DE102014105773A1

DE102014105773A1 - Anordnung und Verfahren zum Koppeln von Wellen

Info

Publication number: DE102014105773A1
Application number: DE102014105773.2A
Authority: DE
Inventors: Michael R. Kaphengst; Richard A. Knoth
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2014-11-06
Also published as: US9206852B2; US20140328613A1

Abstract

Eine Wellenkopplungsanordnung hält ein Wellenende in einem Kopplungselementkanal unter Verwendung einer Befestigungsvorrichtung fest, die durch eine Kopplungselementbohrung und eine Aussparung in einem Eingriffssegment des Wellenendes eingesetzt wird, um das Kopplungselement in Eingriff zu bringen, um eine Klemmkraft auf eine Wellenschnittstelle des Eingriffssegments auszuüben. Ein Vorsprung mit einem kleineren Querschnitt als jenem der Wellenschnittstelle erstreckt sich axial vom Eingriffssegment und weist eine ausreichende Länge auf, um in die Bohrung vorzustehen, um den Befestigungsvorrichtungseingriff vor dem Eingriff der Wellenschnittstelle im Kanal zu behindern. Eine obere Oberfläche des Vorsprungs behindert ferner die Befestigungsvorrichtungsbohrung, um einen Eingriff der Befestigungsvorrichtung zu verhindern, wenn das Wellenende mit dem Kanal in Eingriff gebracht wurde, aber nicht in eine installierte Position eingesetzt wurde. Die obere Oberfläche kann durch einen bogenförmigen Abschnitt des Vorsprungs definiert sein, der einen tränenförmigen Querschnitt aufweisen kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wellenkopplungsanordnung mit einer Welle und einem Kopplungselement.
HINTERGRUND
Wellen werden in vielen Anwendungen verwendet und erfordern im Allgemeinen eine Verbindung zwischen der Welle und einer sekundären Komponente. Die sekundäre Komponente kann eine unabhängige Komponente oder eine sekundäre Welle sein, so dass die verbundene Welle als Zwischenwelle dient. Ein Ende der Welle kann mit einem Kopplungselement verbunden sein, das wiederum mit einer sekundären Komponente, die eine andere Welle sein kann, verbunden sein kann.
In einigen Anwendungen, beispielsweise einer Lenkzwischenwelle, kann eine Verbindung des Endes der Welle und des Kopplungselements an einem Ort oder unter Bedingungen mit begrenzter Zugänglichkeit und/oder Sichtbarkeit erforderlich sein, so dass eine visuelle Überprüfung der Installation des Wellenendes im Kopplungselement in der erforderlichen installierten Tiefe und/oder Orientierung vor und/oder nach dem Einsetzen einer Haltebefestigungsvorrichtung wie z. B. einer Halteschraube in eine Befestigungsvorrichtungsbohrung und vor und/oder nach dem Eingriff der eingesetzten Befestigungsvorrichtung mit dem Kopplungselement schwierig oder unmöglich sein kann. In dieser Situation kann ein Installateur die Welle manuell relativ zum Kopplungselement nach dem Eingriff der Befestigungsvorrichtung betätigen, um zu bewerten, ob das Wellenende und das Kopplungselement in Eingriff stehen, eine solche Betätigung ist jedoch subjektiv und kann eine falsche Wahrnehmung schaffen, dass ein falsch eingesetztes Wellenende korrekt installiert ist.
ZUSAMMENFASSUNG
hier werden Eine Wellenkopplungsanordnung und ein Verfahren zum Zusammenfügen beschrieben, wobei die Wellenkopplungsanordnung derart konfiguriert ist, dass eine Befestigungsvorrichtung nicht durch eine Befestigungsvorrichtungsbohrung, die durch das Kopplungselement definiert ist, eingesetzt und in Eingriff gebracht werden kann, ohne dass eine von zwei Bedingungen vorliegt. Unter einer ersten Bedingung muss das Wellenende in eine erforderliche installierte Tiefe eingesetzt sein, so dass eine Befestigungsvorrichtungsaufnahmeaussparung, die durch das Wellenende definiert ist, auf die Befestigungsvorrichtungsbohrung ausgerichtet ist, um die durch die Bohrung eingesetzte Befestigungsvorrichtung aufzunehmen, wobei der Eingriff der Befestigungsvorrichtung mit dem Kopplungselement nach dem Einsetzen der Befestigungsvorrichtung durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung und die Welle bewirkt, dass das Kopplungselement eine Klemmkraft auf eine Wellenschnittstelle ausübt, die durch das Wellenende definiert ist, während die Befestigungsvorrichtung, die fest in der Aussparung angeordnet ist, mit der Klemmkraft zusammenwirkt, um das Wellenende im Kopplungselement in Eingriff zu bringen und eine axiale und radiale Bewegung des Wellenendes relativ zum Kopplungselement zu verhindern.
Unter einer zweiten Bedingung wird ein Vorsprung, der sich axial von einem Eingriffssegment des Wellenendes erstreckt, in das Kopplungselement ohne Eingriff des Eingriffssegments mit dem Kopplungselement eingesetzt und steht in die Befestigungsvorrichtungsbohrung vor, so dass das Einsetzen der Befestigungsvorrichtung in die Befestigungsvorrichtungsbohrung den Vorsprung behindert, um das Wellenende axial relativ zum Kopplungselement zu verlagern, was einen visuellen Indikator schaffen kann, dass das Wellenende nicht mit dem Kopplungselement in Eingriff steht. Der Vorsprung kann in einen Abstandsspalt verlagert werden, der zwischen dem Vorsprung und einer Kopplungsschnittstelle des Kopplungselements hergestellt ist, wobei der Vorsprung und/oder der Abstandsspalt derart konfiguriert sind, dass, sollte die Befestigungsvorrichtung durch das Befestigungsvorrichtungsloch eingesetzt und mit dem Kopplungselement in Eingriff gebracht werden, der Vorsprung mit der Kopplungsschnittstelle außer Eingriff bleibt, und an sich das Wellenende leicht vom Kopplungselement bei manueller Betätigung der Welle relativ zum Kopplungselement entfernbar ist, so dass z. B. der eingriffslose Zustand des Wellenendes offensichtlich und/oder stark detektierbar ist.
