DE2816908C2

DE2816908C2 - Formschlüssig gesicherte Achsbolzenverbindung

Info

Publication number: DE2816908C2
Application number: DE2816908A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 8012 Ottobrunn Mautz; Erhard Dipl.-Ing. Rumpler; Alois Dipl.-Ing. 8011 Putzbrunn Schwarz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-04-19
Filing date: 1978-04-19
Publication date: 1982-02-25
Also published as: FR2423671A1; IT7921753A0; IT1111593B; GB2019483A; DE2816908A1; GB2019483B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine formschlüssig gesicherte Achsbolzenverbindung für einen an zwei kr »axial auf Abstand gehaltenen Lagerbuchsen auswechselbar abgestützten Achsbolzen, der von der einen Lagerbuchse her in entsprechende Paßbohrungen der Lagerbüchsen einsteckbar und an diesen mit Hilfe einer

2Ί Schraubverbindung mit zugeordneter formschlüssiger Sicherung axial unverschiebbar festgespannt ist.

Bei bekannten Achsbolzenverbindungen dieser Art ist der Achsbolzen iin Durchsteckbolzen, der von der einen Lagerbuchse her axial in die Paßbohrungen eingeschoben und an seinem über die andere Lagerbuchse vorstehenden, freien Gewindeabschnitt durch eine Kronenmutter gesichert wird. Bei einem Ausfall des Achsbolzens unter Last können solche Achsbolzenverbindungen die auftretenden Kräfte nicht mehr

!5 übertragen und brechen auseinander, und das Auswechseln des Achsbolzens ist zeitraubend und umständlich und erfordert eine überhöhte Sorgfalt, da die Verbindung in mehrere Einzelteile zerlegt werden muß und z. B. bei Verwendung in einem Hubschrauber-Steuergestange die Gefahr besteht, daß die ! osteile oder die zum Auswechseln des Achsbolzens benötigten Werkzeuge versehentlich in das unterhalb des Steuergestänges liegende Roiorgetriebe fallen, was eine Demontage des gesamten Getriebes notwendig macht, um den Fremdkörper wieder zu entfernen. Ein weiterer, vor allem bei den beengten Einbauverhältnissen von Hubschrauber Steuergestängen gravierender Nachteil liegt darin, daß beide Lagerbuchsen, nämlich die eine zum Losschrauben der Kronenmutter und die andere zum Ausbau des Durchsteckboi/.ens, von außen frei zugänglich sein müssen.

Ferner sind formschlüssig gesicherte Achsbolzenverbindungen bekannt, bei denen der Achsbolzen über einen Gewindeabschnitt unmittelbar mi· einer der Lagerbuchsen verschraubt und an dieser durch eine formschlüssige, lösbare Sicherungseinrichtung drehfest verriegelt wird. Auch eine solche Achsbolzenverbindung wird jedoch bei einem Ausfall des Achsbolzens ebenfalls wieder funktionsunfähig und muß zum Auswechseln des Achsbolzens in mehrere Losteile zerlegt werden. Nachteilig ist weiterhin, daß der Achsbolzen beim Verschraüben in den Paßbohrungen der Lagerbuchsen gedreht werden muß.

Schließlich sind ungesicherte Drehgelenke bekannt (DE^PS 3 47 864 Und DE^GMS 19 95 785), bei denen der Achsbolzen durch einen in einer zentralen Längsböhrung des Aciisbolzens drehbar angeordneten zusätzli* chen Gewindebolzen an den Lagerbuchsen festge*

