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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum lösbaren
Verbinden von Bauteilen insbesondere in einem Luftfahrzeug. In modernen
Luftfahrzeugen ist es oftmals erforderlich, einzelne Strukturelemente
schnell ein- und auszubauen. Beispielsweise sind in Passagierflugzeugen Einrichtungen
vorgesehen, die vorrübergehend
aus einem verbauten Zustand entfernt werden können, um so temporär nutzbar
zu sein. Ein Beispiel hierfür sind
Ruhestätten
für das
Bordpersonal, auch „flight crew
rest compartments" genannt.
Insbesondere bei Langstreckenflügen
sollen derartige Ruhestätten
aus ihrer verbauten Position einfach entfernbar sein, damit dahinter
liegende Bereichen zur Nutzung durch das Bordpersonal zugänglich sind.
Sobald diese Ruhestätten
wieder benötigt
werden, müssen
sie jedoch raumsparend und vor allem mechanisch gesichert wieder
in ihre verbaute Stellung bringbar sein, in der sie sicher gehalten
werden und möglichst
wenig Platz einnehmen.
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Zur
Sicherung derartiger ein- und ausbaubarer Strukturelemente werden
bislang im allgemeinen Flugzeugbau häufig lose Teile, wie Riegel,
Schnappverschlüsse
oder dergleichen verwendet. Obgleich derartige bislang verwendete
Verbindungsmechanismen in der Regel verhältnismäßig einfach bedienbar waren,
hatten sie eine Vielzahl von Nachteilen. So hat sich beispielsweise
gezeigt, dass Riegellösungen den
permanent auftretenden Vibrationen auf Dauer nicht standhalten und
keine zuverlässige
bleibende Verbindung der Strukturelemente gewährleisten. Verbindungsmechanismen
mit losen Teilen bergen darüber
hinaus die Gefahr, dass diese Teile verloren gehen, so dass der
Verbindungsmechanismus nicht weiter bedienbar ist.
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Als
Stand der Technik zu einem Verbindungsmechanismus ohne lose Teile
kann das Dokument
DE
101 38 471 A1 genannt werden. Dieses Dokument beschreibt
eine Verspannungseinrichtung mit der zwei Bauteile mittels eines
in Form eines Hakens ausgebildeten Riegelteils und eines dem anderen Bauteil
zugeordneten Schließteils
verbunden werden können.
Das Riegelteil ist mit einer Nabe schwenk- und spannbar gelagert.
Die Nabe des Riegelteils ist als Spannexzenter ausgebildet und mit
dem Riegelteil in zwei Stellungen, einer Offenstellung und einer
Spannstellung, verrastbar. Nach Anschlag des Riegelteils an dem
Schließteil
entrastet sich der Exzenter und zieht bei Weiterdrehen des Exzenters
den Haken in Richtung des Schließteiles, wodurch das Riegelteil
mit dem Schließteil
verspannt und die beiden Bauteile miteinan der verbunden werden können. Die
in diesem Stand der Technik gezeigte Anordnung ist durch ihre Konstruktionsweise
mit einer Vielzahl von Bauteilen und einer als Spannexzenter ausgebildeten
Nabe zum Übertragen
von kleineren Kräften
in einem vibrationsarmen Umfeld geeignet.
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Als
weiterer Stand der Technik ist das Dokument
US 2,738,211 zu nennen, das eine Vorrichtung zum
Verbinden zweier Bauteile mobiler Bauwerkkomponenten mittels eines
Hakens und einer exzentrischen Nockenscheibe betrifft. Diese Anordnung weist
ebenfalls eine Vielzahl von Einzelteilen auf.