Hier wird ein Zusammenfügungsverfahren geschaffen, wobei das Wellenende fortschreitend in einen Kanal des Kopplungselements eingesetzt wird, das eine Kopplungsschnittstelle definiert, wobei der Kanal mit der Befestigungsvorrichtungsbohrung des Kopplungselements in Verbindung steht, so dass in einer Einsetztiefe, die geringer als erforderlich ist, um ein Eingriffssegment des Wellenendes mit der Kopplungsschnittstelle in Eingriff zu bringen, der Vorsprung nicht mit der Kopplungsschnittstelle in Eingriff gebracht werden kann, wie vorher beschrieben, und in jeder Einsetztiefe, wobei das Eingriffssegment mit der Kopplungsschnittstelle in Eingriff steht, anders als die erforderliche installierte Tiefe, ein Merkmal des Wellenendes in die Befestigungsvorrichtungsbohrung vorsteht, um das Einsetzen der Befestigungsvorrichtung durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung zu verhindern, wodurch der Eingriff der Befestigungsvorrichtung mit dem Kopplungselement verhindert wird, wenn sich das Wellenende in einer nicht installierten Position befindet.
Die hier geschaffene Welle umfasst einen Wellenkörper und ein Wellenende. Das Wellenende umfasst ein Eingriffssegment, das sich axial vom Wellenkörper erstreckt und eine Wellenschnittstelle und eine Befestigungsvorrichtungsaufnahmeaussparung definiert. Ein Vorsprung erstreckt sich axial vom Eingriffssegment und weist eine Querschnittsfläche auf, die kleiner ist als jene der Wellenschnittstelle, so dass der Vorsprung mit dem Wellenkörper nicht zusammenhängt. Ein Kopplungselement umfasst ein Wellenaufnahmeende, einen Kanal, der eine Kopplungsschnittstelle entsprechend der Wellenschnittstelle definiert, und gegenüberliegende Bohrungsöffnungen, die eine Befestigungsvorrichtungsbohrung definieren, die derart angeordnet sind, dass der Kanal mit dem Wellenaufnahmeende und der Befestigungsvorrichtungsbohrung in Verbindung steht. Der Vorsprung weist eine Vorsprunglänge auf, die größer ist als die axiale Länge des Kanals zwischen dem Wellenaufnahmeende und der Befestigungsvorrichtungsbohrung, so dass, wenn das Wellenende in den Kanal über das Wellenaufnahmeende eingesetzt wird, das Vorderende des Vorsprungs ohne Eingriff des vorderen Abschnitts der Wellenschnittstelle mit der Kopplungsschnittstelle in die Bohrung vorsteht.
Eine Übergangsoberfläche am Wellenende, die durch einen vorderen Schnittstellenabschnitt des Eingriffssegments und den Vorsprung begrenzt ist, definiert einen Abstandsspalt zwischen dem Vorsprung und der Kopplungsschnittstelle, wenn der Vorsprung in den Kanal eingesetzt ist. Der Vorsprung weist eine obere Oberfläche auf, die durch eine radiale Vorsprunghöhe gekennzeichnet ist, die relativ zu einer Längsachse der Welle definiert ist, wobei die radiale Vorsprunghöhe größer ist als eine radiale Höhe der Bohrung der Befestigungsvorrichtungsbohrung, die durch eine Unterseite der Befestigungsvorrichtungsbohrung und eine Längsachse des Kanals definiert ist.
Der Vorsprung kann einen Querschnitt mit einem bogenförmigen Abschnitt, der eine obere Oberfläche definiert, definieren, wobei der bogenförmige Abschnitt von einem Winkel von 170 Grad oder weniger eingeschlossen ist, der von einer Längsachse der Welle ausgeht. In einem Beispiel kann der Vorsprung vollständig über einer horizontalen Mittelebene des Wellenkörpers angeordnet sein. In einem anderen Beispiel kann der Vorsprung einen tränenförmigen Querschnitt mit dem bogenförmigen Abschnitt und einem V-förmigen Abschnitt, der mit dem bogenförmigen Abschnitt zusammenhängt, aufweisen, so dass der V-förmige Abschnitt sich durch eine horizontale Mittelebene des Wellenkörpers erstreckt.
Die Wellenkopplungsanordnung kann ein Wellenorientierungsmerkmal, das durch das Eingriffssegment definiert ist, und ein Kopplungsorientierungsmerkmal, das durch die Kopplungsschnittstelle definiert ist, umfassen, so dass, wenn das Wellenende in den Kanal eingesetzt ist, wobei die Wellenschnittstelle mit der Kopplungsschnittstelle in Eingriff steht, das Wellenorientierungsmerkmal und das Kopplungsorientierungsmerkmal in Eingriff stehen, um das Wellenende im Kanal derart zu orientieren, dass die obere Oberfläche des Vorsprungs in die Befestigungsvorrichtungsbohrung vorsteht. In einem Beispiel kann jede der Wellenschnittstelle und der Kopplungsschnittstelle mehrere Orientierungsmerkmale definieren, so dass der Eingriff des Eingriffssegments mit der Kopplungsschnittstelle den Eingriff von mehreren entsprechenden Orientierungsmerkmalen erfordern kann. Jede der Wellenschnittstelle und der Kopplungsschnittstelle kann mehrere Zähne umfassen, die in der installierten Position in Eingriff gebracht werden können.