spannt wird, wobei der Gewindebolzen von der gleichen Lagerbuchse her wie der Achsbolzen einführbar ist und an seinem in die andere Lagerbuchse reichenden oder über diese vorstehenden Gewindeabschnitt, der einen kleineren Durchmesser als der Achsbolzen aufweist, mit einer Gegen- oder Spannmutter verschraubt wird. Derartige ungesicherte Achsbolzenverbindungen, die sich unter der Wirkung von Vibrationen ungewollt lockern können, sind nicht Gegenstand der Erfindung. Sie sind außerdem trotz fehlender Formschlußsicherung ebenfalls wieder nur mit Hilfe von Werkzeugen und mit dem Risiko auszuwechseln, daß einzelne Losteile, etwa die Spannmutter, an der der Einbauseite gegenüberliegenden Lagerbuchse verlorengehen, wenn die Achsbolzenverbindung nicht voii beiden Lagerbuchsen aus zugänglich ist und mit großer Sorgfalt ausgebaut wird.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine formschlüssig gesicherte Achsbolzenverbindung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie von einer Lagerbuchse her ohne Drehung des Achsbolzens in den zugehörigen Paßbohrungen in einfacher und sicherei Weise auszuwechseln ist. ohne daß sie sich an der anderen, bei beengten Einbauverhältnif en meist nicht zugänglichen Lagerbuchse in einzelne, verlierbare Losteile zerlegen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Achsbolzenverbindung der beanspruchten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Achsbolzens ein in einer zentralen Längsbohrung des Achsbolzens drehbar angeordneter, von der einen Lagerbuchse her einsetzbarer und über einen Gewindeabschnitt mit einer der Lagerbuchsen verschraubbarer Sicherungsbolzen und als formschlüssige Sicherungseinrichtung eine lösbare, drehfeste Verriegelung zwischen dem Sicherungsbolzen und der einen Lagerbuchse vorgesehen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Achsbolzenverbindung wird infolge der unmittelbaren Verschraubung und formschlüssigen Sicherung des Sicherungsbolzens an den Lagerbuchsen erreicht, daß sich die gesamte Achsbolzen-nordnung von einer Seite der Lagerbuchsen aus entsichern und losschrauben läßt und zumindest im Bereich der anderen, zumeist nicht zuganglichen Lagerbuchse vollkommen losteilfrei ausgebildet ist. mit dem besonderen Effekt, daß sich durch den Sicherungsbolzen zugleich auf äußerst einfache Weise eine Fail-Safe-Konstruktion erzielen I. ßt. wenn dieser gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung durchgehend von der einen in die andere Lagerbuchse verläuft und einen zweiten, bei einem Ausfall des Achsbolzens selbsttätig Tagfesten Lastpfad bildet. In diesem Fall emptiehlt es sich, daß der Sicherungsbolzen im wesenlichen die gleiche Lastfestigkeil wie der Achsbclzen, jedoch eine geringere Steifigkeit als dieser aufweist.

In besonders zweckmäßiger Weise ist der Achsbolzen im Bereich des einen Bolzenendes zwischen einem dem Gewindeabschnitt benachbarten Bund des Sicherungsbolzens und einer entsprechenden Radialwand der mit dem Sicherungsbolzen verschraubten Lagerbuchse axial unverschiebbar festgespannt, wodurch sichergestellt wird, daß die aus der Einspannung resultierenden Kräfte hur im Bereich der Endabschnitte des Achsbolzens bzwdes Sicherungsbolzens wirksam sind und die übrigen, unter äußerer Belastung beanspruchten Bolzenabschnit* te von den Einspannkräften nicht beaufschlagt werden.

Zwar ist es möglich, den Sicherungsbolzen mit der gleichen Lagerbuchse Ti'· verschrauben, über die auch

der Ein- und Ausbau der Bolzenanordnung erfolgt, jedoch muß dann der Gewindeabschnitt des Sicherungsbolzens einen größeren Durchmesser als der Achsbolzen haben. Im Hinblick auf eine platzsparende Bauweise ist daher in zweckmäßiger, selbständig nicht erfinderischer Ausgestaltung der Gewindeabschnitt des Sichetungsbolzens an dem in die andere Lagerbuchse reichenden, freien Endabschnitt des Sicherungsbolzen ausgebildet und weist einen kleineren Durchmesser als der Achsbolzen auf.

In besonders bevorzugter Weise ist als formschlüssige Sicherungseinrichtung eine auf dem Sicherungsbolzen drehfest und verschieblich angeordnete, aus der mit der einen Lagerbuchse formschlüssig zusammenwirkenden Sicherungslage entgegen der Kraft einer Feder axial in die Freigabestellung zurückschiebbare Sicherungsmuffe vorgesehen. Dies garantiert eine selbsttätig wirksame Verriegelung des Sicherungsbolzens an der einen Lagerbuchse und gestattet gleichzeitig ein müheloses Sichern bzw. Entsichern und Los- und Festschrauben der Bolzenanordnung in Einhandbedienung und ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen, Πιλ dem besonderen Vorteil, daß diese Sicherungseinrichcung keinerlei Losteile besitzt, aie beim Auswechseln des Achsbolzens verlorengehen können. Um den PIatzbedar^f der Sicherungseinnchtung kleinzuhalten und die manuelle Betätigung weiter zu erleichtern, ist in diesem Fall die Sicherungsmuffe zweckmäßigerweise als den Sicherungsbolzen an seinem über die eine Lagerbuchse vorstehenden Endabschnitt teleskopartig umschließendes, von Hand verdreh- und zurückschiebbares Griffelement ausgebildet, und um in baulich einfacher Weise für den Sicherungsbolzen eine Vielzahl von gesicherten Einstellpositionen je Umdrehung zu erreichen, sind als Verriegelungseleriente vorzugsweise einander zugekehrte, in der Sicherungslage ineinandergreifende Verzahnungen an der Sicherungsmuffe und der einen Lagerbuchse angeordnet.