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Eine
vergleichbare Lösung
liefert
US 3,565,469 ,
bei der eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen von Bauwerken über einen
Haken und eine exzentrisch gelagerte Scheibe erreicht wird.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum lösbaren
Verbinden von Bauteilen in einem Luftfahrzeug bereitzustellen, die
unter Verzicht auf lose Teile eine sichere und dauerhafte Verbindung
gewährleistet
und sich durch hohe Ergonomie auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden von Bauteilen
in einem Luftfahrzeug gelöst
mit einer einem ersten Bauteil zugeordneten Spannhebelanordnung
und einem einem zweiten Bauteil zugeordneten Spannstift, wobei die Spannhebelanordnung
eine an dem ersten Bauteil um eine Drehachse drehbar gelagerte Exzenterwelle,
einen zu der Exzenterwelle exzentrisch schwenkbar gelagerten Spannhebel,
und eine mit dem Spannhebel getriebemäßig gekoppelte zu der Exzenterwelle
um die Drehachse drehbar gelagerte Mitnehmerbuchse aufweist, wobei
weiter die Spannhebelanordnung zwischen einer Freigabestellung,
einer Bereitschaftsstellung und einer Verriegelungsstellung verlagerbar
ist, wobei der Spannhebel in der Freigabestellung den Spannstift
freigibt und wobei der Spannhebel in der Verriegelungsstellung aufgrund
einer Relativverdrehung von Exzenterwelle und Mitnehmerbuchse sowie
Spannhebel an dem Spannstift formschlüssig angreift.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst einen Spannhebel, der durch die Mitnehmerbuchse und die
Exzenterwelle verschwenkbar sowie translatorisch verlagerbar ist.
Dadurch lässt
sich der Spannhebel aus der Freigabestellung in der die beiden zu verbindenden
Bauteile voneinander lösbar
sind, über die
Bereitschaftsstellung, in der die beiden zu verbindenden Bauteile
zueinander positioniert werden, in die Verriegelungsstellung bringen,
in der die beiden zu verbindenden Bauteile fest miteinander verriegelt sind.
Die Verriegelung erfolgt vorzugsweise unter Herbeiführung eines
Spannungszustandes, so dass die beiden miteinander zu verbindenden
Bauteile zueinander verspannt und damit auch bei auftretenden Vibrationen
sicher aneinander gehalten werden. Die dabei auftretenden Spannkräfte werden
beim Überführen der
Spannhebelanordnung aus der Bereitschaftsstellung in die Verriegelungsstellung
erzeugt und sind derart gewählt,
dass sie einem unbeabsichtigten Lösen durch auftretende Vibrationen
entgegenwirken. Dazu kommt, dass das formschlüssige Angreifen des Spannhebels
an dem Spannstift die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erhöht
und das Risiko eines unbeabsichtigten Lösens der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weiter reduziert.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen
sein, dass die Mitnehmerbuchse auf der Exzenterwelle schwenkbar
gelagert ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Spannhebel auf
einem Exzenterabschnitt der Exzenterwelle relativ zu der Drehachse exzentrisch
schwenkbar gelagert ist. Darüber
hinaus kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass der Spannhebel
einen die Exzenterwelle aufnehmenden Lagerabschnitt und einen mit
dem Spannstift in formschlüssigen
Eingriff bringbaren Klauenabschnitt aufweist. Erfindungsgemäß lässt sich
also der Spannhebel durch Drehen der Exzenterwelle verlagern. Aufgrund
der Anordnung des Spannhebels auf dem Exzenterabschnitt der Exzenterwelle
schwenkt der Spannhebel um eine durch den Exzenterabschnitt festgelegte
Schwenkachse, die sich aber von der Drehachse der Exzenterwelle
unterscheidet.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Lagerabschnitt einen
Anschlag aufweist, der mit einem an dem ersten Bauteil vorgesehenen Gegenanschlag
die Freigabestellung der Spannhebelanordnung definiert. Das Bereitstellen
eines Anschlags sowie Gegenschlags sorgt für eine eindeutige Definition
der Freigabestellung der Spannhebelanordnung. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung kann die Spannhebelanordnung in Richtung
zu dieser Freigabestellung hin federnd vorgespannt sein.
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Hinsichtlich
der konstruktiven Ausgestaltung des Klauenabschnitts sieht eine
Weiterbildung der Erfindung vor, dass dieser eine Anlagefläche aufweist,
die in der Bereitschaftsstellung vor Erreichen der Verriegelungsstellung
an dem Spannstift anliegt. Dadurch wird auch die Bereitschaftsstellung
positionsmäßig vordefiniert.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass sich die Anlagefläche des
Klauenabschnitts und weitere Funktionsflächen des Klauenabschnitts,
die später
zu einer formschlüssigen
Verbindung von Spannhebel und Spannstift sorgen, erfindungsgemäß derart
gestalten lassen, dass sich Anzugschrägen ausbilden, die den Spannhebel
und den Spannstift beim überführen der
Spannhebelanordnung aus der Bereitschaftsstellung in die Verriegelungsstellung
in definierte Relativlagen zueinander bringen.
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Wie
eingangs bereits angedeutet, ist es erfindungsgemäß wünschenswert,
die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile unter Vorspannung
zu fügen.
