DE19506616C2

DE19506616C2 - Vorrichtung zur Befestigung eines Übertragungshebels an einem Wellenende

Info

Publication number: DE19506616C2
Application number: DE1995106616
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Selzer; Manfred Keller
Original assignee: Selzer Fertigungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Selzer Fertigungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2015-02-25
Also published as: DE19506616A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Befestigung eines Übertragungshebels an einem Wellenende entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Fahrzeugbau und auch im Maschinenbau sind häufig Übertra gungshebel od. dgl. an Wellenenden spielfrei und in zur Übertra gung von Drehmomenten geeigneter Weise zu befestigen, wobei die Befestigung regelmäßig ohne Beschädigung der beteiligten Ele mente der Vorrichtung lösbar sein soll. In vielen Fällen er folgt die Befestigung in der Achsrichtung der Welle, indem der Übertragungshebel od. dgl. in mindestens partiellem Formschluß auf das Wellenende axial aufgesteckt und durch in axialer Rich tung schraubbare Gewindeelemente der Vorrichtung unter Zwi schenlage von Sicherungsscheiben od. dgl. lösbar befestigt wird.

Bei diesen herkömmlichen Befestigungsvorrichtungen muß jedoch das Wellenende so gut zugänglich sein, daß der Übertragungshe bel od. dgl. von der Seite her auf das Wellenende aufgesteckt werden kann, wobei noch genügend Raum vorhanden sein muß, um anschliessend den Gewindeeingriff zwischen den Gewindeelementen herbeizuführen und auch den Werkzeugangriff an das ein- oder aufzuschraubende Gewindeelement zu ermöglichen. Ein ausreichen der Montageraum ist jedoch nicht immer vorhanden. Beispiels weise innerhalb des Gehäuses der inneren Schaltung von Kraft fahrzeuggetrieben sind die Raumverhältnisse im Interesse klei ner Bauabmessungen so beschränkt, daß keine der bekannten Vor richtungen zur Befestigung eines Übertragungshebels an einem Wellenende geeignet erscheint, eine sichere Befestigung bei einer der Serienfertigung angepaßten kurzen Montagezeit zu ermöglichen.

Bei einer bekannten Naben/Wellen-Verbindung (Diekhöner, G.: Sy stematische Lösungsfindung mit Konstruktionskatalogen, VDI-Z 120 (1978) Nr. 8-April (II), Seite 354, Bild 3, P3-Polygon) sind Nabenausnehmung und das zugeordnete Wellenende überein stimmend polygonal, und zwar etwa dreieckig ausgebildet und greifen formschlüssig miteinander ein. Das Wellenende muß je doch im Kraftschluß in die Nabenausnehmung gepreßt werden, wenn keine axiale Verschiebbarkeit bei Spielpassung gewünscht wird. Spannelemente zur Befestigung der Nabe an dem Wellenende sind nicht vorgesehen. Auch diese bekannte Naben/Wellen-Verbindung ist daher für eine Montage bzw. Demontage unter den vorstehend geschilderten räumlichen Verhältnissen ungeeignet.

Entsprechendes gilt für eine weitere bekannte Wellen/Naben anordnung (GB-PS 1 548 246), bei welcher ebenfalls zwischen einer Welle und einer Nabenbohrung ein als wünschenswert bezeichneter leichter Preßsitz vorgesehen sein kann. Zur axialen Sicherung kann eine radial angeordnete Feststell schraube an einem beliebigen Ort der Nabe vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung bereitzustellen, welche auch bei beengten Raumverhältnissen eine schnelle und sichere Montage bzw. Demontage ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Vorrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor und sind nachstehend eben falls näher erläutert.

Gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Befestigung eines Übertragungshebels an einem Wellenende,

1. 1.1 bei welcher der Übertragungshebel (5) und das Wellenende (4) in axialer Richtung zusammengeschoben sind,
2. 1.2 dabei zur Übertragung von Drehmomenten formschlüssig mit einander eingreifen und
3. 1.3 durch Spannelemente ohne Axial- und ohne Drehspiel anein ander befestigt sind,
mit dem Kennzeichen,
4. 1.4 daß das Wellenende (4) mit zwei gegenüberliegenden, achs parallelen und ebenen Flächen (15) versehen ist, die im Wellenquerschnitt betrachtet in einem spitzen Winkel zu einander gerichtet sind,
5. 1.5 daß der Übertragungshebel (5) eine dem Wellenende (4) kom plementäre umfänglich umschlossene Ausnehmung (7) mit ebenfalls zwei gegenüberliegenden, achsparallelen und ebenen Flächen (8) aufweist, die in einem mit dem spitzen Winkel am Wellenende (4) übereinstimmenden spitzen Winkel zueinander ausgerichtet sind,
6. 1.6 daß die Ausnehmung (7) im Übertragungshebel (5) in Rich tung der Winkelhalbierenden des spitzen Winkels gegenüber dem Wellenende (4) Montagespiel aufweist, und
7. 1.7 daß eine Gewindeschraube (13) als Spannelement vorgesehen ist, die in Richtung der Winkelhalbierenden in eine im Übertragungshebel (5) angebrachte, bis zur Ausnehmung (7) durchgehende entsprechende Gewindebohrung (12) eingreift und mit ihrem Ende an das Wellenende (4) angreift, derart,
8. 1.8 daß nach dem Anziehen der Gewindeschraube (13) die ebenen Flächen (8) der Ausnehmung (7) fest gegen die ebenen Flä chen (15) des Wellenendes (4) unter Aufhebung des Spiels zwischen dem Übertragungshebel (5) und dem Wellenende (4) gepreßt sind.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist die im Querschnitt etwa V-förmige Winkelpositionierung der ebenen Flächen am Wellenende und in der Ausnehmung des Übertragungshe bels, wodurch beim Anziehen der in Richtung der winkelhalbie renden wirksamen Gewindeschraube ein sehr guter flächiger Form schluß zwischen Wellenende und Übertragungshebel erzielt wird, der die sichere Übertragung auch hoher Dreh- oder Stellmomente gewährleistet. Diese feste Verbindung zwischen Wellenende und Übertragungshebel wird erreicht, ohne daß in Richtung der Wel lenachse Schraubelemente eingeführt und durch seitlichen Werk zeugangriff betätigt werden müssen. Die benachbarte Gehäusewand des die Welle lagernden Gehäuses kann daher in unmittelbarer Nähe zum Wellenende verlaufen, weil ein Gehäuseraum ausreicht, der die Einführung des Übertragungshebels senkrecht zur Wel lenachse ermöglicht, worauf das Wellenende in die Ausnehmung des Übertragungshebels eingeschoben werden kann. Hierbei er laubt das in Querrichtung zunächst vorhandene Spiel zwischen der Ausnehmung und dem Wellenende ein "blindes" Zusammenschie ben von Übertragungshebel und Wellenende, wenn die ebenen Flä chen der Ausnehmung etwa mit den ebenen Flächen des Wellenendes fluchten. Der Werkzeugangriff an die Gewindeschraube erfolgt praktisch senkrecht zum Wellenende, also von einer leicht zu gänglichen Gehäuseseite her.

Die Winkeltoleranzen der beiden spitzen Winkel zwischen den ebenen Flächen der Ausnehmung und denjenigen des Wellenendes sind vorteilhaft entsprechend Anspruch 2 gewählt. Auf diese Weise kommt es beim Anziehen der Gewindeschraube zu einer ela stischen Verformung des das Wellenende in Form einer ringförmig geschlossenen Nabe umfänglich umgebenden Wandteils des Übertra gungshebels, bis die beiden spitzen Winkel im Betrag überein stimmen, d. h. bis die komplementären ebenen Flächenpaare flä chig zur Anlage gelangt sind.