Ein besonders einfaches, problemloses Auswechseln des Achsbolzens wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß der Achsbolzen, der Sicherungsbolzen und die an diesem angeordnete Sicherungseinrichtung eine beim Ein- und Ausbau des Achsbolzens nicht zerlegte, integrale Baueinheit bilden, so daß der gesamte, aus den beiden Bolzen, der Sicherungsmuffe und de zwischen dieser und dem Sicherungsbolzen w'-ksamer Feder bestehende Teilzusammenbau bei einer Erneuerung des Achsbolzens unzerlegt ausgetauscht werden kann. Zur Sicherung der Schraubverbindung zusätzlich zu der formschlüssigen Verriegelung des Sicherungsbolzens kann es sich schließlich empfehlen, an der mit dem Sicherungsbolzen vsrschraubten Lagerbuchse einen mit dem Gewindeabschnitt des Sicherungsbolzens reibschlüssig zusammenwirKenden Sicherungsring zu befes;igen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eine ^ Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, die eine Achsbolzenverbindung nach der Erfindung — teilweise im Schnitt — darstellt.

Die gezeigte A "hsbolzenverbindung 2 liegt im Zuge eines Steuergestänges z. B. eines Hubschraubers zwischen der Anschlußgabel 4 der einen und dem Anschlußkopf 6 der anderen Steuerstand und" enthält als Hauptbestandteile zwei fest mit der Anschlußgabel 4 verbundene, z. B. verpreßle Lagerbuchsen 8, 10 mit koaxial züeinaiidei ausgerichteten Paßbohrungen 12 bzw. 14, einen in diesen sitzenden Achsbolzen 16, an dem der Anschlußkopf 6 über ein teilkugelförmiges

Zwischenstück 18 allseitig begrenzt schwenkbar gelagert ist, sowie einen eine zentrale Längsbohrung 20 des Achsbolzens 16 durchgreifenden Sicherungsbolzen 22, der an seinem über die eine Lagerbuchse 8 vorstehenden, freien Endabschnitt 24 eine Sicherungsmuffe 26 trägt, die an dem Endabschnitt 24 bzw. einem an diesem befestigten, z.B. vernieteten Slützring 28 axial veischieblich geführt, mit dem Sicherungsbolzen 22 jedoch über Abflachungen 30 drehfest verbunden ist und durch eine in einer ringförmigen Aussparung 32 der Sicherungsmuffe 26 zwischen dieser und dem Stülzring 28 wirksame Druckfeder 34 in Richtung der einen Lagerbuchse 8 vorgespannt wird.

An seinem der Sicherungsmuffe 26 gegenüberliegenden, in die andere Lagerbuchse 10 reichenden Ende ist der Sicherungsbolzen 22 über einen Gewindeabschnitt 36 mit einer zur Paßbohrung 14 koaxialen, gegenüber dieser jedoch verengten Gewindebohrung 38 der sndcrcn Lagerbuchse !Q verschrsub'.. Zur reibschlüssigen Sicherung dieser Schraubverbindung dient ein im Bereich der Gewindebohrung 38 angeordneter Kunststoff-, z. B. Polyamidring 40.

Mit dem Achsbolzen 16 wirkt der Sicherungsbolzen 22 über einen Bund 42 zusammen, der an dem mit dem Gewindeabschnitt 36 versehenen Ende des Sicherungsbolzens 22 ausgebildet ist und in einem erweiterten Endabschnitt 44 der Längsbohrung 20 des Achsbolzens 16 sitzL Beim Festschrauben des Sicherungsbolzens 22 trifft der Bund 42 auf einen im erweiterten Bohrungsabschnitt 44 des Achsbolzens 16 befestigten Anschlag in Form eines Sperrings 46. wodurch der Achsbolzen 16 unter Anlage des Bolzenendes 48 an einer zwischen der Paßbohrung 14 und der Gewindebohrung 38 verlaufenden Radialwand 50 axial unverschiebbar an der anderen Lagerbuchse 10 festgespannt wird. Die Einspannkräfte sind somit nur im Bereich der zweiten Lagerbuchse 10 und an den Endabschnitten des Achsbolzens 16 bzw. des Sicherungsbolzens 22 wirksam, während die Bolzen 16. 22 über den größeren Teil ihrer Länge und vor allem auch in den zwischen den Lagerbuchsen 8, 10 verlaufenden Bereichen von den Einspannkräften nicht belastet werden. Da sich der Sicherungsbolzen 22 in der Längsbohrung 20 des Achsbolzens 16 relativ zu diesem drehen kann, muß der Achsbolzen 16 beim Verschrauben des Sicherungsbolzens 22 mit der Gewindebohrung 38 nicht in den Paßbohrungen 12,14 gedreht werden.

