DE3912919A1 - Verdrehsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrehsicherung zwischen einem Bol­ zen, Achse oder ähnlichem und ihrer Lagerung, in der der Bolzen axial durch den Durchgang durch das Lager verhindernde Glieder gesichert ist und der Bolzen ebenso wie die Lagerung die form­ schlüssige Abstützung von Drehmomenten um die Lager-/Bolzenachse gestattet.

Die gleichzeitige lösbare und zuverlässige Sicherung gegen Ver­ drehen und axiale Schubbewegung ist grundsätzlich bekannt, jedoch mit den üblichen Mitteln nur unter großen Kosten und Bauraumauf­ wand möglich. Deshalb wurde in D-OS 28 15 328 eine Lösung für die­ ses Problem vorgeschlagen, bei der eine Welle mit einem Lüfterrad drehsteif verbunden wird. Hier wird in einem Bauteil ein Aufnah­ meraum für einen Haltestift vorgesehen, der aus zwei Abschnitten besteht, von denen der erste Abschnitt eine Nut auf der Fläche der Nabe bildet, welche Nut durch die Achse hindurchläuft und senkrecht zu dieser angeordnet ist, von der ein zweiter Abschnitt des Aufnahmeraumes senkrecht zur Achse des ersten Abschnittes verläuft und einen Vorsprung trägt, und daß der Haltestift, der mit den Aufnahmeräumen der Welle und des Bauteils zusammenwirkt, im wesentlichen die Form eines "L" aufweist, wobei einer der Arme so geformt ist, daß er mit dem Vorsprung zusammenwirkt und wobei der andere Arm, der den quer zur Welle verlaufenden Aufnahmeraum durchdringt und mit der auf der Fläche der Nabe vorgesehenen Nut zusammenwirkt, geradlinig ausgebildet ist.

Diese Lösung ist nur sehr aufwendig im Einzelfall herzustellen und für Großserien gedacht. Zur Erlangung der Bauraumvorteile muß der Aufnahmeraum für die Sicherung in eines der zu verbindenden Bauteile eingeformt werden. Damit wird dieser Lösung für ihre An­ wendung enge Grenzen gesetzt.

In D-OS 27 35 100 wird eine Axialsicherung mit Feststellung gegen Mitnahme durch die Drehbewegung des zu sichernden Teiles be­ schrieben. Die Feststellung wird durch formschlüssige Drehmomen­ tenabstützung nach Federkraftanpressung auf der Welle erreicht, die gleichzeitig den axialen Weg einschränkt. Die Axialsicherung wird kraftschlüssig in radialer Richtung gesichert. Die hierzu vorgesehenen Federstahlstanzteile sind preisgünstig erstellbar. Durch die in radialer Richtung kraftschlüssige Sicherung ist die­ se Lösung nur für stehende Wellen sicher.

In D-OS 25 53 392 ist ebenfalls eine Axialsicherung aus einem Fe­ derstanzteil beschrieben. Hier wird die axiale Festlegung über eine Ringnut in der Welle gewährleistet, in der sich die Axialsi­ cherung abstützt. Es ist eine mechanische Sicherung gegen radia­ les Abziehen vorgesehen, deren einer Teil die Welle umfaßt, wäh­ rend ein anderer Teil sich auf dem Gabelkopf abstützt und zusätz­ lich die Axialsicherung zum Gabelkopf drehsteif hält, während die Welle sich sowohl im Gabelkopf als auch in der Axialsicherung frei drehen kann.

Die vorgenannten Axialsicherungen sind einfache, preisgünstige und vielfältig auch für Kleinserien einsetzbare Bauteile. In der vorliegenden Form sind sie reine Axialsicherungen und können im besten Fall sich selbst gegen Mitdrehen festlegen.

Diese formschlüssigen Axialsicherungen werden für diesen Einsatz­ fall sehr günstig quer zur Bolzenachse eingebaut. Sie haben aber aufgrund ihrer Konstruktion Bewegungsfreiheitsgrade um Achsen senkrecht zur Bolzenachse.