Zweckmäßig besitzt der Übertragungshebel entsprechend Anspruch 3 eine Nabe, in welcher die Gewindebohrung auf die dort angege bene Weise so angeordnet ist, daß sie gegenüber dem Übertra gungshebelkörper bezüglich der Wellenachse einen Winkelversatz aufweist. Auf diese Weise wird die Zugänglichkeit der Gewinde schraube nicht durch den Übertragungshebelkörper beeinträch tigt. Der Nabenansatz verlängert die Gewindebohrung und ermög licht für die Gewindeschraube im Interesse einer sicheren Befe stigung des Übertragungshebels an dem Wellenende ein hohes An zugsdrehmoment.

Für eine definierte axiale Befestigungslage des Übertragungshe bels an der Welle bzw. am Wellenende ist es von Vorteil, wenn das Zusammenschieben dieser Teile bei der Montage durch An schläge begrenzt ist. Im Anspruch 4 sind Anschlagflächen am Wellenende und entsprechende Gegenflächen an dem Übertragungs hebel bzw. im Bereich der Ausnehmung des Übertragungshebels an gegeben, die nicht nur eine definierte Befestigungslage ermög lichen, sondern auch eine glatt durchgehende zylindrische Aus bildung der Welle gestatten, so daß die Verschiebung der Welle in ihrer Lagerbohrung im Gehäuse bei der Montage der Vorrich tung nicht behindert ist.

Das Ende der Gewindeschraube greift zweckmäßig entsprechend An spruch 5 mit einer konischen Spitze in eine entsprechend koni sche Vertiefung des Wellenendes selbstzentrierend ein. Wenn hierbei die jeweiligen axialen Abstände zwischen der konischen Spitze und den abgeschrägten Gegenflächen der Ausnehmung und der konischen Vertiefung zu den abgeschrägten Anschlagflächen des Wellenendes entsprechend Anspruch 6 ausgeführt sind, er folgt beim Anziehen der Gewindeschraube infolge der selbstzen trierenden Wirkung der Konusflächen eine vorteilhafte feste An pressung der Gegenflächen an die zugeordneten Anschlagflächen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht auf die Vorrichtung, eingebaut in ein schematisch und abgebrochen dargestelltes Gehäuse einer Schaltgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2 die Schnittansicht entsprechend der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 die Querschnittsansicht entsprechend der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 die Schnittansicht des Übertragungshebels ent sprechend der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 die Vorderansicht des Übertragungshebels,

Fig. 6 die Schnittansicht entsprechend der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Wellenendes,

Fig. 8 die Draufsicht auf das Wellenende,

Fig. 9 eine der Fig. 4 ähnliche Schnittansicht des Übertragungshebels bei montiertem Wellenende gemäß Fig. 7,

Fig. 10 die Vorderansicht der montierten Vorrichtung gemäß Fig. 9 und

Fig. 11 die Schnittansicht entsprechend der Linie XI-XI in Fig. 10.

Aus den Fig. 1 bis 3 geht die Vorrichtung in ihrer Einbaulage innerhalb eines Gehäuses 1 hervor, das durch einen Gehäuse deckel 2 geschlossen ist. Im Gehäuse 1 ist eine Welle 3 axial unverschiebbar, aber für Getriebeschaltbewegungen um ihre Achse drehbar bzw. schwenkbar gelagert. An einem innerhalb des Gehäu ses 1 befindlichen Wellenende 4 ist auf noch zu beschreibende Weise ein Übertragungshebel 5 mittels einer mit ihm einteiligen Nabe 6 ohne Axial- und ohne Drehspiel befestigt. Die Fig. 1 und 2 verdeutlichen den engen Einbauraum innerhalb des Gehäuses 1, der für die Montage des Übertragungshebels 5 am Wellenende 4 zur Verfügung steht. Die Kraftflußrichtung bei dieser Anordnung geht über die angetriebene Welle 3 zu dem dadurch zu Schwenkbe wegungen veranlaßten Übertragungshebel 5, jedoch kann mit der Vorrichtung auch eine umgekehrte Kraftflußrichtung realisiert werden.