Um diese Vorspannungskräfte
vorteilhaft und in konstruktiv einfacher Weise aufbringen zu können, sieht
eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Lagerabschnitt und
der Klauenabschnitt über
einen elastisch federnden Verbindungsarm miteinander verbunden sind.
Der Verbindungsarm wird bei dieser Ausführungsvariante während des Überführens aus der
Bereitschaftsstellung in die Verriegelungsstellung elastisch deformiert
und spannt somit die beiden zu verriegelnden Bauteile aufeinander
zu. Um dies zu erreichen, kann der elastisch federnde Verbindungsarm
einerseits aus elastisch deformierbaren Material ausgebildet sein.
Andererseits kann durch Formgebung, beispielsweise in der Art eines
gekrümmten Spannbügels, zusätzlich oder
alternativ ein entsprechend federndes Verhalten erreicht werden.
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Dadurch
kann erreicht werden, dass beim überführen der
Spannhebelanordnung aus der Bereitschaftsstellung in die Verriegelungsstellung
der Klauenabschnitt an dem Spannstift angreift und unter elastischer
Deformation des Verbindungsarms das erste Bauteil mit dem zweiten
Bauteil verspannt.
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Hinsichtlich
der Koppelung von Mitnehmerbuchse und Spannhebel sieht eine Weiterbildung
der Erfindung vor, dass der Spannhebel eine im Lagerabschnitt vorgesehene
Mitnahmenut aufweist. In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen
sein, dass die Mitnehmerbuchse eine Mitnehmernase aufweist, die
zur getriebemäßigen Kopplung
der Mitnehmerbuchse mit dem Spannhebel in die Mitnahmenut eingreift.
Dabei ist festzuhalten, dass sich die Minehmerbuchse, welche verschwenkbar
auf der Exzenterwelle gelagert ist, und der Spannhebel, welcher ebenfalls
schwenkbar auf der Exzenterwelle gelagert ist, bei einer Relativdrehung
relativ zur Exzenterwelle um verschiedene Drehachsen drehen.
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Aufgrund
der Tatsache, dass der Spannhebel auf dem Exzenterabschnitt der
Exzenterwelle gelagert ist, unterscheidet sich dessen Drehachse
um die Exzenterwelle um das Ausmaß der Exzentrizität des Exzenterabschnitts
relativ zur Drehachse der Exzenterwelle. Aus diesem Grund ist es
erforderlich, bei einer Kopplung des Spannhebels und der Mitnehmerbuchse
die zwischen diesen beiden Komponenten durch den Achsversatz bei
einer Relativverdrehung zu der Exzenterwelle auftretenden translatorischen
Relativbewegungen zu berücksichtigen.
Erfindungsgemäß ist demnach
vorgesehen, dass die Mitnehmernase sich bei einer gemeinsamen Relativverdrehung
von Spannhebel und Mitnehmerbuchse relativ zu der Exzenterwelle
auch translatorisch innerhalb der Minahmenut bewegt. Um diese translatorische
Bewegung möglichst
reibungsarm und blockadefrei zu gestalten, sieht eine Weiterbildung
der Erfindung vor, dass die Mitnehmernase abgerundete Seitenflanken
aufweist. Die abgerundeten Seitenflanken der Mitnehmernase gleiten
reibungsarm an den Seitenflanken der Mitnahmenut bei einer durch die
vorstehend geschilderte Exzentrizität bedingten translatorischen
Bewegung von Mitnehmernase und Mitnahmenut ab.
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Um
die Relatiwerschwenkung von Exzenterwelle einerseits und der sich
gemeinsam bewegenden Komponenten, Mitnehmerbuchse und Spannhebel,
andererseits zu begrenzen, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass
die Mitnehmernase eine bezüglich
der Drehachse radial innen liegende Anschlagfläche aufweist, die in der Verriegelungsstellung
in blockierende Anlage mit dem Exzenterabschnitt gelangt. Dabei
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Anschlagfläche derart
ausgebildet ist, dass beim Überführen der
Spannhebelanordnung aus der Bereitschaftsstellung in die Verriegelungsstellung
der Exzenterabschnitt der Exzenterwelle relativ zu der Mitnehmerbuchse
um einen Verriegelungswinkel über
einen Exzentertotpunkt hinaus verlagerbar ist, bevor sich die Anschlagfläche an den Exzenterabschnitt
anlegt.
