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Dokumentenidentifikation DE19743585C2 02.09.1999
Titel Vorrichtung zur Axialsicherung einer Kupplungshülse auf einer Welle
Anmelder GKN Walterscheid GmbH, 53797 Lohmar, DE
Erfinder Klepej, Srecko, Petrovce, SL
Vertreter Harwardt Neumann Patent- und Rechtsanwälte, 53721 Siegburg
DE-Anmeldedatum 02.10.1997
DE-Aktenzeichen 19743585
Offenlegungstag 09.04.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.09.1999
IPC-Hauptklasse F16D 1/116
IPC-Nebenklasse F16D 1/108   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Axialsicherung einer Kupplungshülse, die eine Bohrung mit einer parallel zur Längsachse verlaufenden Verzahnung mit Zähnen und Zahnlücken aufweist, auf einer Welle, die mit einer entsprechenden Verzahnung und mit einer Umfangsnut in den Zähnen derselben versehen ist, mit der Kupplungshülse zugeordneten Sicherungsmitteln zum Eingriff in die Umfangsnut und mit einer auf der Kupplungshülse zwischen einer Riegelstellung und einer Offenstellung verstellbaren Betätigungshülse, welche in der Riegelstellung die Sicherungsmittel in Eingriff zur Umfangsnut hält und in der Offenstellung dieselben aus der Umfangsnut austreten läßt.

Eine solche Vorrichtung zur Axialsicherung ist in der DE 33 45 732 C1 beschrieben. Dabei sind als Sicherungsmittel drei Kugeln vorgesehen, welche mittels eines Verschlußringes in einer ersten Stellung in Eingriff zur Umfangsnut in der Welle, auf welche die Kupplungshülse aufgeschoben ist, in Eingriff gehalten werden. In einer zweiten, dazu axial verschobenen Position gibt der Verschlußring die Kugeln frei und läßt sie aus der Umfangsnut der Welle austreten, sobald eine Zugkraft im Abziehsinne auf die Kupplungshülse ausgeübt wird. Zusätzlich ist, um das Kuppeln zu erleichtern, der Verschlußring durch Haltemittel in der Offenposition festlegbar. Die Kugeln führen zu einem örtlich begrenzten Kontakt zur Aufnahmenut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Axialsicherung einer Kupplungshülse zu schaffen, bei der eine verbesserte Sicherung durch eine Vergrößerung der an der Axialsicherung beteiltigten Flächen gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sicherungsmittel durch einen Sicherungsring dargestellt sind, der aus mehreren Segmenten aufgebaut und in einer Lagernut in der Bohrung der Kupplungshülse um die Längsachse verschwenkbar gelagert ist, daß der Sicherungsring durch einen Stellbolzen von der Betätigungshülse zur Verstellung beaufschlagbar ist, daß der Sicherungsring dem Profil der Bohrung der Kupplungshülse entsprechend mit umfangsverteilten Lücken und Sicherungsvorsprüngen versehen ist und daß die Betätigungshülse durch eine Feder in Umfangsrichtung derart beaufschlagt ist, daß die Sicherungsvorsprünge in Riegelstellung im Bereich der Lücken der Bohrung der Kupplungshülse gehalten sind.

Von Vorteil hierbei ist, daß die Sicherungsvorsprünge des Sicherungsringes der Form der Umfangsnut im Querschnitt angepaßt werden können. Sie können darüber hinaus auf die Breite der Zähne der Welle ausgelegt werden, so daß ein großer flächiger Kontakt gegeben ist. Erfindungsgemäße Vorrichtungen werden beispielsweise im Zusammenhang mit Kreuzgelenkwellen genutzt, um eine der Gelenkgabeln entweder an der Zapfwelle des Traktors oder an der Eingangswelle der Landmaschine festzulegen.

Der zur Verstellung des Sicherungsringes in der Kupplungshülse vorgesehene Stellbolzen ist vorzugsweise in der Befestigungshülse festgelegt. Er ragt radial bezüglich der Längsachse durch einen Stellschlitz der Kupplungshülse in eine Stellnut des Sicherungsringes. Durch Drehen der Betätigungshülse auf der Kupplungshülse von Hand aus der Riegelstellung entgegen der Kraft der Feder in die Offenstellung um die Längsachse erfolgt auch eine entsprechende Umfangsverstellung des Sicherungsringes, so daß die Sicherungsvorsprünge des Sicherungsringes aus dem Bereich zwischen zwei Zähnen der Kupplungshülse, also aus dem Bereich der Zahnlücke in Deckung mit dem zugehörigen Zahn gebracht wird, so daß die Kupplungshülse von der Welle abgezogen bzw. auf diese aufgeschoben werden kann. Das Profil des Sicherungsringes, das heißt dessen Öffnung, entspricht im wesentlichen dem der Kupplungshülse. Damit wird der Raum, den die Umfangsnut in einem Zahn der Welle, auf der die Kupplungshülse gesichert werden soll, bildet durch den zugehörigen Sicherungsvorsprung des Sicherungsringes in Riegelstellung praktisch ausgefüllt.