Wie die Fig. 4 bis 6 verdeutlichen, ist in der Nabe 6 des Über tragungshebels 5 eine auf besondere Weise gestaltete Ausnehmung 7 längs der Nabenachse angeordnet. Die durch die Nabe 6 umfäng lich ringförmig umschlossene Ausnehmung 7 weist in symmetri scher Anordnung zwei gegenüberliegende, achsparallele und ebene Flächen 8 auf, die in einem spitzen Winkel von beispielsweise 45° zueinander gerichtet sind. Die Winkelhalbierende des spit zen Winkels ist für die beiden ebenen Flächen 8 die Symmetrie achse. Soweit die Ausnehmung 7 nicht von den beiden Flächen 8 begrenzt wird, ist sie im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Die Flächen 8 enden innerhalb der Ausnehmung 7 an Kanten 9, wie aus Fig. 4 hervorgeht. An die Kanten 9 schließen ebene nach außen gerichtete abgeschrägte Flächen an, die praktisch bis zur Zylinderwand der Ausnehmung 7 reichen und als Gegenflächen 10 auf noch zu beschreibende Weise an Anschlagflächen des Wellen endes 4 wegbegrenzend anschlagen.

Wie beispielsweise die Fig. 4 und 5 kenntlich machen, weist die Nabe 6 einen radial gerichteten Ansatz 11 auf, durch welchen senkrecht zur Nabenachse eine bis zur Ausnehmung 7 durchgehende Gewindebohrung 12 geführt ist. In der Blickrichtung der Fig. 5 betrachtet, stimmt die Mittelachse der Gewindebohrung 12 mit der Winkelhalbierenden des spitzen Winkels zwischen den beiden ebenen Flächen 8 überein. In die Gewindebohrung 12 ist eine vorzugsweise selbstsichernde Gewindeschraube 13 eingeschraubt.

Das innere Ende der Gewindeschraube ist ein abgestumpfter Konus 14.

Zur Erläuterung des Wellenendes 4 der Welle 3 wird nunmehr auf die Fig. 7 und 8 Bezug genommen. Wie daraus hervorgeht, befin den sich am Wellenende 4 ebenfalls zwei gegenüberliegende, achsparallele und ebene Flächen 15, die den ebenen Flächen 8 der Ausnehmung 7 im Übertragungshebel 5 entsprechen und in einem spitzen Winkel zueinander gerichtet sind, der mit dem spitzen Winkel zwischen den Flächen 8 übereinstimmt, d. h. bei spielsweise ebenfalls 45° beträgt. Die achsparallelen ebenen Flächen 15 enden an Kanten 16, an die sich abgeschrägte An schlagflächen 17 anschließen, die nach außen durch die Zylin derfläche der Welle 3 begrenzt sind. Mit Ausnahme der ebenen Flächen 15 und natürlich der Anschlagflächen 17 ist die Welle 3 über das Wellenende 4 durchgehend mit gleichbleibendem Durch messer zylindrisch ausgebildet.

Wie Fig. 5 verdeutlicht, ist die Winkelhalbierende des von den beiden ebenen Flächen 8 gebildeten spitzen Winkels ebenso wie die Mittelachse der Gewindebohrung 12 quer zum Übertragungs hebel 5 gerichtet, im gezeigten Beispiel senkrecht dazu. Am äußeren Ende des Übertragungshebels 5 ist ein Kugelkopf 18 angebracht, der zum Angriff an ein anderes nicht gezeigtes Ele ment der Schaltungsanordnung dient.