Zusätzlich zur axial unverschiebbaren Befestigung des Achsbolzens 16 an den Lagerbuchsen 8, 10 bewirkt der Sicherungsbolzen 22 auch eine Fail-Safe-Bauweise. Zu diesem Zweck hat der Sicherungsbolzen 22 etwa die gleiche LastfestioJceit wie der Achsbolzen 16 und bildet bei einem Ausfall, z. B. einem Bruch des Achsbolzens 16. einen zweiten Lastpfad zwischen der Anschlußgabel 4 und dem Anschlußkopf 6. Damit der Sicherungsbolzen 22 erst bei einem Ausfall des Achsbolzens 16 wirksam wird, hat er eine geringere Steifigkeit als dieser und/oder ist im mittleren Teil der Längsbohrung 20 von verringertem Durchmesser, so daß dort ein enger, in der Zeichnung stark übertrieben dargestellter Ringspalt 52

zwischen der Längsbohrung 20 und dem Sicherungsbolzen 22 vorhanden ist.

Zur fofmschlüssigen, drehfesten Verriegelung des Sicherungsbolzens 22 ist die Sicherungsmuffe 26 an ihrem der einen Lagerbüchse 8 zugekehrten Ende mit einer Reihe von axial gerichteten Rechteckzähnen 54 versehen, die in der Sicherungslage in einen entsprechenden Zahnkranz 56 der Lagerbuchse 8 eingreifen. Zur Demontage wird die Sicherungsmuffe 26 entgegen der Kraft der Druckfeder 34 von Hand auf dem Endabschnitt 24 des Sicherungsbolzen* 22 axial zurückgeschoben, bis die Zähne 54 von dem Zahnkranz 56 freikommen, woraufhin die Verschraubung 36, 38 durch manuelles Verdrehen der Sicherungsmuffe 26 gelöst wird. Nunmehr läßt sich die gesamte, aus Achsbolzen 16. Sicherungsbolzen 22, Sicherungsmuffe 26, Stützring 28 und Druckfeder 34 bestehende Baugruppe unzerlegt über die Lagerbuchse 8 im Sinne der Zeichnung nach rechts herausziehen. Im ausgebauten Zustand dieser Baugruppe kann dann etwa der Achsbolzen 16 oder der Sicherungsbolzen 22 nach der Demontage des Stützrings 28 und des Sprengrings 46 ausgewechselt werden. Zur leichteren manuellen Betätigung ist die Sicherungsmuffe 26 an ihrem Außenumfang wulstförmig verdickt und geriffelt.