Da die Feder sowohl eine Kraft in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung auf die Betätigungshülse ausübt, ist für eine erste Ausführungsform vorgesehen, daß der Stellschlitz die Längsachse im rechten Winkel mit Abstand kreuzt und an seinen beiden Schlitzenden Riegelausnehmungen aufweist. Hierdurch ist es möglich, die Betätigungshülse in den zwei Stellungen mittels der Riegelausnehmungen zu verriegeln, da der Stellbolzen in die Riegelausnehmungen an den Schlitzenden eintaucht.

Für eine weitere Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Stellschlitz die Längsachse mit Abstand mit einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel kreuzt. Hierdurch wird erreicht, daß die Betätigungshülse automatisch die Riegelstellung einnimmt. Durch die Axialkraft und die Umfangskraft, die von der Feder auf die Betätigungshülse ausgeübt wird, erfolgt eine Drehverstellung aufgrund des schräg verlaufenden Schlitzes. Dieser veranlaßt die Betätigungshülse, eine Drehung durchzuführen, so daß der Sicherungsring zur Riegelstellung hin unter der Federkraft verstellt wird.

Für eine erste Ausführungsform ist die Betätigungshülse einteilig ausgebildet. Sie nimmt den Stellbolzen unmittelbar auf und besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff. Alternativ ist es möglich, die Betätigungshülse zweiteilig auszubilden, wobei sie einen inneren Hülseneinsatz aus Stahl aufweist, der auf der Kupplungshülse verstellbar angeordnet ist und den Stellbolzen aufnimmt. Auf diesem ist eine Griffhülse aus Kunststoff festgelegt.

Vorzugsweise sind die Segmente, die den Sicherungsring bilden, durch einen Federring in der Lagernut der Kupplungshülse gehalten. Hierzu sind die Segmente mit einer Umfangsnut versehen, in die der Federring eingelegt ist. Der Federring hält damit die Segmente in radialer Richtung in Anlage zur Lagernut der Kupplungshülse.

Zur Umfangsabstützung der Feder ist diese mit ihren beiden Enden zu jeweils einer Bohrung der Bohrungshülse bzw. der Kupplungshülse in Eingriff.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Kupplungshülse als Bestandteil einer Kreuzgelenkgabel in einer Seitenansicht, teilweise geschnitten,

Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1

Fig. 3 die Kupplungshülse als Bestandteil der Kreuzgelenkgabel als Einzelteil in einer Seitenansicht, teilweise geschnitten,

Fig. 4 eine Teilansicht in Pfeilrichtung A gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt B-B gemäß Fig. 3,

Fig. 6 eine räumliche Darstellung eines Segmentes des Sicherungsringes,

Fig. 7 einen Querschnitt C-C gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine Seitenansicht der Feder,

Fig. 9 eine Draufsicht der Feder,

Fig. 10 eine Seitenansicht des Sicherungsringes,

Fig. 11 eine Seitenansicht des Stellbolzens,

Fig. 12 eine Seitenansicht der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendeten Betätigungshülse im Halblängsschnitt,

Fig. 13 eine Ansicht in Pfeilrichtung C gemäß Fig. 12,

Fig. 14 das Detail gemäß Schnittlinie D-D von Fig. 13,

Fig. 15 eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise geschnitten, und

Fig. 16 eine Einzelheit bezüglich des Verlaufes des Stellschlitzes für die Vorrichtung gemäß Fig. 15.