Beim Zusammenbau der Vorrichtung wird der Übertragungshebel 5 mit seiner Nabe 6 in den dafür vorgesehenen Raum des Gehäuses 1 eingeführt, und die Welle 3 wird durch ihre Lagerbohrung einge schoben, bis ihr Wellenende 4 der damit komplementären Ausneh mung 7 des Übertragungshebels 5 gegenübersteht. Das Einführen des Wellenendes 4 in die Ausnehmung 7 kann durch eine Anphasung 19 des Wellenendes 4 erleichtert werden. Werden das Wellenende 4 und der Übertragungshebel 5 durch zueinander gerichtete Rela tivbewegung zusammengeschoben, so endet die Schiebebewegung durch Anschlag der Gegenflächen 10 an die Anschlagflächen 17. Diese Situation ist in den Fig. 9 bis 11 dargestellt. Zu beach ten ist, daß zwischen dem Wellenende 4 und dem Übertragungshe bel 5 bzw. der Ausnehmung 7 ein gewisses radiales Bewegungs spiel vorhanden ist, welches die Einführung des Wellenendes 4 in die Ausnehmung 7 erleichtert. Ein entsprechendes Bewegungs spiel in Richtung der beschriebenen Winkelhalbierenden ist daher auch zwischen den ebenen Flächen 8 der Ausnehmung 7 und den zugeordneten ebenen Flächen 15 des Wellenendes 4 vorhanden. Dieses ist in Fig. 10 angedeutet. Wird nun die Gewindeschraube 13 angezogen, so greift ihr Konus 14 selbstzentrierend in eine entsprechende konische Vertiefung 20 des Wellenendes 4 ein. Beim Anziehen der Gewindeschraube 13 werden die ebenen Flächen 8 der Ausnehmung 7 unter Aufhebung des Bewegungsspiels fest gegen die ebenen Flächen 15 des Wellenendes 4 gepreßt.

Die Winkeltoleranzen der beiden übereinstimmenden spitzen Win kel zwischen den Flächen 8 und den Flächen 15 werden so ge wählt, daß der spitze Winkel der ebenen Flächen 8 der Ausneh mung 7 etwas größer als der spitze Winkel der ebenen Flächen 15 des Wellenendes 4 ist. In der Praxis reicht es aus, wenn der spitze Winkel zwischen den ebenen Flächen 8 der Ausnehmung 7 zwischen 45,0° und 45,5° beträgt, während der spitze Winkel zwischen den ebenen Flächen 15 des Wellenendes 4 zwischen 44,5° und 45° beträgt. Falls nicht die beiden spitzen Winkel exakt übereinstimmend 45° betragen, sondern falls die beschriebene Winkeldifferenz vorhanden ist, so sorgt ein Anziehen der Gewin deschraube 13 dafür, daß sich die Nabe 6 des Übertragungshebels 5 elastisch verformt, bis die ebenen Flächen 8 der Ausnehmung 7 den ebenen Flächen 15 des Wellenendes 4 fest und flächig ange preßt sind.

Um beim Anziehen der Gewindeschraube 13 auch ein festes Anpres sen der Gegenflächen 10 in der Ausnehmung 7 gegen die Anschlag flächen 17 des Wellenendes 4 zu erreichen, kann die Anordnung so getroffen werden, daß der axiale Abstand a der Mitte des konischen Endes der Gewindeschraube 13 von den abgeschrägten Gegenflächen 10 bzw. den Kanten 9 (Fig. 4) etwas größer ist als der axiale Abstand b der Mitte der konischen Vertiefung 20 des Wellenendes 4 von den abgeschrägten Anschlagflächen 17 bzw. den Kanten 16 des Wellenendes 4 (Fig. 7). Aufgrund dieser geringen Maßabweichung führt der selbstzentrierende Eingriff zwischen dem Konus 14 und der konischen Vertiefung 20 dazu, daß der Übertragungshebel 5 und das Wellenende 4 beim Anziehen der Gewindeschraube 13 im Sinne einer Anpressung der Flächen 10 und 17 geringfügig zueinander verlagert werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Befestigung eines Übertragungshebels an einem Wellenende,