Die hier beschriebene Konfiguration des Wellenendes und des Kopplungselements ermöglicht eine Überprüfung des Wellenendes in der installierten Position vor dem Eingriff der eingesetzten Befestigungsvorrichtung mit dem Kopplungselement und ohne visuelle Überprüfung und ermöglicht daher das Zusammenfügen einer Wellenkopplungsanordnung an einem Anwendungs- und/oder Installationsort, an dem die visuelle Zugänglichkeit des Wellenendes und des Kopplungselements begrenzt oder nicht möglich sein kann.
Die obigen Merkmale und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise schematische perspektivische Endansicht einer Welle mit einem ersten Beispielvorsprung, der sich von einem Eingriffsabschnitt erstreckt;
2A ist eine teilweise schematische Seitenansicht einer Wellenkopplungsanordnung mit der Welle von 1 und einem Kopplungselement, die die Welle in einer vollständig eingerückten Position relativ zum Kopplungselement zeigt;
2B ist eine teilweise schematische perspektivische Draufsicht der Wellenkopplungsanordnung von 2A;
2C ist eine teilweise schematische perspektivische Draufsicht der Wellenkopplungsanordnung von 2B mit einer Befestigungsvorrichtung in einer installierten Position;
3A ist eine schematische Endansicht der Welle von 1;
3B ist eine teilweise schematische Draufsicht der Welle von 1;
3C ist eine teilweise schematische Seitenansicht der Welle von 1;
4A ist eine teilweise schematische Seitenansicht, die die Welle von 1 teilweise in das Kopplungselement in einer ersten Position eingesetzt zeigt;
4B ist eine teilweise Querschnittsansicht des Schnitts 4B-4B von 2B, die die Welle von 1 teilweise in das Kopplungselement in der ersten Position eingesetzt zeigt;
5A ist eine teilweise schematische Seitenansicht, die die Welle von 1 teilweise in das Kopplungselement in einer zweiten Position eingesetzt zeigt;
5B ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 5B-5B von 5A, die einen Querschnitt des Vorsprungs zeigt;
6A ist eine teilweise schematische Seitenansicht, die die Welle von 1 teilweise in das Kopplungselement in einer dritten Position eingesetzt zeigt;
6B ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 6B-6B von 6A;
7 ist eine teilweise schematische perspektivische Endansicht einer Welle mit einem zweiten Beispielvorsprung, der sich von einem Eingriffsabschnitt erstreckt;
8A ist eine schematische Endansicht der Welle von 7;
8B ist eine teilweise schematische Seitenansicht, die die Welle von 7 teilweise in das Kopplungselement in einer ersten Position eingesetzt zeigt;
9A ist eine teilweise schematische Seitenansicht, die die Welle von 7 teilweise in das Kopplungselement in einer ersten Position eingesetzt zeigt;
9B ist eine teilweise Querschnittsansicht von 9A, die die Welle von 7 teilweise in das Kopplungselement in der ersten Position eingesetzt zeigt;
10A ist eine teilweise schematische Seitenansicht, die die Welle von 7 teilweise in das Kopplungselement in einer zweiten Position eingesetzt zeigt;
10B ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 10B-10B von 10A, die einen Querschnitt des Vorsprungs zeigt;
11A ist eine teilweise schematische Seitenansicht, die die Welle von 7 teilweise in das Kopplungselement in einer dritten Position eingesetzt zeigt;
11B ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 11B-11B von 11A;
12A ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 12-12 des Kopplungselements von 2B ohne Welle;
12B ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Welle von 7 zum Kopplungselement in einer ersten radialen Orientierung orientiert zeigt;
12C ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Welle von 7 zum Kopplungselement in einer zweiten radialen Orientierung orientiert zeigt; und
12D ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Welle von 7 zum Kopplungselement in einer ersten dritten radialen Orientierung orientiert zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen in allen verschiedenen Figuren gleiche Komponenten darstellen. Die in den 1-12D gezeigten Elemente sind nicht maßstäblich oder im Verhältnis. Folglich sollen die in den hier dargestellten Zeichnungen vorgesehenen speziellen Abmessungen und Anwendungen nicht als Begrenzung betrachtet werden. Eine bestimmte Terminologie, beispielsweise ”obere”, ”untere”, ”im Uhrzeigersinn”, ”gegen den Uhrzeigersinn”, ”horizontal”, ”vertikal”, wird hier nur für die relative Beschreibungsklarheit verwendet und soll keine Begrenzung sein.
In 1 ist eine Welle 20 gezeigt, die im Allgemeinen bei 20 angegeben ist. Die Welle 20 umfasst einen Wellenkörper 22 und ein Wellenende 24. Die Welle 20 kann mit einem Kopplungselement zusammengefügt werden, das im Allgemeinen bei 70 in 2A angegeben ist, wobei in der installierten Position, die in 2A–2C gezeigt ist, das Wellenende 24 in eine installierte Tiefe 96 eingesetzt ist, so dass ein Eingriffssegment 26 in einem Kanal 74 in Eingriff steht, der durch das Kopplungselement 70 definiert ist, und das Wellenende 24 in der installierten Position im Kanal 74 durch eine Befestigungsvorrichtung 12 festgehalten wird, die durch eine Befestigungsvorrichtungsbohrung 80, die durch das Kopplungselement 70 definiert ist, und eine Befestigungsvorrichtungsaufnahmeaussparung 30, die durch das Wellenende 24 definiert ist, eingesetzt ist, wobei die Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff steht, wie in 2C gezeigt, um zu bewirken, dass eine Kopplungsschnittstelle 76 des Kopplungselements 70 eine Klemmkraft 18 auf eine Wellenschnittstelle 28 des Eingriffssegments 26 des Wellenendes 24 ausübt, wobei somit eine Wellenkopplungsanordnung gebildet wird, die im Allgemeinen bei 100 angegeben ist. In einem nicht begrenzenden Beispiel kann die Wellenkopplungsanordnung 100 zur Verwendung als Lenkwellen-Kopplungsanordnung 100 konfiguriert sein, wobei die Welle 20 als Lenkwelle 20 oder als Lenkzwischenwelle 20 konfiguriert sein kann.