Aus den Fig. 1 und 2 ist eine Kupplungshülse 1 als Bestandteil einer Gabel eines Kreuzgelenkes, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit Gelenkwellen für den Antrieb von oder Antriebe in landwirtschaftlichen Geräten benutzt wird, zu ersehen. Die Kupplungshülse 1 weist eine auf der Kupplungsachse 3 zentrierte Bohrung 2 auf, die mit einer Verzahnung versehen ist, welche Zähne 4 und Zahnlücken 5 umfaßt. Es ist erkennbar, daß insgesamt sechs Zähne 4 und entsprechend sechs Zahnlücken 5 vorhanden sind. Diese Bohrung 2 dient zum Aufstecken auf eine Zapfwelle eines Traktors oder eine Getriebewelle einer Maschine. Mittels der Zähne 4 kann ein Drehmoment zwischen diesen übertragen werden. Da zusätzlich Kräfte in der Richtung der Längsachse 3 einwirken, ist eine Axialsicherung erforderlich. Hierzu weist die Zapfwelle bzw. die Getriebewelle eine Umfangsnut zum Eingriff von Sicherungsmitteln auf. Das Profil der vorgenannten Wellen ist genormt. In der Kupplungshülse 1 ist ausgehend von der Bohrung 2 eine Lagernut 9, die um die Längsachse 3 herum verläuft, eingearbeitet. Sie weist einen Rechteckquerschnitt auf. Zwischen der Außenfläche 6 und der Lagernut 9 verläuft ein Stellschlitz 7. In der Lagernut 9 ist ein Sicherungsring 12 drehbar aufgenommen. Dieser Sicherungsring 12 ist aus Segmenten, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert sind, nämlich drei Segmenten aufgebaut, um den Sicherungsring 12 montieren zu können. Die einzelnen Segmente werden durch einen Federring 15 in der Lagernut 9 gehalten. Der Sicherungsring 12 ist mit einer Stellnut 14 versehen, in welcher der Stellbolzen 22 zur Verstellung des Sicherungsringes 12 in Umfangsrichtung um die Längsachse 3 eingreift. Die Stellnut 14 verläuft parallel zur Längsachse 3 in der Außenfläche des Sicherungsringes 12. Auf der Außenfläche 6 der Kupplungshülse 1 ist eine Betätigungshülse 18 um die Drehachse 3 und entlang derselben verstellbar angeordnet. Sie sitzt mit ihrer Lagerbohrung 19 auf der Außenfläche 6 auf. Die Betätigungshülse 18 weist des weiteren eine radial verlaufende Bohrung 21 auf, die von ihrer Lagerbohrung 19 ausgeht und in welcher der Stellbolzen 22 fest aufgenommen ist. Bei Verdrehen der Betätigungshülse 18 um die Drehachse 3 wird auch der Sicherungsring 12 über den Stellbolzen 22 in Umfangsrichtung mitgenommen und entsprechend verstellt. Die Betätigungshülse 18 wird durch eine Feder 25 sowohl in Axialrichtung 3 von den beiden Gabelarmen der Kupplungshülse 1 nach links weg als auch in Umfangsrichtung um die Drehachse 3 beaufschlagt. Hierzu ist die Feder 25 mit ihren beiden Enden einerseits in einer Befestigungsbohrung 23 der Kupplungshülse 1 und andererseits in einer weiteren Befestigungsbohrung der Betätigungshülse 18 gehalten. Sie ist in der Ausnehmung 20 der Betätigungshülse 18 aufgenommen. Der Sicherungsvorsprung 17 des Sicherungsringes 12 ist im Längsschnitt gemäß Fig. 1 dem Querschnitt der Umfangsnut der Welle, zu welcher er in Eingriff gebracht werden soll, angepaßt. In Umfangsrichtung ist er der Zahnform des Zahnes 4 der Kupplungshülse 1 angepaßt, so daß er in Offenstellung deckungsgleich mit dem Zahn 4 angeordnet ist. Entsprechend weist der Sicherungsring 12 sechs Sicherungsvorsprünge 17 auf. Des weiteren weist er zwischen den Sicherungsvorsprüngen 17 Lücken auf, die den Zahnlücken 5 entsprechen.

Aus den Fig. 3 bis 5 ist nochmals der Aufbau der Kupplungshülse 1 erkennbar. Es ist ersichtlich, daß der Stellschlitz 7 unter einem Winkel 8 zur Längsachse 3 verläuft. Die beiden Schlitzenden sind mit 10 bzw. 11 bezeichnet. Befindet sich der Stellbolzen 22 am Schlitzende 10, so ist die Betätigungshülse 18 in einer auf die beiden Gabelarme, die mit der Kupplungshülse 1 verbunden sind, nach rechts verschobenen Stellung. Diese Stellung können der Stellbolzen bzw. die Betätigungshülse 18 nur durch Einwirken einer Kraft von Hand, das heißt Drehen im linksschwenkenden Sinne um die Längsachse 3, einnehmen. In einer solchen Stellung befinden sich die Sicherungsvorsprünge 17 des Sicherungsringes 12 in einer übereinstimmenden Lage mit den Zähnen 4 der Kupplungshülse 1, so daß die Kupplungshülse 1 auf eine Welle zur Verbindung aufgeschoben bzw. von dieser abgezogen werden kann. Im Normalfall ist die Betätigungshülse 18 durch die Feder 25 so beaufschlagt, daß sie ihre um die Längsachse 3 im Uhrzeigersinne verschwenkte Position einnimmt, in welcher der Stellbolzen 22 sich im Schlitz 7 am Schlitzende 11 befindet. Durch den schrägen Verlauf des Stellschlitzes 7 unter dem Winkel 8 zur Längsachse 3 wird die Betätigungshülse durch die Kraft der Feder in Umfangsrichtung um die Längsachse 3 bzw. entlang derselben zu diesem Schlitzende 11 hin gedrängt.