1. 1.1 bei welcher der Übertragungshebel (5) und das Wellenende (4) in axialer Richtung zusammengeschoben sind,
2. 1.2 dabei zur Übertragung von Drehmomenten formschlüssig mit einander eingreifen und
3. 1.3 durch Spannelemente ohne Axial- und ohne Drehspiel anein ander befestigt sind,

dadurch gekennzeichnet,

1. 1.4 daß das Wellenende (4) mit zwei gegenüberliegenden, achs parallelen und ebenen Flächen (15) versehen ist, die im Wellenquerschnitt betrachtet in einem spitzen Winkel zu einander gerichtet sind,
2. 1.5 daß der Übertragungshebel (S) eine dem Wellenende (4) kom plementäre umfänglich umschlossene Ausnehmung (7) mit ebenfalls zwei gegenüberliegenden, achsparallelen und ebenen Flächen (8) aufweist, die in einem mit dem spitzen Winkel am Wellenende (4) übereinstimmenden spitzen Winkel zueinander ausgerichtet sind,
3. 1.6 daß die Ausnehmung (7) im Übertragungshebel (5) in Rich tung der Winkelhalbierenden des spitzen Winkels gegenüber dem Wellenende (4) Montagespiel aufweist, und
4. 1.7 daß eine Gewindeschraube (13) als Spannelement vorgesehen ist, die in Richtung der Winkelhalbierenden in eine im Übertragungshebel (5) angebrachte, bis zur Ausnehmung (7) durchgehende entsprechende Gewindebohrung (12) eingreift und mit ihrem Ende an das Wellenende (4) angreift, derart,
5. 1.8 daß nach dem Anziehen der Gewindeschraube (13) die ebenen Flächen (8) der Ausnehmung (7) fest gegen die ebenen Flä chen (15) des Wellenendes (4) unter Aufhebung des Spiels zwischen dem Übertragungshebel (5) und dem Wellenende (4) gepreßt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeltoleranzen der beiden übereinstimmenden spitzen Win kel zwischen den ebenen Flächen (15) des Wellenendes (4) und den ebenen Flächen (8) der Ausnehmung (7) des Übertragungshe bels (5) so gewählt sind, daß der spitze Winkel der ebenen Flä chen (8) der Ausnehmung (7) etwas größer als der spitze Winkel der ebenen Flächen (15) des Wellenendes (4) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Ausnehmung (7) in einer Nabe (6) des Übertragungs hebels (5) angeordnet ist, wobei die Winkelhalbierende des spitzen Winkels der ebenen Flächen (8) der Ausnehmung (7) ebenso wie die Gewindebohrung (12) quer zum Übertragungshebel (5) gerichtet sind, wobei die Nabe (6) an der Stelle der Gewin debohrung (12) einen diese Gewindebohrung (12) verlängernden Ansatz (11) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die ebenen Flächen (15) des Wellenendes (4) an abgeschrägten Anschlagflächen (17) der zugehörigen Welle (3) enden, denen entsprechend abgeschrägte Gegenflächen (10) der Ausnehmung (7) zugeordnet sind, an welchen Gegenflächen (10) die ebenen Flächen (8) der Ausnehmung (7) enden, wobei die Welle (3) mit Ausnahme der ebenen Flächen (15) am Wellenende (4) und der abgeschrägten Anschlagflächen (17) durchgehend mit gleichbleibendem Durchmesser zylindrisch ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Ende der Gewindeschraube (13) konisch (14) und zum selbstzentrierenden Eingriff in eine entsprechende konische Vertiefung (20) des Wellenendes (4) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand (a) der Mitte des konischen Endes (14) der Gewindeschraube (13) von den abgeschrägten Gegenflächen (10) der Ausnehmung (7) etwas größer ist als der axiale Abstand (b) der Mitte der konischen Vertiefung (20) des Wellenendes (4) von den abgeschrägten Anschlagflächen (17) des Wellenendes.