Der Einbau erfolgt in umgekehrter Weise, indem die gesamte Baugruppe 16, 22, 26, 28, 34 von der einen LagerHMchse 8 aus eingeschoben und durch Drehung der Sicherungsmuffe 26 der Gewindeabschnilt 36 in der Gewindebohrung 38 festgeschraubt wird, bis der Bund 42 auf den Sprengring 46 auftrifft und den Achsbolzen 16 mit seinem vorderen Ende 4ft an der Radialwand 50 der Lagerbuchse 10 zur Anlage bringt. Nach dem Loslassen der Sicherungsmuffe 26 kommen die Zähne 54 mit den Zähnen 56 in Eingriff, und der Sicherungsbolzen 22 ist formschlüssig gegen ein Losdrehen der Schraubverbindung 36,38 gesichert. Wenn die Zähne 54 nicht fluchtend zu den Zähnen 56 ausgerichtet sind und daher die Sicherungsmuffe 26 nach dem Loslassen unter der Federwirkung nicht selbsttätig in die Sicherungslage zurückkehrt, so läßt sich dieser Zustand einer nicht-ordnungsgemäßen Verriegelung durch einfache Sichtkontrolle feststellen. In diesem Fall braucht der Bedienungsmann die Sicherungsmuffe 26 und somit den Sicherungsbolzen 22 jedoch nur langsam weiterzudrehen, bis die nächstliegende gesicherte Einstellposition erreicht ist und die Sicherungsmuffe 26 unter der Federwirkung selbsttätig in die Sicherungslage gebracht wird. Selbst wenn er dies unterläßt, kann sich der Sicherungsbolzen 22 während des Betriebs keinesfalls weiter als bis zur nächstliegenden gesicherten F'nstellposition verdrehen, da dann die Sicherungsmuffe 26 durch die Feder 34 formschlüssig mil der einen Lagerbuchse 8 verriegelt wird. Durch eine entsprechend große Anzahl Von gleichförmig in Umfangsrichtüng verteilten Zähnen 54,56 kann der Drehwinkel zwischen benachbarten gesicherten Einstellpositionen des Sicherungsbolzens 22 sehr klein gehalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Formschlüssig gesicherte Achsbolzenverbindung für einen an zwei koaxial auf Abstand gehaltenen Lagerbuchsen auswechselbar abgestützten Achsbolzen, der von der einen Lagerbuchse her in entsprechende Paßbohrungen der Lagerbuchsen einsteckbar und an diesen mit Hilfe einer Schraubverbindung mit zugeordneter formschlüssiger Sicherung axial unverschiebbar festgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Achsbolzens (16) ein in einer zentralen Längsbohrung (20) des Achsbolzens drehbar angeordneter, von der einen Lagerbuchse (8) her einsetzbarer und über einen Gewindeabschnitt (36) mit einer der Lagerbuchsen (10) verschraubbarer Sicherungsbolzen (22) und als formschlüssige Sicherungseinrichtung eine lösbare, drehfeste Verriegelung (26,34,54,56) zwischen dem Sicherungsbolzen (22) und der einen Lagerbuchse (8) vorgesehen sind.

2. Acbi'bolzenverbindung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsbolzen (22) durchgehend von der einen (8) in die andere (10) Lagerbuchse verläuft und einen zweiten, bei einem Ausfall des Achsbolzens (16) selbständig iragfesten Lastpfad bildet

3. Achsbolzenverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsbolzen (22) im wesentlichen die gleiche Lastfestigkeit wie der Achsbolzen (16), jedoch eine geringere Steifigkeit als dieser aufweist.

4. Achsbo'zenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsbclzen (16) im BereLn des einen Bolzenendes (48) zwischen einem dr.m Gev/indeabschnitt (36) benachbarten Bund (42) des Si, .lerungsbolzens (22) und einer entsprechenden Radialwand (50) der mit dem Sicherungsbolzen verschraubten Lagerbuchse (10) axial unverschiebbar arretiert ist.

5. Achsbolzenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt (36) des Sicherungsbolzens (22) einen kleineren Durchmesser als der Achsbolten (16) aufweist und an dem in die andere Lagerbuchse (10) reichenden freien Endabschnitt des Sicherungsbolzens ausgebildet ist.

6. Achsbolzenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nls formschlüssige Sicherungseinrichtung (26, 34,54) eine auf dem Sicherungsbolzen (22) drehfest und verschieblich angeordnete, aus der mit der einen Lagerbuchse (8) formschlüssig zusammenwirkenden Sicherungslage entgegen der Kraft einer Feder (34) axial in die Freigabestellung zurückschiebbare Sicherungsmuffe (26) vorgesehen ist.

7 Achsbolzenverbindung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmuffe (26) als den Sicherungsbolzen (22) an seinem über die eine Lagerbuchse (8) vorstehenden Endabschnitt (24) teleskopartig umschließendes, von Hand verdreh- und zurückschiebbares Griffelement ausgebildet ist,

8, Achsbolzenverbindung nach Anspruch 6 öder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Verriegelungseie.* mente einander zugekehrte, in der Sicherungslage ineinandergreifende Verzahnungen (54, 56) art der Sicherungsmuffe (26) und der einen Lagerbuchse (8) ingeordnet sind.

9. Achsbolzenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsbolzen (16), der Sicherungsbolzen (22) und die an diesem angeordnete Sicherungseinrichtung (26, 34, 54) eine beim Ein- und Ausbau des Achsbolzens nicht zerlegte, integrale Baueinheit bilden.

10. Achsbolzenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an der mit dem Sicherungsbolzen (22) verscuraubten Lagerbuchse (i0) befestigten, mit dem Gewindeabschnitt (36) reibschlüssig zusammenwirkenden Sicherungsring (40) zur zusätzlichen Sicherung der Schraubverbindung (36,38).