselements maximiert werden. Die Reibung trägt dann dazu bei, dass es nicht zu einem überführen eines jeweiligen Nutschenkels in dessen komprimierten Zustand kommen, sondern eine gegenteilige Bewegung, also eine radiale Aufweitung erzeugt wird. Dies sichert die Wellenverbindung zusätzlich gegen ein losdrehendes Moment.
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Nach einer Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sicherungsdraht durch den Eingriff in die Nut des Verbindungselements dazu dient, das Losdrehen des über ein Gewinde verbundenen Verbindungselements und somit eine axiale Bewegung der beiden Verzahnungselemente zueinander zu verhindern, um das zweite Verzahnungselement in Eingriff mit dem ersten Verzahnungselement zu halten.
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Weiter kann nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass das Verbindungselement eine haubenartige Ausgestaltung aufweist, die über eine Ausnehmung zum Durchführen des ersten Wellenelements verfügt, welche aber nicht ausreichend dimensioniert ist, um das erste Verzahnungselement durchzuführen, sodass bei einem Klemmen mit dem Sicherungsdraht eine Axialkraft zum Halten des ersten Verzahnungselements im Eingriff mit dem zweiten Verzahnungselement ausübbar ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die an der Innenumfangsfläche des Verbindungselements vorgesehene Nut zum Aufnehmen des Sicherungsdrahts eine Form aufweist, die einem Abschnitt des Sicherungsdrahts in seinem in der Nut eingefügten Zustand entspricht.
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Legt sich also der Nutschenkel des Sicherungsdrahts in die an der Innenumfangsfläche des Verbindungselements vorgesehene Nut, wird über einen Kreisbogen ein durchgängiger Kontakt zwischen dem Abschnitt des Sicherungsdrahts und der Nut hergestellt.
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Weiter kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die in dem Verbindungselement verlaufende Nut von radialen Durchbrechungen des Verbindungselements unterteilt wird, um eine Demontage mittels einer durch die Durchbrechungen hindurch wirkenden Krafteinwirkung zur Komprimierung des Sicherungsdrahts zu vereinfachen.
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So kann also vorgesehen sein, dass die Nut nicht durchgängig an einer Innenumfangsfläche des Verbindungselements ausgebildet ist, sondern von mindestens einer in Radialrichtung verlaufender Durchbrechungen des Verbindungselements unterbrochen ist. Diese Durchbrechung ermöglicht die einfache Demontage einer erfindungsgemäßen Wellenverbindung, da somit der in der Nut liegende Abschnitt des Sicherungsdrahts durch eine durch die Durchbrechungen hindurch erfolgende Krafteinwirkung radial nach innen gebogen werden kann, sodass der Sicherungsdraht außer Eingriff mit der Nut bringbar ist. Ist dies erfolgt, kann eine axiale Verschiebung des Verbindungselements gegenüber dem Sicherungsdraht erfolgen, wodurch eine leichte Demontage gewährleistet ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Hochauftriebssystem eines Luftfahrzeugs mit einer Wellenverbindung nach einer der vorhergehend diskutierten Varianten.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Luftfahrzeug mit einem Hochauftriebssystem nach dem vorhergehenden Aspekt oder einer Wellenverbindung nach einer der vorhergehenden Varianten
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:
- 1 a: eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Wellenverbindung,
- 1b: eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Wellenverbindung bei der ein Wellenelement ein Ausgleichsgelenk ist,
- 2a-d: mehrere Perspektivansichten während einer Montage der erfindungsgemäßen Wellenverbindung, und
- 3: eine Draufsicht auf einen Sicherungsdraht, der in die Nut des Verbindungselements eingefügt ist.