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So
ist es möglich,
die Verschwenkung des Spannhebels beim Überführen der Spannhebelanordnung
aus der Bereitschaftsstellung in die Verriegelungsstellung derart
weit zuzulassen, dass der Spannhebel zunächst aufgrund der Verlagerung
des Exzenterabschnitts stark gespannt wird, bis der Exzenterabschnitt
bei seiner Verdrehung den Totpunkt erreicht. Bei Erreichen des Totpunkts
weist der Spannhebel seine größte elastiche
Verformung auf. Sodann wird die Exzenterwelle aber weiter verschwenkt,
so dass die Spannhebelspannung wieder geringfügig reduziert, jedoch auf einem
vorbestimmten Niveau gehalten wird. Schließlich legt sich die Anschlagfläche der
Mitnehmernase an den Exzenterabschnitt an, so dass eine weitere
Relativverdrehung von Exzenterabschnitt zu dem Spannhebel in der
bis zum Erreichen des Zustands durchlaufenden Drehrichtung nicht
mehr möglich
ist. Eine entgegengesetzte Verdrehung der Exzenterwelle ist aber
nur unter einem gewissen Kraftaufwand nötig, da dabei der Spannhebel
erneut bis zum Erreichen der Exzentertotpunktlage stärker elastisch
deformiert werden müsste.
Ein unbeabsichtigtes Lösen,
beispielsweise durch im Betrieb auftretende Vibrationen, wird somit verhindert.
Beim Beabsichtigten Lösen
muss die Exzenterwelle eben über
diesen Exzentertotpunkt hinaus zunächst gegen diese Gegenkraft
bewegt werden. Wird der Exzentertotpunkt sodann überschritten, so wird der verbleibende
Weg während
des Überführens aus
der Verriegelungsstellung in die Bereitschaftsstellung unter kraftmäßiger Unterstützung durch
eine Entspannung des Spannhebels durchlaufen.
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Um
die Ergonomie weiter zu erhöhen,
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass an einer im Betrieb der Umgebung dargebotenen Sichtfläche an der Exzenterwelle
und an der Mitnehmerbuchse Positionsmarkierungen vorgesehen sind,
anhand derer die Positionierung der Spannhebelanordnung in einer der
Stellungen „Freigabestellung", „Verriegelungsstellung" oder „Bereitschaftsstellung" ablesbar ist. Eine
Bedienungsperson weiß somit
exakt, in welcher derzeitigen Stellung die erfindungsgemäße Vorrichtung
befindet.
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Konstruktiv
kann ferner vorgesehen sein, dass zur Betätigung von Exzenterwelle und
Mitnehmerbuchse an diesen jeweils Angreifprofile, insbesondere Sechskantprofile,
vorgesehen sind. So können
beispielsweise an der Mitnehmerbuchse ein Außensechskantprofil und an der
Exzenterwelle ein entsprechendes Innensechskantprofil angeordnet
sein. Diese können über ein
geeignetes Kombi-Werkzeug dann entsprechend ergriffen und drehbetätigt werden.
Alternativ ist es jedoch zur Erhöhung
der Ergonomie erfindungsgemäß weiter
möglich,
dass zur Betätigung
von Exzenterwelle und Mitnehmerbuchse an diesen jeweils ein Betätigungshebel
vorgesehen ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum lösbaren Verbinden von Bauteilen
in einem Luftfahrzeug mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen
Art, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfassend:
- – Positionieren
der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile in einer Sollausrichtung
zueinander, wobei sich die Spannhebelanordnung in ihrer Freigabestellung
befindet,
- – Verschwenken
der Mitnehmerbuchse zum Verschwenken des Spannhebels, so dass sich
die Spannhebelanordnung aus ihrer Freigabestellung in ihre Bereitschaftsstellung
bewegt, und
- – Verschwenken
der Exzenterwelle zum Verlagern des Spannhebels durch Verschwenken
des Exzenterabschnitts, so dass sich die Spannhebelanordnung aus
ihrer Bereitschaftsstellung in ihre Verriegelungsstellung bewegt.
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Erfindungsgemäß ist ferner
vorgesehen, dass zum Lösen
der Bauteile voneinander durch Überführen der
Spannhebelanordnung aus ihrer Verriegelungsstellung über ihre
Bereitschaftsstellung in ihre Freigabestellung die vorstehend geschilderten Verfahrensschritte
in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verschwenken der
Mitnehmerbuchse und das Verschwenken der Exzenterwelle beim Verbinden
sowie beim Lösen
der Bauteile jeweils in derselben Drehrichtung erfolgen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden
Figuren erläutert.