Wie hier verwendet, sollen sich ”installierte Position”, ”installierte Tiefe 96” und ”installierte Orientierung” nur auf einen spezifischen Zustand beziehen, in dem das Wellenende 24 relativ zum Kopplungselement 70 positioniert und/oder orientiert ist, wie für einen korrekten Eingriff des Wellenendes 24 mit dem Kopplungselement 70 durch eine Befestigungsvorrichtung 12 erforderlich, die durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt ist und mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff steht. Andere Begriffe, die nicht das Wort ”installiert” umfassen, wie z. B. ”eingesetzte Position”, ”Einsetztiefe” und ”eingesetzte Orientierung” sollen sich auf Zustände beziehen, in denen das Wellenende 24 nicht relativ zum Kopplungselement 70 positioniert und/oder orientiert ist, wie für einen korrekten Eingriff des Wellenendes 24 mit dem Kopplungselement 70 durch eine Befestigungsvorrichtung 12 erforderlich, die durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt ist und mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff steht. In den ganzen Figuren sollen die Begriffe ”obere”, ”untere” und ”Unterseite” relativ zu einer horizontalen Mittelebene sein, die durch eine Wellenlängsachse 10 und eine horizontale Wellenachse 54, die in 1 und 3A gezeigt sind, definiert ist, wobei, wenn das Wellenende 24 mit dem Kopplungselement 70 in der installierten Position in Eingriff steht, die in 2A–2C gezeigt ist, die Längsachse 10 der Welle 20 und die Längsachse 10 des Kanals 74 des Kopplungselements 70 im Wesentlichen zusammenfallen und die horizontale Achse 54 und die horizontale Mittelebene zur Achse einer Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 im Wesentlichen parallel sind, die durch das Kopplungselement 70 definiert ist, wobei die Begriffe ”im Wesentlichen zusammenfallend” und ”im Wesentlichen parallel” jeweils als ”zusammenfallend” und ”parallel” innerhalb der üblichen Herstellungstoleranzen der jeweiligen Komponenten interpretiert werden sollen, so dass diese Begriffe nicht übermäßig breit sind. Eine vertikale Achse 56 ist zur Längsachse und zur horizontalen Achse 10, 54 orthogonal und halbiert diese. Die Begriffe ”im Uhrzeigersinn” und ”gegen den Uhrzeigersinn”, wie hier verwendet, sollen sich auf die Drehrichtung um die Längsachse 10 aus der Perspektive des Schnitts 12-12, der in 2B gezeigt ist, betrachtet, beziehen.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Welle 20 einen Wellenkörper, der im Allgemeinen bei 22 angegeben ist, und ein Wellenende, das im Allgemeinen bei 24 angegeben ist. Der Wellenkörper 22 weist einen Wellendurchmesser 21 (siehe 3B) auf, der eine Wellenoberfläche 64 definiert. In dem gezeigten Beispiel endet die Wellenoberfläche 64 in einer Abschrägung 23, so dass der Wellendurchmesser 21 größer ist als ein Wellenschnittstellendurchmesser 46 (siehe 3B), wobei der größere Wellendurchmesser 21 und die Abschrägung 23 auf ein Wellenaufnahmeende 72 des Kopplungselements 70 einwirken können, um ein übermäßiges Einsetzen des Wellenendes 24 in den Kanal 74 des Kopplungselements 70 zu verhindern, z. B. Einsetzen des Wellenendes 24 in eine Einsetztiefe, die größer ist als die installierte Tiefe 96, die in 2B gezeigt ist.
Das Wellenende 24 erstreckt sich axial vom Wellenkörper 22 und umfasst ein Eingriffssegment 26 und einen Vorsprung 34. Das Eingriffssegment 26 erstreckt sich axial vom Wellenkörper 22 und definiert eine Wellenschnittstelle 28 mit einem vorderen Schnittstellenabschnitt 32, einem hinteren Schnittstellenabschnitt 33 und einer Befestigungsvorrichtungsaufnahmeaussparung 30 zwischen dem vorderen Schnittstellenabschnitt 32 und dem hinteren Schnittstellenabschnitt 33. Die Befestigungsvorrichtungsaufnahmeaussparung 30, die hier als Aussparung 30 bezeichnet wird, ist derart konfiguriert, dass in der in 2A–2C gezeigten installierten Position die Aussparung 30 einen Aussparungsboden 66 und ein Profil der Aussparung 30 definiert, das die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 nicht behindert, so dass in der installierten Position eine Befestigungsvorrichtung 12 durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt und in der Aussparung 30 aufgenommen werden kann. Die Aussparung 30 weist eine radiale Aussparungshöhe 31 auf, die durch die Wellenlängsachse 10 und den Aussparungsboden 66 definiert ist. Wie in 2A gezeigt, kann die radiale Aussparungshöhe 31 in einem nicht behindernden Zustand zur Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 dieselbe wie oder geringer als eine radiale Bohrungshöhe 82 sein, die durch die Unterseite der Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 und die Längsachse 10 definiert ist. In einem Beispiel sind die radiale Aussparungshöhe 31 und die radiale Höhe 82 der Befestigungsvorrichtungsbohrung im Wesentlichen gleich, z. B. gleich innerhalb der üblichen Herstellungstoleranz der Komponenten, so dass in der installierten Posi tion die Aussparung 30 teilweise die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 definiert.
Wie in 2C gezeigt, wirkt in der installierten Position ein Schaftabschnitt 14 der Befestigungsvorrichtung 12 auf die Wellenschnittstellenabschnitte 32, 33 des Eingriffssegments 26 ein, um das Wellenende 24 im Kopplungselement 70 festzuhalten und eine axiale Bewegung des Wellenendes 24 relativ zum Kopplungselement 70 zu verhindern. In dem gezeigten Beispiel ist die Aussparung 30 als ringförmige Nut konfiguriert. Das Beispiel ist nicht begrenzend und selbstverständlich können andere Konfigurationen der Aussparung 30, beispielsweise eine Aussparung 30 in Form eines Schlitzes oder einer Flötenkerbe, verwendet werden.