Aus den Fig. 3 und 5 wird ferner der rechteckige Querschnitt der Lagernut 9 deutlich. Schließlich ergibt sich aus Fig. 3 auch die Anordnung der Befestigungsbohrung 23, die radial von der Außenfläche 6 ausgehend verläuft.

Aus den Fig. 6 und 7 ist die Ausbildung eines der drei Segmente 12', die den Sicherungsring 12 bilden, erkennbar. Es ist ersichtlich, daß das Segment 12' zwei Sicherungsvorsprünge 17 und jeweils die daran anschließenden oder zwischen diesen angeordneten Lücken 16 zumindest teilweise umfaßt. Es ist ersichtlich, daß das Segment 12' der Bohrung 2 der Kupplungshülse 1entsprechend ausgebildet ist. Aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 7 ist ferner der Verlauf des Querschnitts eines Sicherungsvorsprunges 17 erkennbar, der dem Querschnitt der Umfangsnut, zu dem er in Eingriff gebracht werden soll, angepaßt ist. Des weiteren ist erkennbar, daß von der Innenseite des Segmentes 12' ausgehend eine Nut 13 vorhanden ist, in welche der Federring 15 eingreift.

Die Fig. 8 und 9 zeigen zwei Ansichten der Feder 25 zur Beaufschlagung der Betätigungshülse 18. Das erste Ende 26 ist radial nach innen auf die Längsachse 3 zu abgebogen und dient zum Eingriff in die Befestigungsbohrung 23 gemäß Fig. 1 und 3. Das parallel zur Längsachse 3 verlaufende zweite Ende 27 dient zum Eingriff in eine Bohrung 24, wie sie sich aus den Fig. 13 und 14 ergibt und die an der Betätigungshülse 18 angebracht ist.

Fig. 10 zeigt den Querschnitt des in der Ansicht runden Federringes 14. Dieser ist geschlitzt, um radial eine Kraft auf die Segmente 12' gemäß Fig. 6 ausüben zu können. Er greift in die Nut 13 gemäß Fig. 7 ein.

Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht des im Querschnitt runden Stellbolzens 22.

Aus den Fig. 12 bis 14 sind verschiedene, teilweise geschnittene Ansichten der Betätigungshülse 18 erkennbar. Es ist die mit 19 bezeichnete Lagerbohrung ersichtlich, mit der die Betätigungshülse 18 auf der Außenfläche 6 der Kupplungshülse 1 gemäß Fig. 1 gelagert ist.

Von der Lagerbohrung 19 geht eine radial zur Längsachse 3 nach außen verlaufende Aufnahmebohrung 21 aus, die nach außen hin abgeschlossen ist.

Aus Fig. 13 ist erkennbar, daß zur Aufnahmebohrung 21 in Umfangsrichtung um die Längsachse 3 in der Ausnehmung 20 der Kupplungshülse 1, und zwar in der Stufenfläche zwischen der Lagerbohrung 19 und der dazu im Durchmesser erweiterten Ausnehmung 20 eine Befestigungsbohrung 24 angeordnet ist, die parallel zur Längsachse 3 verläuft und die zur Aufnahme des zweiten Endes 27 der Feder gemäß Fig. 8 und 9 gedacht ist.

Die Fig. 15 und 16 zeigen eine alternative Ausführungsform. Die dort gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 bis 14 nur durch die Gestaltung der Betätigungshülse 18' und dem Verlauf des Stellschlitzes 7'. Die Betätigungshülse 18' ist zweiteilig aufgebaut. Sie besteht aus einem Hülseneinsatz 28, welcher die Lagerbohrung und den erweiterten Bereich zur Aufnahme der Feder 25' aufweist und eine Aufnahmebohrung 21' zur Aufnahme des Stellbolzens 22' besitzt. Der Hülseneinsatz 28 ist beispielsweise aus Stahl hergestellt. Auf den Hülseneinsatz 28 ist eine Griffhülse 29 mit einer Bohrung aufgeschoben und sitzt darauf fest auf. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß deren Enden die Stirnflächen des Hülseneinsatzes 28 zumindest teilweise übergreifen. Die Griffhülse 29 ist aus Kunststoff hergestellt.