Es stellen dar:
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1 eine
perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die
zu verbindenden Bauteile weggelassen wurden.
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2 eine
perspektivische Darstellung der Exzenterwelle gemäß der Erfindung;
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3 eine
perspektivische Darstellung des Spannhebels gemäß der Erfindung;
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4 eine
perspektivische Darstellung der Mitnehmerbuchse gemäß der Erfindung;
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5 eine
Seitenansicht von links der in 4 gezeigten
Mitnehmerbuchse;
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6 eine
Schnittdarstellung durch zwei zu verbindenden Bauteile, welche die
Freigabestellung veranschaulicht;
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7 eine
Darstellung gemäß 6,
welche die Bereitschaftsstellung veranschaulicht;
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8 eine
Darstellung gemäß 6 und 7,
welche die Verriegelungsstellung veranschaulicht;
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9 bis 11 Seitenansichten
der zu verbindenden Bauteile, welche den Stellungen gemäß 6 bis 8 entsprechen;
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12 eine
Schnittansicht entlang Schnittlinie XXII-XXII in 8 und
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13 eine
Schnittansicht entlang der Schnittlinie XXIII-XXIII in 8.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Verbinden zweier Bauteile, beispielsweise zweier Strukturelemente
in einem Flugzeug, separat gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet.
Im Folgenden wird auf den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eingegangen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst
eine Spannhebelanordnung 12, die an einem der zu verbindenden
Bauteile angeordnet ist, sowie einen Spannstift 14, der
an dem anderen der Bauteile angeordnet ist. Die Spannhebelanordnung 12 umfasst
einen Spannhebel 16, eine Mitnehmerbuchse 18 und
eine Exzenterwelle 20, die in der in 1 gezeigten
Weise montiert sind.
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Die
Exzenterwelle 20 ist in 2 perspektivisch
als Einzelteil gezeigt. Ausgehend von einem Flansch 22 erstreckt
sich ein Lagerabschnitt 24, mit dem die Exzenterwelle 20 drehbar
in dem ersten der zu verbindenden Bauteile aufgenommen ist. Hierzu weist
dieses erste der zu verbindenden Bauteile eine entsprechende Aufnahmeöffnung auf,
wie nachfolgend noch mit Bezug auf 13 geschildert
wird.
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An
den Lagerabschnitt 24 schließt sich ein Schaftabschnitt 26 an.
An den Schaftabschnitt 26 schließt sich in Richtung der Längsachse
A ein Exzenterabschnitt 28 an. Ausgehend vom Exzenterabschnitt 28 erstreckt
sich in axialer Richtung ein gegenüber dem Schaftabschnitt 26 im
Durchmesser reduzierter Lagerschaft 30. Dieser weist an
seinem in 2 rechten Ende einen umlaufenden
Einstich 32 zur Aufnahme eines Sicherungsrings auf. Der
Lagerschaft 30 ist an seiner in 2 rechten
Stirnfläche 36 mit
einer Innensechskantöffnung 34 versehen,
die ein entsprechendes Außensechskantwerkzeug
aufnehmen kann. Ferner weist die Exzenterwelle 20 an ihrer
Stirnfläche 36 eine
Kerbmarkierung 38 auf, auf deren Zweck im Nachfolgenden
noch im Detail eingegangen wird.
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Aus 2 wird
ersichtlich, dass der Flansch 22, der Lagerabschnitt 24,
der Schaftabschnitt 26 sowie der Lagerschaft 30 konzentrisch
angeordnet sind, wobei sich durch deren Zentrum die Längsachse
A erstreckt. Der Exzenterabschnitt 28 ist hingegen exzentrisch
angeordnet, wobei sich dessen Exzenterlängsachse E parallel zur Längsachse
A der Exzenterwelle 20, jedoch um den Betrag x versetzt
erstreckt. Dies ist in 2 lediglich schematisch angedeutet.
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3 zeigt
den Spannhebel 16 in perspektivischer Einzeldarstellung.
Der Spannhebel 16 weist einen Lagerabschnitt 40 auf,
der eine kreiszylindrische Lageröffnung 42 umgibt.
Der Innendurchmesser der kreiszylindrischen Lageröffnung 42 ist
auf den Außendurchmesser
des Exzenterabschnitts 28 der Exzenterwelle 20 abgestimmt,
so dass der Spannhebel 16 den Exzenterabschnitt 28 in
seiner Lageröffnung 42 spielfrei
H jedoch drehbeweglich aufnehmen kann.