Die Wellenschnittstelle 28 des Eingriffssegments 26 ist zum Eingriff mit einer Kopplungsschnittstelle 76 konfiguriert, die durch das Kopplungselement 70 definiert ist, so dass in der installierten Position und wenn die Befestigungsvorrichtung 12 durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 ausgedehnt ist und mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff steht, die Kopplungsschnittstelle 76 eine Klemmkraft 18 auf die Wellenschnittstelle 28 ausübt, um das Wellenende 24 im Kopplungselement 70 festzuhalten, um eine axiale Bewegung des Wellenendes 24 relativ zum Kopplungselement 70 zu verhindern. Die Wellenschnittstelle 28 und/oder die Kopplungsschnittstelle 76 können Oberflächenmerkmale 60, 88, 98 zum Eingriff mit und/oder Orientieren der Wellenschnittstelle 28 zur Kopplungsschnittstelle 76 umfassen. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Wellenschnittstelle 28 mehrere Wellenzähne 62, die mehreren Kopplungszähnen 90 (siehe 4B und 5B) entsprechen, so dass, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 des Kopplungselements 70 in einer Einsetztiefe eingesetzt ist, die ausreicht, um die Wellenschnittstelle 28 und die Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff zu bringen, die Wellenzähne 62 mit den Kopplungszähnen 90 eingreifend verzahnen, um das Wellenende 24 radial zum Kanal 74 zu orientieren und/oder eine radiale Bewegung der Wellenschnittstelle 28 relativ zur Kopplungsschnittstelle 76 zu verhindern. Das Eingriffssegment 26 und/oder die Wellenschnittstelle 28 können ein Wellenorientierungsmerkmal 60 umfassen, das einem Kopplungsorientierungsmerkmal 88 (siehe 5B) entsprechen kann, das durch den Kanal 74 und/oder die Kopplungsschnittstelle 76 des Kopplungselements 70 definiert ist. Das Wellenorientierungsmerkmal 60 und das Kopplungsorientierungsmerkmal 88 können als Keil und Keilnut, als Nut und blockierter Zahn oder als andere entsprechende Merkmale 60, 88, 98 konfiguriert sein, so dass, wenn das Befestigungsvorrichtungsende 13 in das Kopplungselement 70 in einer Einsetztiefe eingesetzt ist, in der das Eingriffssegment 26 mit dem Kanal 74 in Eingriff steht, das Wellenorientierungsmerkmal 60 und das Kopplungsorientierungsmerkmal 88 in Eingriff stehen, um das Wellenende 24 radial im Kanal 74 zu orientieren. Das Eingriffssegment 26 kann mehrere Wellenorientierungsmerkmale 60 definieren und/oder der Kanal 74 kann mehrere Kopplungsorientierungsmerkmale 88 definieren, die derart angeordnet sind, dass ein Eingriff von mehr als einem der Wellenorientierungsmerkmale 60 auf ein entsprechendes Kopplungsorientierungsmerkmal 88 ausgerichtet sein muss, damit das Wellenende 24 in den Kanal 74 eingesetzt wird, um den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 der Wellenschnittstelle 28 und einen Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 (siehe 2A) der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff zu bringen.
Mit erneutem Bezug auf 1 umfasst das Wellenende 24 einen Vorsprung 34, der sich axial vom vorderen Schnittstellenabschnitt 32 des Eingriffssegments 26 erstreckt und eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als eine Querschnittsfläche des vorderen Schnittstellenabschnitts 32, und eine Übergangsoberfläche 40 definiert, die durch den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 begrenzt ist. Der Vorsprung 34 ist durch eine Vorsprunglänge 36 (siehe 3C) gekennzeichnet und definiert ein Vorderende 38, das dem Wellenaufnahmeende 72 des Kopplungselements 70 während des Einsetzens des Wellenendes 24 in den Kanal 74 des Kopplungselements 70 präsentiert wird. Wie in 4A gezeigt, ist die Vorsprunglange 36 des Vorsprungs 34 größer als die axiale Länge des Kanals 74 zwischen dem Wellenaufnahmeende 72 und der Befestigungsvorrichtungsbohrung 80, z. B. größer als die axiale Länge eines Aufnahmeschnittstellenabschnitts 86 der Kopplungsschnittstelle 76, so dass, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 über das Wellenaufnahmeende 72 eingesetzt wird, das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 ohne Eingriff des vorderen Abschnitts der Wellenschnittstelle 28 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in die Bohrung vorsteht. Wie in 4B gezeigt, wenn das Wellenende 24 in eine erste Einsetztiefe 92 eingesetzt ist, so dass das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 ohne Eingriff des Eingriffssegments 26 und der Kopplungsschnittstelle 76 in die Bohrung vorsteht, kann eine Verlagerungskraft 19 auf das vorstehende Vorderende 38 durch die Befestigungsvorrichtung 12 ausgeübt werden, die in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, was bewirkt, dass der Vorsprung 34 im Abstandsspalt 16, der durch die Übergangsoberfläche 40 und die Kopplungsschnittstelle 76 definiert ist, verlagert wird. Die Verlagerung des Wellenendes 24 durch die Befestigungsvorrichtung 12, die in das Kopplungselement 70 eingesetzt wird, kann die Wellenlängsachse (als 10A in 4B gezeigt) relativ zur Kopplungslängsachse 10 (in 4B als 10B gezeigt) kippen, was einen visuellen Indikator schafft, dass das Wellenende 24 nicht mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff steht.