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1a zeigt eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Wellenverbindung 1, in der die unterschiedlichen Wellenelemente 2, 3 noch nicht miteinander in Verbindung gebracht sind. Man erkennt das erste Wellenelement 2, an dessen axialer Stirnseite ein erstes Verzahnungselement 4 vorgesehen ist. Dieses erste Verzahnungselement 4 kann mit einem zweiten Verzahnungselement 5, das an dem zweiten Wellenelement 3 an dessen axialer Stirnseite vorgesehen ist, in Eingriff gebracht werden. Sind die beiden Verzahnungselemente 4, 5 miteinander in Eingriff gebracht, so kann ein Drehmoment über die beiden miteinander verbundenen Wellenelemente 2, 3 übertragen werden.
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Darüber hinaus erkennt man, dass das zweite Wellenelement 3 einen Sicherungsdraht 7 aufweist, der in seinem entspannten Zustand über die radiale Außenkontur eines Abschnitts des zweiten Wellenelements 3 hinausreicht. An dem ersten Wellenelement 2 ist darüber hinaus ein in Axialrichtung bewegbares Verbindungselement 6 vorgesehen, das bspw. die Form einer Haube aufweist, bei der durch eine mittige Ausnehmung das Wellenelement 2 hindurchführbar ist. Das Wellenelement 3 weist ein Gewinde an der Außenkontur auf, wohingegen Verbindungselement 6 ein Gewinde in der Innenkontur aufweist.
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Das Verbindungselement 6 weist darüber hinaus eine an seinem Innenumfang angeordnete Nut auf, die dazu geeignet ist, einen Bestandteil des Sicherungsdrahts 7 (nämlich die Nutschenkel 11) aufzunehmen, um die beiden miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungselemente 4, 5 axial festzulegen.
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1b zeigt dabei eine weitere Umsetzung der vorliegenden Erfindung, wobei das zweite Wellenelement 3 mit einem Ausgleichsgelenk 8 versehen ist, sodass die Übertragung des Drehmoments mithilfe der Wellenverbindung nicht nur entlang einer geradlinig verlaufenden Strecke erfolgen kann.
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Die 2a) bis d) zeigen die unterschiedlichen Schritte bei einer Montage der erfindungsgemäßen Wellenverbindung 1. Dabei wird die Wellenverbindung 1 ohne Werkzeug handfest (also auch ohne ein definiertes Anzugsmoment) montiert. Dies beschleunigt die Montage, da auf ein eventuelles Drehmoment nicht geachtet werden muss. Ein Sicherungselement in Form einer Nut-Sicherungsdraht-Verbindung sichert die Wellenverbindung gegen Losdrehen und verhindert somit das Auftrennen der Wellenverbindung. Dabei kann vorgesehen sein, dass die hierfür erforderlichen Bauteile in vormontierten Baugruppen zur Montage geliefert werden.
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2a) zeigt dabei die unterschiedlichen Komponenten der Wellenverbindung 1 kurz bevor diese in Verbindung miteinander gebracht werden.
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2b) zeigt nun die Wellenverbindung 1 in einem Zustand, in dem das erste Verzahnungselement 4 und das zweite Verzahnungselement 5 axial so aufeinander zu bewegt worden sind, dass sich die beiden Verzahnungselemente 4, 5 in Eingriff miteinander befinden. Eine rotatorische Bewegung des ersten bzw. des zweiten Wellenelements 2, 3 würde demnach bereits zu einer entsprechenden rotatorischen Bewegung des anderen Wellenelements 3, 2 führen. Problematisch hierbei wäre lediglich eine Bewegung in Axialrichtung, da diese unmittelbar zu einer Trennung der derzeit in Eingriff befindlichen Verzahnungselemente 4, 5 führen würde.