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An
den Lageabschnitt 40 schließt sich ein bogenförmig ausgebildeter
Verbindungsarm 44 an, der tangential von dem Lagerabschnitt 40 ausläuft und
sich zu seinem freien Ende hin verjüngt. Am Ende des Verbindungsarms 44 ist
ein Klauenabschnitt 46 angeformt, in den der Verbindungsarm 44 harmonisch übergeht.
Dieser Klauenabschnitt weist einen Anschlagzahn 48 auf,
der mit einer Anlagefläche 50 versehen
ist. Von der Anlagefläche 50 geht
in einem stetigen Übergang
eine Aufnahmemulde 52 aus, die den Spannstift 14,
wie in 1 gezeigt, formschlüssig umgreifen kann.
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Ferner
weist der Spannhebel 16 eine Mitnahmenut 54 auf,
die von seitlichen Flanken 56 und 58 begrenzt
wird. Schließlich
erkennt man in 3 auch, dass an dem Lagerabschnitt 40 eine
Anschlagnase 60 angeformt ist, welche – wie nachstehend noch näher erläutert – zur Definition
der Freigabestellung wirksam ist.
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In 3 erkennt
man ferner die Schwenkachse B des Schwenkhebels 16, die
im montierten Zustand mit der Exzenterachse E der Exzenterwelle, wie
in 2 gezeigt, zusammenfällt.
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In 4 und 5 ist
die Mitnehmerbuchse 18 dargestellt, wobei 4 eine
perspektivische Darstellung und 5 eine Seitenansicht
von links zeigt. Entlang einer Längsachse
C ist die Mitnehmerbuchse 18, wie in 4 gezeigt,
an ihrem in Figur linken Ende zunächst mit einem Außensechskantprofilabschnitt 62 ausgebildet.
An diesen schließt
sich ein Lagerabschnitt 64 an, der zur Lagerung in einer
korrespondierenden Ausnehmung in dem ersten Bauteil dient und etwa
denselben Durchmesser aufweist, wie der Lagerabschnitt 24 an
der Exzenterwelle 20. An den Lagerabschnitt 64 schließt sich
ein im Durchmesser reduzierter Schaftabschnitt 66 an, an
dessen freien Ende ein Ausleger 68 angeformt ist. Der Ausleger 68 weist
konisch zulaufende Seitenflächen
auf und ist an seinem freien Ende mit einer Mitnehmernase 70 versehen,
die in Richtung der Längsachse
C vorspringt. Die Mitnehmernase 70 weist abgerundete Seiteflanke 72 und 74 auf.
Ferner weist die Mitnehmernase an ihrem radial innen liegenden Bereich eine
ebenfalls abgerundete und asymmetrisch verlaufende Anschlagfläche 76 auf.
Die Rundung der Anschlagfläche 76 entspricht
etwa der Rundung der Mantelfläche
des Exzenterabschnitts 28 der Exzenterwelle 20.
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Die
Mitnehmerbuchse 18 ist mit einer Durchgangsbohrung 78 versehen,
deren Innendurchmesser auf den Außendurchmesser des Lagerschafts 30 der
Exzenterwelle abgestimmt ist.
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Hinsichtlich
der Montage der erfindungsgemäßen Hebelanordnung
an einem ersten Bauteil 80 wird auf 12 und 13 verwiesen.
Man erkennt, dass der Spannhebel 16 auf den Exzenterabschnitt 28 der
Exzenterwelle 20 aufgesteckt ist. Der Spannhebel ist in
nicht gezeigter Weise gegen ein Heruntergleiten vom den Exzenterabschnitt 28 gesichert.
Die Exzenterwelle 20 ist in das erste Bauteil 80 eingesteckt
und liegt mit ihrem Lagerabschnitt 24 in einer korrespondierenden Öffnung des
ersten Bauteils 80. Die Exzenterwelle 20 liegt
mit ihrem Flansch 22 an der Außenseite des ersten Bauteils 80 an.
Auf das flanschferne Ende der Exzenterwelle 20 ist die
Mitnehmerbuchse 18 aufgesteckt und über einen Sicherungsring 82 gesichert.