Der Vorsprung 34 definiert ferner eine obere Oberfläche 42 und eine untere Oberfläche 43, so dass in der installierten Orientierung das Wellenende 24 dem Kanal 74 präsentiert wird, wobei das Vorderende 38 und die obere Oberfläche 42 im Allgemeinen auf die offene Seite des Kanals 74 ausgerichtet sind, z. B. im Allgemeinen zwischen gegenüberliegenden Wänden 73 des Kopplungselements 70 ausgerichtet sind, die den Kanal 74 definieren, und so dass beim Einsetzen des Vorsprungs 34 in den Kanal 74 die Übergangsoberfläche 40 einen Abstandsspalt 16 (siehe 4A) zwischen dem Vorsprung 34 und der Kopplungsschnittstelle 76 definiert, und die obere Oberfläche 42 zur Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 benachbart ist. Die untere Oberfläche 43 kann verjüngt sein, wie in 3C gezeigt, wobei der Verjüngungswinkel 39 von der Übergangsoberfläche 40 ausgeht, und so dass die Verjüngung der unteren Oberfläche 43 den Abstandsspalt 16 relativ zu einer nicht verjüngten unteren Oberfläche vergrößert.
Wie in 3A und 5A–5B gezeigt, kann das Eingriffssegment 26 ein oder mehrere Wellenorientierungsmerkmale 60 definieren und die Kopplungsschnittstelle 76 kann ein oder mehrere Kopplungsorientierungsmerkmale 88 entsprechend dem einen oder den mehreren Wellenorientierungsmerkmalen 60 definieren, wobei der Eingriff des einen oder der mehreren Wellenorientierungsmerkmale 60 mit dem einen oder den mehreren Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 das Wellenende 24 im Kanal 74 derart orientiert, dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, um das Einsetzen der Befestigungsvorrichtung 12 durch die Bohrungsöffnung zu verhindern, beispielsweise wenn das Wellenende 24 in eine zweite Einsetztiefe 94 eingesetzt wird, wobei die zweite Einsetztiefe 94 dem Eingriff des vorderen Schnittstellenabschnitts 32 der Wellenschnittstelle 28 und des Aufnahmeschnittstellenabschnitts 86 der Kopplungsschnittstelle 76 entspricht.
Die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 kann durch eine radiale Vorsprunghöhe 44 gekennzeichnet sein, die relativ zu einer Längsachse 10 der Welle 20 definiert ist, wie in 2A gezeigt, wobei die radiale Vorsprunghöhe 44 größer ist als die radiale Bohrungshöhe 82, und so dass, wenn der vordere Schnittstellenabschnitt 32 des Eingriffssegments 26 mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 des Kanals 74 in Eingriff steht, die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Bohrungsöffnung vorsteht, um das Einsetzen der Befestigungsvorrichtung 12 durch die Bohrungsöffnung zu verhindern, wie in 5A und 5B gezeigt. Wie in 2A gezeigt, kann die radiale Vorsprunghöhe 44 geringer sein als eine radiale Höhe 48 der Wellenschnittstelle, die durch den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 und die Längsachse 10 der Welle 20 definiert ist, so dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in dem gezeigten Beispiel mit der Wellenschnittstelle 28 nicht zusammenhängend ist.
Der Vorsprung 34 kann einen Querschnitt mit einem bogenförmigen Abschnitt 50 definieren, wobei der bogenförmige Abschnitt 50 die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 definiert. Der bogenförmige Abschnitt 50 kann von einem Winkel 52 von weniger als 180 Grad eingeschlossen sein, wobei der Winkel 52 von einer Längsachse 10 der Welle 20 ausgeht, wie in 3A gezeigt, und so dass der bogenförmige Abschnitt 50 vollständig über der horizontalen Mittelebene des Wellenkörpers 22 angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der bogenförmige Abschnitt 50 von einem Winkel 52 von weniger als 170 Grad eingeschlossen, so dass die Vorsprungbreite 68 parallel zur horizontalen Achse 54 gemessen, wie in 3B gezeigt, geringer ist als der Wellenschnittstellendurchmesser 46, so dass die Übergangsoberfläche 40, die dazwischen begrenzt ist, einen Abstandsspalt 16 definiert, der einen seitlichen Zwischenraum zwischen dem Vorsprung 34 und der Kopplungsschnittstelle 76 in und benachbart zur horizontalen Mittelebene umfasst, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 eingesetzt ist.
In einem ersten Beispiel, das in 1–6B gezeigt ist, umfasst der Vorsprung 34 einen V-förmigen Abschnitt 58, der mit dem bogenförmigen Abschnitt 50 zusammenhängt und sich vom bogenförmigen Abschnitt 50 durch eine horizontale Mittelebene des Wellenkörpers 22 erstreckt, so dass der Querschnitt des Vorsprungs 34 tränenförmig ist. In einem anderen Beispiel, das in 7–12D gezeigt ist, endet der bogenförmige Abschnitt 50 in einer unteren Oberfläche 43, so dass der Vorsprung 34 vollständig über der horizontalen Mittelebene des Wellenkörpers 22 angeordnet ist. Der bogenförmige Abschnitt 50 ist durch einen Winkel 52 von weniger als 180 Grad und vorzugsweise 170 Grad oder weniger eingeschlossen, wobei der Einschlusswinkel 52 von der Längsachse 10 der Welle 20 ausgeht. Der Vorsprung 34 kann durch eines von Gesenkschmieden, Extrusion, maschineller Bearbeitung oder ein anderes geeignetes Verfahren ausgebildet werden.