Dies ist jedoch für eine Übertragung von Drehmomenten nachteilig, da hier durch große Lagetoleranzen der Verdrehsicherung zu den gegeneinander abzustützenden Teilen auftreten können mit der Fol­ ge großer Biegehebelarme in den Drehmoment-Abstützungen. Die dar­ aus sich ergebenden Biegemomente erfordern entsprechend kräftige Abmessungen der Verdrehsicherung. Auch die übrigen Materialstär­ ken müssen den mit den Abmessungen wachsenden Biegebeanspruchun­ gen aus den Stützkräften des Drehmomentes angepaßt werden. Nur aufwendige, schwere und Bauraum beanspruchende Verdrehsicherungen lassen sich auf dieser Grundlage schaffen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Verdrehsicherung zu schaf­ fen, die einfache und preiswerte Herstellung mit zuverlässiger Wirkung und einfachstem Aufbau durch Aufstecken verbindet. Hierzu ist es vor allem notwendig, die schädlichen Einflüsse des Axial­ spiels in jeder derartigen Bolzenlagerung und des Drehspiels um Achsen lotrecht zur Bolzenachse auszuschalten. Die axiale Si­ cherung soll bei einem Ausfall der Verdrehsicherung erhalten bleiben und diese auch nicht im Aufwand oder Einbau belasten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Verdrehsicherung kraft-und/oder formschlüssig an der Lagerung und/oder Bolzensicherung führt und schwenkfest zur La­ ger-/Bolzenachse an mindestens eines dieser Glieder anlegt und an deren Drehmomentenabstützung und/oder mit ihnen verbundenen Tei­ len radial zur Lager-/Bolzenachse festlegt.

Für eine günstige Einleitung des Drehmomentes in die Verdrehsi­ cherung an deren nicht festanliegende Seite ist es günstig, daß die Drehmomentenabstützung zum Bolzen/Lager an ihrer nicht axial festgelegten Seite über eine sich selbst frei axial einstellende Abstützung mit tangentialer Stützkrafteinleitung bezogen auf die Bolzen-/Lagerachse erfolgt.

Sehr kostengünstig und einfach zu handhabende Lösungen bieten sich an, wenn die Verdrehsicherung und die Kraftschlußerzeugung zusammengefaßt sind. Hierzu kann vorgesehen sein, daß die kraft­ schlüssige Anlage der Verdrehsicherung an die Lagerung/Bolzensi­ cherung von einem mit der Verdrehsicherung fest verbundenen oder angeformten Federglied erzeugt wird.

Ein besonders günstiger und einfacher Einbau ergibt sich, wenn vorgesehen ist, daß sich die Kraftschlußkraft an der Axiallage­ rung des Bolzens abstützt.

Es läßt sich dann die Verdrehsicherung wie eine Unterlegscheibe aufstecken und der axiale Ausgleich aller Fertigungstoleranzen durch den Federweg der Kraftschlußerzeugung vornehmen. Der Einbau der Bolzensicherung spannt die kraftschlüssige Abstützung und legt diese gleichzeitig radial und axial fest.

Eine besonders kostengünstige Lösung sieht vor, daß der Kraft­ schluß durch Federwirkung des Verbindungsgliedes zwischen den beiden Drehmomentabstützungen am Lager und Bolzen erzeugt wird.

Für einfache Einsatzfälle ohne Sicherheitsanforderung kann es zu­ lässig sein, daß die lösbare Axialsicherung ein angeformtes oder fest verbundenen Glied der Verdrehsicherung ist.

In Abb. 1 wird der Bolzen (1) gegenüber der Lagerung (2) durch die Verdrehsicherung (3) festgehalten. Die Verdrehsicherung (3) ist mit einem angeformten Federglied (4) versehen, das eine An­ preßkraft gegen die Stirnfläche (5) der Lagerung (2) erzeugt und dadurch die Verdrehsicherung (3) beim Schwenken um Achsen lot­ recht zur Bolzenachse (6) kraftschlüssig festlegt. Dadurch wer­ den die Abstützglieder (7) nur gering auf Biegung durch die Ab­ stützkräfte für das Drehmoment beansprucht. Sie können außerdem sehr kurz gehalten werden, da dadurch jedes Spiel in der Lage der Verdrehsicherung (3) zur Stirnfläche (5) der Lagerung (2) ausge­ schlossen wird. Die Federkraft stützt sich auf die Axialsicherung (8) als Gegenlager ab. Gleichzeitig dient die Axialsicherung (8) zur Drehmomenteinleitung in den Bolzen (1). Die Verdrehsicherung (3) hat vier die Axialsicherung (8) umschließende innere Abstütz­ glieder (9). Diese können aufgrund ihrer einen Schlitz bildenden Ausgestaltung axiales Spiel zwischen der Axialsicherung (1) und der Lagerung (2) ausgleichen. Die Stützkräfte werden als Schub­ kräfte in die Verdrehsicherung (3) eingeleitet.