Dabei greift die Mitnehmernase 70 in die Mitnahmenut 54 getriebemäßig ein,
so dass der Spannhebel 16 bei einer Drehung der Mitnehmerbuchse 18 über die
Mitnehmernase 70 mitgenommen wird. Man erkennt dies auch
an 1. Der Spannstift 14 ist in einem zweiten
Bauteil 84 fixiert, wobei das zweite Bauteil 84 mit
dem ersten Bauteil 80 lösbar
verbunden werden soll. Zur Vorpositionierung können die beiden zu verbindenden
Bauteile über
Passstifte zueinander ausgerichtet werden.
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Zur
Funktionsweise der erfindungsgemäßen Spannhebelanordnung
sei auf 6 bis 11 verwiesen. 6 zeigt
die Freigabestellung. Dabei ist der Spannhebel 16 in „eingeschwenkter" Stellung gezeigt.
Dies bedeutet, dass der Spannhebel 16 in dem ersten Bauteil 80 liegt
und auch nicht aus einer Öffnung 86 einer
Seitenwand 88 des ersten Bauteils vorsteht. Die Position
des Spannhebels 16 in der Freigabenstellung gemäß 6 ist
dadurch definiert, dass die Anschlagnase 60 von innen an
der Seitenwand 88 anliegt, so dass sich der Spannhebel 16 nicht
weiter in Richtung gegen den Uhrzeigersinn um die Drehachse A der
Exzenterwelle 20 drehen lässt.
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9 entspricht
der Freigabestellung, jedoch in ungeschnittener Darstellung. Man
erkennt, dass die Kerbmarkierung 38 und eine weitere an
der Stirnfläche
des Außensechskantprofilabschnitts 62 der
Mitnehmerbuchse 18 angebrachte Kerbmarkierung 91 mit
einer an dem ersten Bauteil 80 fest angebrachten Positionsmarkierung 90 fluchten.
Ferner erkennt man in 9 in strichlierten verdeckt
gezeichneten Linien die Kontur des Spannhebels 16.
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Durch
eine Verdrehung der Mitnehmerbuchse 18 wird beim Übergang
des Zustands gemäß 6 bzw. 9 zu
dem die Bereitschaftsstellung zeigenden Zustand gemäß 7 bzw. 10 an dem
Außensechskant 62 angegriffen
und dieser im Uhrzeigersinn verdreht, wie in 7 durch
den Pfeil P gezeigt. Diese Drehbewegung wird vollzogen, bis die
Anlagefläche 50 in
Anlage mit dem Spannstift 14 gelangt. Bei dieser Drehbewegung
nimmt die Mitnehmerbuchse über
die Mitnehmernase 70 den Spannhebel 16 mit. Ferner
dreht sich bei dieser Drehbewegung auch die Exzenterwelle 20 entsprechend
mit. Man erkennt, dass der Klauenabschnitt 46 ohne weiteres
an dem Spannstift 14 vorbeigleiten kann, bis die in 7 gezeigte
Stellung erreicht ist. Man erkennt auch, dass die beiden Markierungen 38 und 91 mit
einer weiteren Markierung 92 fluchten, welche das Erreichen
der Bereitschaftsstellung angibt.
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In
der Bereitschaftsstellung gemäß 7 und 10 sind
die beiden Bauteile 80 und 84 noch nicht fest
miteinander verbunden. Dies erfolgt erst durch Überführen der Spannhebelanordnung
aus der Bereitschaftsstellung in die in 8 und 11 gezeigte
Verriegelungsstellung. Dabei wird die Exzenterwelle 20 mittels
eines Sechskantwerkzeugs weiter im Uhrzeigersinn verdreht. Der Spannhebel 16 sowie die Mitnehmerbuchse 18 können dieser
Drehbewegung nicht folgen, da sich der Spannstift 14 dieser Drehbewegung
entgegenstellt. Durch Drehung der Exzenterwelle 20 wird
der Exzenterabschnitt 28 mitverschwenkt. Diese Verschwenkung
des Exzenterabschnitts sorgt dafür,
dass der Lagerabschnitt 40 des Spannhebels 16 im
Rahmen einer Taumelbewegung in 8 gemäß Pfeil
Q translatorisch nach links verschoben wird. Dadurch wird zunächst die
Aufnahmemulde 52 des Klauenabschnitt 46 in Richtung
auf den Spannstift 14 zu gezogen bis es zu einer formschlüssigen Anlage
von Aufnahmemulde 52 und Spannstift 14 kommt.