Mit Bezug auf 2A–2C umfasst das Kopplungselement 70 ein Wellenaufnahmeende 72 in Verbindung mit dem Kanal 74, das dazu konfiguriert ist, das Wellenende 24 aufzunehmen und in Eingriff zu bringen, wobei der Kanal 74 eine Kopplungsschnittstelle 76 definiert, die der Wellenschnittstelle 28 entspricht. Das Kopplungselement 70 kann ferner ein Verbindungsende 11 definieren, das dazu konfiguriert sein kann, mit einer anderen Komponente (nicht dargestellt) zu verbinden, so dass das Kopplungselement 70 wirksam die Welle 20 mit der Komponente verbindet, wobei die andere Komponente eine andere Welle 20 (nicht dargestellt) oder eine unterschiedliche Komponente sein kann. Das Wellenende 24 kann im Kanal 74 über das Wellenaufnahmeende 72 aufgenommen werden, wobei das Wellenende 24 in den Kanal 74 in verschiedene Tiefen 92, 94, 95, 96 eingesetzt werden kann, wie hier weiter beschrieben. Das Kopplungselement 70 umfasst gegenüberliegende Wände 73, die den Kanal 74 definieren, wobei jede Wand 73 eine Bohrungsöffnung umfasst, so dass die Bohrungsöffnungen 77, 78 gemeinsam die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 in Verbindung mit dem Kanal 74 definieren. In dem gezeigten Beispiel erstreckt sich die Bohrungsunterseite 84 in den Kanal 74, so dass, wenn das Wellenende 24 im Kopplungselement 70 in der installierten Position installiert ist, z. B. in einer installierten Tiefe 96, die Bohrungsunterseite 84 sich in die Aussparung 30 erstreckt und/oder auf den Aussparungsboden 66 ausrichtet.
Die Aufnahmebohrungsöffnung 77 ist dazu konfiguriert, ein Befestigungsvorrichtungsende 13 und einen Schaftabschnitt 14 der Befestigungsvorrichtung 12 aufzunehmen, während ein Befestigungsvorrichtungskopf 15 der Befestigungsvorrichtung 12 festgehalten wird. Die Eingriffsbohrungsöffnung 78 ist dazu konfiguriert, das Befestigungsvorrichtungsende 13 aufzunehmen und die Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff zu bringen, wobei die Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff kommen kann, so dass eine Klemmkraft 18 durch die Kopplungsschnittstelle 76 auf die Wellenschnittstelle 28 ausgeübt wird, beispielsweise durch Eingriff der Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70, um die gegenüberliegenden Wände 73 des Kopplungselements 70 zueinander hin zu ziehen, z. B. in der in 2C durch die Pfeile gezeigten Richtung, die die Klemmkraft 18 angeben. In einem Beispiel kann die Befestigungsvorrichtung 12 als Gewindebolzen konfiguriert sein und die Eingriffsbohrungsöffnung 78 kann derart konfiguriert sein, dass der Gewindebolzen mit der Eingriffsbohrungsöffnung 78 in Eingriff gebracht werden kann, um ein herrschendes Drehmoment zu erzeugen, wodurch die Bolzenbefestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff gebracht wird, wobei das herrschende Drehmoment der Klemmkraft 18 entspricht, die durch die Kopplungsschnittstelle 76 auf die Wellenschnittstelle 28 ausgeübt wird. Das hier gezeigte Beispiel ist nicht begrenzend und selbstverständlich können andere Typen von Befestigungsvorrichtungen 12 und/oder Kombinationen von Befestigungsvorrichtungen 12 verwendet werden, um die Aussparung 30 über die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 in Eingriff zu bringen und/oder das Wellenende 24 am Kopplungselement 70 in einer installierten Position zu halten. Als nicht begrenzendes Beispiel kann die Befestigungsvorrichtung 12 einen Bolzen mit einem Element für das herrschende Drehmoment wie z. B. einem Verriegelungsschraubengewinde, einer Drehmomentausübungsbeschichtung wie z. B. Loctite^TM, einem Verriegelungseinsatz wie z. B. Nylok^TM oder einer Bolzen- und Mutter und/oder Splintkombination usw. umfassen.
Die Kopplungsschnittstelle 76 ist durch den Kanal 74 definiert und umfasst einen Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 und einen Abschlussschnittstellenabschnitt 87. Der Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 liegt zwischen dem Wellenaufnahmeende 72 und der Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 und nimmt den Vorsprung 34 vor dem Eingriff des vorderen Schnittstellenabschnitts 32 des Eingriffssegments 26 der Welle 20 auf. Die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 liegt zwischen dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 und dem Abschlussschnittstellenabschnitt 87, so dass der Abschlussschnittstellenabschnitt 87 mit dem vorderen Schnittstellenabschnitt 32 des Eingriffssegments 26 in Eingriff kommt, wenn sich das Wellenende 24 in der installierten Position befindet, z. B. wenn das Wellenende 24 im Kanal 74 in der installierten Tiefe 96 angeordnet ist, wie in 2A–2C gezeigt.
In dem gezeigten Beispiel umfasst die Kopplungsschnittstelle 76 mehrere Kopplungszähne 90 (siehe 4B und 5B), die mehreren Wellenzähnen 62 entsprechen, so dass, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 des Kopplungselements 70 mit einer Einsetztiefe 94 eingesetzt ist, die ausreicht, um die Wellenschnittstelle 28 und die Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff zu bringen, die Wellenzähne 62 eingreifend mit den Kopplungszähnen 90 verzahnen, um das Wellenende 24 radial zum Kanal 74 zu orientieren und/oder eine radiale Bewegung der Wellenschnittstelle 28 relativ zur Kopplungsschnittstelle 76 zu verhindern. Wie vorher beschrieben und in 5B und 6C gezeigt, kann die Kopplungsschnittstelle 76 ein oder mehrere Kopplungsorientierungsmerkmale 88 definieren, die dem einen oder den mehreren Wellenorientierungsmerkmalen 60 entsprechen, wobei der Eingriff des einen oder der mehreren Wellenorientierungsmerkmale 60 mit dem einen oder den mehreren Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 das Wellenende 24 im Kanal 74 derart orientiert, dass das Vorderende 38 und die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorstehen, wenn das Wellenende 24 fortschreitend in den Kanal 74 eingesetzt wird, um das Einsetzen der Befestigungsvorrichtung 12 durch die Bohrungsöffnung zu verhindern, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 eingesetzt ist, aber nicht in der installierten Position, beispielsweise wenn das Wellenende 24 in eine erste Einsetztiefe 92 eingesetzt ist, die in 4A gezeigt ist, oder fortschreitend in eine zweite Einsetztiefe 94 eingesetzt wird, die in 5B gezeigt ist.