Aus dem Zusammenwirken der äußeren (7) und inneren (9) Abstütz­ glieder mit der Axialsicherung (8) und der Lagerung (2) ergibt sich eine allseitige Festlegung der Verdrehsicherung (3) in Bezug auf die Bolzenachse (6). Die äußeren Stützglieder (7) haben bei der Führung gegen die Bolzenachse (6) Vorrang gegenüber den inne­ ren (9), um innere Zugkräfte zu vermeiden, die bei einer Doppel­ zentrierung entstehen könnten. Dazu wird die innere Abstützung (9) soweit von dem Bolzen (1) vorgesehen, daß eine Doppelzentrie­ rung nicht auftreten kann. Zur Erhöhung der Federweichheit des Federgliedes (4) ist der Bereich der Anformstelle als Welle (11) geformt. Zur Einleitung der Verformungskraft in diese Welle (11) ist an dem Hebel (12) eine Umbiegung (13) zur Versteifung vorge­ sehen, um die Festigkeitsminderung aus dem Ausschnitt (14) auszu­ gleichen. Bei einem Ausfall der Verdrehsicherung (3) bleibt die Wirkung der Axialsicherung (8) erhalten.

In Abb. 2 ist eine Lösung gezeigt, bei der die Verdrehsicherung (3) am Lager (2) in die Ausklinkung (15) eingreift. Dadurch kann gegenüber der vorstehend geschilderten Lösung die Biegebeanspru­ chung weiter abgesenkt werden, da auch lagerseitig eine fast reine Schubbeanspruchung in die Stützarme eingeleitet wird. Dies ergibt eine sehr drehsteife Lösung. Der Kraftschluß wird hier über das Verbindungsglied (16) zwischen den beiden Drehmoment-Abstüt­ zungen (7 a, 9 a) erzeugt. Es kann mit einer derartigen Konstrukti­ on nur geringes Axialspiel ausgeglichen werden.

In Abb. 3 wird eine Verdrehsicherung (3 b) dargestellt, bei der der Kraftschluß von der Tellerfeder (17) über die Unterleg­ scheibe (18) und die Axialsicherung (8 b), hier eine Spannhülse, getrennt auf der anderen Seite der Lagerung (2) aufgebracht wird. Der Bolzen (1) hat als feste Axialsicherung einen angepreßten Kopf (19). Dieser liegt mit den angeflächten Seiten (20) dreh­ steif zwischen den hierzu parallelen Schenkeln (21) der Verdreh­ sicherung (3 b) und sichert gleichzeitig mit seinen kreisförmigen Kopfteilen (22) die Verdrehsicherung (3 b) axial unter dem Andruck der Tellerfeder (17).

Für sehr hohe Drehmomente kann durch beidseitigen Einsatz derar­ tiger Verdrehsicherungen (3, 3 a, 3 b) eine wesentliche Vergröße­ rung des übertragbaren Drehmoments erreicht wird.

In diesem Fall wird durch die Verdrehsicherung die Reibstelle zwischen Bolzen (1) und Schlagmesser (23) festgelegt und das in der Regel teuere, die Lagerung tragende Teil gegen Verschleiß ge­ sichert.

In Abb. 4 wird eine formschlüssige Festlegung der Verdrehsiche­ rung (3 c) an der Stirnfläche (5) der Lagerung (2) gezeigt. Die äußeren Abstützglieder (7) umfassen die Lagerung (2) und sichern dadurch die Verdrehsicherung (3 c) in einer Achse radial gegenüber dem Bolzen (1). Die Axialsicherung (8) blockiert durch ihren Ein­ griff zwischen den inneren Abstützgliedern (9 c) die andere Achse. Der Bolzen (1) kann sich bei dieser Lösung axial innerhalb seines Spiels (24) frei gegenüber seiner Drehmomentenabstützung und dem Lager bewegen.

In Abb. 5 ist eine Verdrehsicherung (3 d) in Form eines Drahtbie­ geteils dargestellt. Im Unterschied zu den obigen Lösungen ist hier die Verdrehsicherung (3 d) gleichzeitig Axialsicherung (8 d). In der Lagerung (2) ist zur Drehmomenten-Abstützung eine Ausklin­ gung (15 d) vorgesehen. In diese Ausklinkung (15 d) greift die Ab­ winklung (25) des Verbindungsgliedes (26) zur Axialsiche­ rung (8 d). Die zweite Abwinklung (27) setzt sich im Bügel (28) fort, der wieder auf der Lagerung (2) endet. Der Bügel (28) wirkt zusammen mit der Abwinklung (27) und der Verbindung (26) als Fe­ derglied und wird beim Einbau gespannt. Durch die Federkraftsi­ cherung wirkt die Abwinklung (27) in der Ausklinkung (15 d) als Radial- und Drehsicherung.