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Die
translatorische Verlagerung des Lagerabschnitts 40 in 8 entsprechend
Pfeil Q nach links durch eine Verdrehung des Exzenterabschnitts 28 ist
derart groß,
dass der Spannhebel 16 „gestreckt" wird. Dies führt zu einer elastischen Deformation
des Verbindungsarms 44 und somit zu einer Verspannung der
beiden Bauteile 80 und 84 zueinander, wodurch
auch Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können.
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Die
Verdrehung der Exzenterwelle 20 in Richtung des Uhrzeigersinns
ist jedoch begrenzt. Bei der Relativverdrehung des Exzenterabschnitt 28 relativ
zu der Mitnehmerbuchse 18 legt sich der Exzenterabschnitt 28 an
die Anschlagfläche 76 an.
Aufgrund deren asymmetrischer Anordnung blockiert diese eine weitere
Relativdrehung der Exzenterwelle 20, d.h. mit dieser des
Exzenterabschnitts 28, relativ zu der Mitnehmerbuchse 18.
Mit anderen Worten kann der Exzenterabschnitt 28 bei Anlage
seiner Mantelfläche
nicht weiter relativ zu der Mitnehmerbuchse 18 verdreht
werden.
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Die
Geometrie der Exzenterwelle 20 und der Mitnehmerbuchse 18 ist
derart gewählt,
dass sich vorstehend geschilderte Anschlagfunktion von Exzenterabschnitt 28 und
Anschlagfläche 76 erst
dann einstellt, wenn die Relativverdrehung von Exzenterwelle 20 und
Mitnehmerbuchse 18 über
einen Exzentertotpunkt hinaus vollzogen wurde, der in 8 in einer
die Drehachse A enthaltenden horizontalen Ebene liegt. Das Maß des Überschreitens
der Drehung über
den Exzentertotpunkt hinaus ist durch den Winkel α vorgegeben.
Dies bedeutet, dass bei Erreichen dieser horizontalen Ebene eine
maximale Verlagerung des Lagerabschnitts in Richtung Pfeil Q von dem
Spannstift 14 weg vorliegt. Mit anderen Worten ist bei
Erreichen des Exzentertotpunkts der Spannhebel 16 maximal
elastisch deformiert. Bei Durchlaufen des Winkelbereichs α bei einer
Weiterdrehung der Exzenterwelle 20 tritt demnach eine Teilentspannung
des Hebels 16 auf. Dies sorgt für eine feste, gegen eine Selbstlösung gesicherte
Verreigelung der Spannhebelanordnung, da in Richtung des Uhrzeigersinns
die Anschlagwirkung der Anschlagfläche 76 aktiv wird
und einer weiteren Drehung entge gen steht. Einer unbeabsichtigten
Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn stehen die hierfür zu überwindenden
Spannkräfte
des Spannhebels 16 entgegen.
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In 11 erkennt
man, dass die Markierung 38 nun mit der Markierung 94 fluchtet,
was zeigt, dass die gesamte Spannhebelanordnung sich in der Verriegelungsstellung
befindet.
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In 11 sind
ferner einzelne Winkel gezeigt. Der Winkel α ist der Winkel der maximalen Schwenkbewegung
der Exzenterwelle nach Überschreiten
des Totpunkts. Der Winkel β ist
der Winkel, der beim Überführen aus
der in 6 gezeigten eingefahrenen Stellung bis zu der
in 7 gezeigten Bereitschaftsstellung durchlaufen
wird. Der Winkel γ ist
der Winkel zwischen der Bereitschaftsstellung und dem Exzentertotpunkt.
Der Winkel δ ist
der Winkel zwischen der Bereitschaftsstellung und der Verriegelungsstellung.
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Zum
Lösen der
Anordnung ist zunächst
die Exzenterwelle 20 aus der in 8 und 11 gezeigten
Verriegelungsstellung zurückzudrehen.
Sodann sind beide Komponenten entgegen dem Uhrzeigersinn in die
in 6 und 9 gezeigte Ausgangsstellung
zu bringen.
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Durch
die Erfindung lässt
sich eine einfach herstellbare, gegenüber Vibrationen und anderen äußeren Einflüssen sichere
Verbindung zweier miteinander zu verbindender Bauteile herstellen.
Diese Verbindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie
keine losen Teile verwendet, die verloren gehen können. Sie
zeichnet sich ferner dadurch aus, dass sie durch Erreichen eines
Vorspannungszustands durch elastischen Deformation des Spannhebels 16 sehr
zuverlässig
ist und Fertigungstoleranzen ausgleicht.