Ferner ist eine andere Ausbildung des Stellschlitzes 7' erkennbar. Dieser verläuft derart, daß er die Längsachse 3' mit Abstand rechtwinklig kreuzt. An seinen beiden Schlitzenden 10', 11' sind Riegelausnehmungen vorhanden, in die der Stellbolzen 22' eintauchen kann, so daß die Betätigungshülse 18' in Umfangsrichtung um die Längsachse 3' nicht verstellt werden kann, bevor nicht eine Axialkraft zur Verschiebung derselben gegen die Kraft der Feder 25' ausgeübt wurde.

Bezugszeichenliste

1, 1'Kupplungshülse

2Bohrung

3, 3'Längsachse

4Zahn

5Zahnlücke

6Außenfläche

7, 7'Stellschlitz

8Winkel

9Lagernut

10, 10'erstes Schlitzende

11, 11'zweites Schlitzende

12Sicherungsring

12'Segment

13Nut

14Stellnut

15Federring

16Lücke

17Sicherungsvorsprung

18, 18'Betätigungshülse

19Lagerbohrung

20Ausnehmung

21, 21'Aufnahmebohrung

22, 22'Stellbolzen

23, 23', 24Befestigungsbohrung

25, 25'Feder

26erstes Ende

27zweites Ende

28Hülseneinsatz

29Griffhülse


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Axialsicherung einer Kupplungshülse (1, 1'), die eine Bohrung (2) mit einer parallel zur Längsachse (3, 3') verlaufenden Verzahnung mit Zähnen (4) und Zahnlücken (5) aufweist, auf einer Welle, die mit einer entsprechenden Verzahnung und mit einer Umfangsnut in den Zähnen derselben versehen ist, mit der Kupplungshülse (1, 1') zugeordneten Sicherungsmitteln zum Eingriff in die Umfangsnut und mit einer auf der Kupplungshülse (1, 1') zwischen einer Riegelstellung und einer Offenstellung verstellbaren Betätigungshülse (18, 18'), welche in der Riegelstellung die Sicherungsmittel in Eingriff zur Umfangsnut hält und in der Offenstellung dieselben aus der Umfangsnut austreten läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel durch einen Sicherungsring (12) dargestellt sind, der aus mehreren Segmenten (12') aufgebaut und in einer Lagernut (9) in der Bohrung (2) der Kupplungshülse (1, 1') um die Längsachse (3, 3') verschwenkbar gelagert ist, daß der Sicherungsring (12) durch einen Stellbolzen (22, 22') von der Betätigungshülse (18, 18') zur Verstellung beaufschlagbar ist, daß der Sicherungsring (12) dem Profil der Bohrung (2) der Kupplungshülse (1, 1') entsprechend mit umfangsverteilten Lücken (16) und Sicherungsvorsprüngen (17) versehen ist und daß die Betätigungshülse (18, 18') durch eine Feder (25) in Umfangsrichtung derart beaufschlagt ist, daß die Sicherungsvorsprünge (17) in Riegelstellung im Bereich der Lücken (16) der Bohrung (2) der Kupplungshülse (1, 1') gehalten sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellbolzen (22, 22') in der Betätigungshülse (18, 18') festgelegt ist und radial bezüglich der Längsachse (3, 3') durch einen Stellschlitz (7, 7') der Kupplungshülse (1, 1') in eine Stellnut (14) des Sicherungsringes (12) ragt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellschlitz (7) die Längsachse (3) im rechten Winkel mit Abstand kreuzt und an seinen beiden Schlitzenden (10, 11) Riegelausnehmungen aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellschlitz (7') die Längsachse (3') mit Abstand mit einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel (8) kreuzt.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungshülse (18') zweiteilig ausgebildet ist und einen inneren Hülseneinsatz (28) aus Stahl und eine darauf festgelegte Griffhülse (29) aus Kunststoff umfaßt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (12') durch einen Federring (15) in der Lagernut (9) der Kupplungshülse (1, 1') gehalten sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (25) mit ihren beiden Enden (26, 27) in jeweils eine Bohrung (23, 24) der Befestigungshülse (18, 18') und der Kupplungshülse (1, 1') in Eingriff ist.






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