Die Verbindung (26) wurde wellenförmig ausgebildet mit einem An­ lagepunkt (29) auf dem Bolzen (1). Erzeugt das Drehmoment im we­ sentlichen Druckkräfte in der Verbindung (26), so entstehen trotz der Welle nur geringe Biegemomente in der Verbindung (26). Bei Drehmomenten, die Zugkräfte in der Verbindung (26) erzeugen, legt sich die Verbindung (26) im Anlagepunkt (29) auf dem Bolzen (1) an und verkürzt dadurch den wirksamen Biegehebelarm gegenüber ei­ ner geraden Verbindung (26). Es können dadurch höhere Drehmomente abgestützt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Drahtverformung am Eintritt in das Loch (30) günstig beeinflußt wird.

In Abb. 6 ist eine Verdrehsicherung (3 e) in sehr kurzer Bauweise dargestellt. Es wurde besonderer Wert darauf gelegt, die Drehmo­ mente mit kurzem Hebelarm hart im Bolzenloch (30) abzustützen. Dazu wird von der angeformten Axialsicherung (8 e) rechtwinklig die Verbindung (26 e) abgebogen und in der Ausnehmung (31) über die Abwinklung (27 e) abgestützt. Eine Verbindung (32) stützt das Gegenmoment über die zweite Abwinklung (34) in der Ausnehmung (33) ab. Die Radialsicherung wird hier über ein angeformtes Glied (35) kraftschlüssig mit der Axialsicherung (8 e) sichergestellt.

Claims (7)

1. Verdrehsicherung (3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e) zwischen einem Bol­ zen (1), Achse und ähnlichem und ihrer Lagerung (2), in der der Bolzen axial durch den Durchgang durch das Lager verhin­ dernde Glieder (8, 8 b, 8 d, 8 e) gesichert ist und der Bolzen (1), ebenso wie die Lagerung (2), die formschlüssige Abstüt­ zung von Drehmomenten um die Lager-/Bolzenachse (6) gestat­ tet, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verdrehsicherung (3) kraft- und/oder formschlüssig an der Lagerung (2) und/oder Bolzensicherung (8, 8 b, 8 d, 8 e) führt und schwenk­ fest zur Lager-/Bolzenachse (6) an mindestens eines dieser Glieder (2, 8, 8 b, 8 d, 8 e) anlegt und an deren Drehmomenten­ abstützung (20, 30) und/oder mit ihnen verbundenen Teilen radial zur Lager-/Bolzenachse (6) festlegt.

2. Verdrehsicherung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drehmomentenabstützung (9, 9 a, 9 c) zum Bol­ zen/Lager (1, 2) an ihrer nicht axial festgelegten Seite über eine sich selbst frei axial einstellende Abstützung er­ folgt mit tangentialer Stützkrafteinleitung bezogen auf die Bolzen-/Lagerachse (6).

3. Verdrehsicherung (3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Anlage der Verdrehsicherung (3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e) an die Lage­ rung-(2) /Bolzensicherung (8, 8 b, 8 d, 8 e) von einem mit der Verdrehsicherung (3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e) fest verbundenen oder angeformten Federglied (4, 11, 26, 26 e, 28, 32) erzeugt wird.

4. Verdrehsicherung (3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e) nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kraftschluß­ kraft an der Axialsicherung des Bolzens abstützt.

5. Verdrehsicherung (3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e) nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß durch Federwirkung des Verbindungsgliedes (16) zwischen den inne­ ren (9, 9 a, 9 c, 21) und äußeren (7, 7 a, 7 b, 7 c) Drehmomen­ tenabstützungen erzeugt wird.

6. Verdrehsicherung (3, 3 b, 3 c) nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verdrehsicherung nur ein geringeres Drehmoment abstützen kann als die Axialsicherung (8, 8 b, 8 d, 8 e, 19, 20).

7. Verdrehsicherung (3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Axialsicherung ein angeformtes oder festverbundenes Glied (8 d, 8 e) der Verdreh­ sicherung (3 d, 3 e) ist.