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2c) zeigt nun einen weiteren Schritt in der Montage der Wellenverbindung 1. Man erkennt, dass das in Axialrichtung bewegliche Verbindungselement 6 über die beiden in Eingriff stehenden Verzahnungselemente 4, 5 geschoben wurde und dabei das erste Wellenelement 2 axial in Richtung zweites Wellenelement 3 drängt. Bei genauer Betrachtung der 2c) erkennt man, dass der Sicherungsdraht 7 an seinen beiden Endabschnitten aufeinander zu bewegt ist, was bspw. durch eine (nicht dargestellte) lösbare Verbindung der beiden Endabschnitte umgesetzt sein kann. Dadurch lässt sich das Verbindungselement 6 ohne Widerstand an die gewünschte Axialposition verschieben und kommt dabei auch nicht in Kontakt mit dem in einem entspannten Zustand normalerweise radial über die Außenkontur hinausragenden Sicherungsdrahts 7. Wurde das Verbindungselement 6 an die dafür vorgesehene Axialposition geschoben, kann das Element, das die Komprimierung des Sicherungsdrahts 7 an den Endabschnitten bewirkt, entfernt oder getrennt werden, was zu einer Aufweitung des Sicherungsdrahts 7 bzw. der entsprechenden Abschnitte des Sicherungsdrahts 7 führt. Die so radial aufgeweiteten Abschnitte des Sicherungsdrahts 7 werden dadurch in die an einer Innenumfangsfläche vorgesehene Nut 9 eingeführt.
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Dies ist in 2d) ersichtlich, in der man erkennt, dass die äußeren Bestandteile des Sicherungsdrahts 7 nun in der dafür vorgesehenen Nut 9 des Verbindungselements 6 eingefügt sind. Möchte man nun das Verbindungselement 6 von dem zweiten Wellenelement 3 in Axialrichtung wegbewegen, so wird dies dadurch verhindert, dass der Sicherungsdraht 7 eine entsprechende Bewegung des Verbindungselements 6 blockiert.
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Der in den 2a) bis d) dargestellte Montagevorgang kann auch wieder umgekehrt werden, indem die beiden Endabschnitte des Sicherungsdrahts 7 mechanisch aufeinanderzubewegt werden, bspw. mithilfe einer Zange oder dergleichen. Dies führt dann dazu, dass die entsprechenden Abschnitte des Sicherungsdrahts 7 aus der Nut 9 des Verbindungselements 6 heraus bewegt werden, sodass das Verbindungselement 6 nicht mehr in Axialrichtung festgelegt ist. Es kann dann ganz normal weg von dem zweiten Wellenelement 3 in Axialrichtung bewegt werden, sodass die Wellenverbindung 1 geöffnet worden ist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der Sicherungsdraht Bestandteil einer vormontierten Baugruppe des Ausgleichsgelenks 8 ist und vor einer erst Montage temporär fixiert in einem komprimierten Zustand vorliegt.
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3 zeigt eine beispielhafte Ausführung der Geometrie des Sicherungsdrahts 7. Der Sicherungsdraht ist dabei so ausgeführt, dass ein einfacher Bruch an einer der drei markierten Stellen (in 3 benannt: Pos. 1, Pos. 2 und Pos. 3) nicht zum Verlust der Wellenverbindung (bzw. der axialen Festlegung) führt. Die Funktionen des axialen Festlegens des Verbindungselements 6 wird auch dann noch erreicht, wenn an einer der in 3 gekennzeichneten Positionen ein Bruch in dem Sicherungsdraht 7 erfolgen sollte.
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Man erkennt, dass der Sicherungsdraht 7 einen Klemmabschnitt 10 aufweist, der im wesentlichen die Form eines Kreisbogens nachvollzieht und einen entsprechend ausgeformten Abschnitt des zweiten Wellenelements 3 aufnimmt. An den jeweiligen Enden des Klemmabschnitts 10 liegt eine nach außen gerichtete Biegung vor, die dann nahtlos in einen jeweiligen Nutschenkel 11 übergeht. Der Nutschenkel 11 liegt in der Nut 9 des Verbindungselements 6 und verhindert eine Bewegung des Verbindungselements 6 in Axialrichtung. Die Endabschnitte 12 des Sicherungsdrahts 7 weisen nach innen gebogene gekrümmte hakenförmige Bestandteile auf, die eine temporäre Fixierung des Sicherungsdrahts 7 in einem komprimierten Zustand ermöglichen. Bspw. kann in die beiden hakenförmig ausgestalteten Endabschnitte 12 des Sicherungsdrahts 7 eine Fixierung eingefädelt werden, die nach erfolgreicher Ausrichtung des Verbindungselements 6 an der entsprechenden Axialposition aufgetrennt wird, sodass es zu einem entspannen des Sicherungsdrahts 7 kommt und die jeweiligen Nutschenkel 11 des Sicherungsdrahts 7 in die Nut 9 des Verbindungselements 6 hineinbewegt werden.
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Ferner erkennt man im Bereich der vollumfänglich verlaufenden Nut 9 mehrere Durchbrüche 13, die ein Einwirken einer Kraft auf den Sicherungsdraht von außerhalb des Verbindungselements 6 ermöglichen. Dadurch wird die Demontage der Wellenverbindung 1 vereinfacht, da durch das Einwirken einer Kraft von außen, die radial nach innen gerichtet ist, der Nutschenkel 11 außer Eingriff mit dem Verbindungselement 6 bzw. der darin vorgesehenen Nut 9 gebracht werden kann, sodass das Verbindungselement 6 in Axialrichtung verschoben und damit die Wellenverbindung 1 geöffnet werden kann.
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Darüber hinaus ist hervorzuheben, dass durch die spezielle Form des Sicherungsdraht des 7 zusätzliche, selbstverstärkende Sperrungseffekte gegen ein lockerndes Verdrehen des Verbindungselements 6 generiert werden. Bei einem losdrehenden Moment wird der Sicherungsdraht 7 über Reibung zwischen dem Sicherungsdraht 7 (bzw. den Nutschenkel 11) und der Nut 9 des Verbindungselements 6 aufgeweitet, wie durch die entsprechenden in schwarzer Farbe dargelegten Pfeile in 3 grafisch dargestellt ist. Dadurch entsteht eine zusätzliche Klemmkraft, die die Reibkraft erhöht und ein Weiterdrehen des Verbindungselements 6 durch ein selbsthemmendes System aktiv verhindert. Dieses Prinzip ermöglicht die effektive Sicherung der Wellenelemente 2, 3 auf eine besonders einfache Art und Weise.
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Vorteilhaft an der Erfindung ist insbesondere, dass nur ein Minimum an Verbindungs- und Sicherungselementen bei der Montage bzw. der Demontage erforderlich ist. Ferner gibt es keine losen Sicherung- oder Verbindungsteile bei der Endmontage, sodass auch keine Verlustgefahr dieser besteht. Die Montage bzw. Demontage ist ohne Werkzeug möglich. Montagezeiten werden durch die werkzeuglose Umsetzung gegenüber etablierten technischen Verbindungslösungen signifikant reduziert. Weiter ist die Forderung nach einer redundanten Sicherung nur mit einem einzigen Sicherungselement, dem Sicherungsdraht 7 erfüllt, da ein singulärer Bruch im Sicherungsdraht nicht zum Funktionsverlust führt. Zudem ist eine einfache optische Kontrolle über die Funktionalität der Sicherung möglich, da diese einfach anhand der Betrachtung des Sicherungsdrahts 7 durchgeführt werden kann. Die Montage kann diesbezüglich auch beschleunigt werden, da abgeschlossene Baugruppen auf vormontiert angeliefert werden können. Darüber hinaus sind die verschiedenen Einheiten der Verbindung vollintegriert, sodass sich eine reduzierte Massenträgheit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Umsetzungen ergibt.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Wellenverbindung
- 2
- erstes Wellenelement
- 3
- zweites Wellenelement
- 4
- erstes Verzahnungselement
- 5
- zweites Verzahnungselement
- 6
- Verbindungselement
- 7
- Sicherungsdraht
- 8
- Ausgleichselement
- 9
- Nut
- 10
- Klemmabschnitt
- 11
- Nutschenkel
- 12
- Endabschnitt
- 13
- Durchbrechung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 10036426 B2 [0003]
- WO 2018167013 A1 [0003]