Wie in 2A–2C gezeigt und mit Bezug auf 12A, kann das Kopplungselement 70 mehrere Haltemerkmale 98 definieren, wobei jedes Haltemerkmal 98 teilweise den Kanal 74 und/oder die Kopplungsschnittstelle 76 definieren kann, wie in 4B gezeigt, und dazu konfiguriert sein kann, das Wellenende 24 zu führen und/oder axial auszurichten, wenn das Wellenende 24 fortschreitend in den Kanal 74 eingesetzt wird. Wenn das Wellenende 24 in der installierten Position installiert ist, wie in 2A–2C gezeigt, kommen die Haltemerkmale 98 mit der Wellenschnittstelle 28 in Eingriff, und wenn die Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff kommt, üben sie eine Klemmkraft 18 auf die Wellenschnittstelle 28 aus, wenn die Eingriffsbefestigungsvorrichtung 12 die gegenüberliegenden Wände 73 und die gegenüberliegenden Haltemerkmale 98 des Kopplungselements 70 zueinander hin zieht, z. B. in der in 2C durch die Pfeile gezeigten Richtung, die die Klemmkraft 18 angeben. Die Haltemerkmale 98 sind dazu konfiguriert, einen radialen Raum 99 dazwischen zu definieren, so dass, wenn die Haltemerkmale 98 und die gegenüberliegenden Wände 73 durch die Befestigungsvorrichtung 12 zusammengezogen werden, die das Kopplungselement 70 mit dem Wellenende 24 in der installierten Position in Eingriff bringt, der radiale Raum 99 aufrechterhalten wird, um eine gegenseitige Behinderung der gegenüberliegenden Haltemerkmale 98 zu verhindern, wodurch eine falsche Angabe eines Eingriffs der Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 und/oder eines Eingriffs des Wellenendes 24 mit dem Kopplungselement 70 verhindert wird, was der Behinderung der gegenüberliegenden Haltemerkmale 98 zuzuschreiben ist.
In dem gezeigten Beispiel umfasst das Kopplungselement 70 ein erstes Paar von gegenüberliegenden Haltemerkmalen 98 benachbart zum Wellenaufnahmeende 72 des Kopplungselements 70, wobei die Haltemerkmale 98 teilweise die Kopplungsschnittstelle 76 definieren. Die Haltemerkmale 98 erstrecken sich radial zueinander hin, so dass, wenn das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 in den Kanal 74 eingesetzt wird, wie in 4A gezeigt, der Vorsprung 34 relativ zum ersten Paar von Haltemerkmalen 98 geführt und/oder angeordnet wird, so dass in der ersten Einsetztiefe 92, die in 4A gezeigt ist, die Vorderkante des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht. Wie in 4B gezeigt, wenn eine Befestigungsvorrichtung 12 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, behindert die vorstehende Vorderkante des Vorsprungs 34 eine Befestigungsvorrichtung 12 (in 4B nicht gezeigt) und die Befestigungsvorrichtung 12 übt eine Verlagerungskraft 19 auf die Befestigungsvorrichtung 12 aus, wobei der Vorsprung 34 axial aus der Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 verlagert wird, die nun die eingesetzte Befestigungsvorrichtung 12 enthält (in 4B nicht gezeigt), so dass der Vorsprung 34 in den Abstandsspalt 16 verlagert wird, der durch die Übergangsoberfläche 40 des Eingriffssegments 26 und die Kopplungsschnittstelle 76 definiert ist. Das Ende des Vorsprungs 34 kann sich relativ zum ersten Paar von Haltemerkmalen 98 drehen, so dass das Wellenende 24 relativ zum Kanal 74 gekippt wird, wie in 4B durch die Wellenlängsachse 10 (als 10A angegeben), die zur Längsachse 10 des Kanals 74 (als 10B angegeben) gekippt ist, gezeigt, wobei somit ein visueller Indikator für einen Installateur geschaffen wird, dass das Wellenende 24 nicht in einer installierten Position im Kopplungselement 70 in Eingriff gebracht wurde.
Der Vorsprung 34, der in den Abstandsspalt 16 verlagert wird, kann in den Kanal 74 eingesetzt bleiben, wobei das Eingriffssegment 26 vom Kanal 74 gelöst wird, so dass, wenn die nun in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzte Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff gebracht wird, die Wände 73 des Kopplungselements 70 und die gegenüberliegenden Haltemerkmale 98 zusammengezogen und in Richtung des Vorsprungs 34 gezogen werden, der im Kanal 74 angeordnet ist. Wenn die Wände 73 anfänglich zusammengezogen werden, verhindert der Abstandsspalt 16, der durch die Übergangsoberfläche 40 vorgesehen ist, dass die zusammengezogenen Wände 73 und die Kopplungsschnittstelle 76 den Vorsprung 34 im Kanal 74 festhalten. Bei Abwesenheit einer eingerückten Wellenschnittstelle 28, um der Klemmkraft 18 Widerstand zu leisten, werden die gegenüberliegenden Wände 73 und die gegenüberliegenden Haltemerkmale 98 durch die Eingriffsbefestigungsvorrichtung 12 weiter zusammengezogen, bis der radiale Raum 99 zwischen dem gegenüberliegenden Haltemerkmalen 98 beseitigt ist und eine gegenseitige Beeinflussung der gegenüberliegenden Haltemerkmale 98 eine Widerstandskraft schafft, so dass ein weiterer Eingriff der Befestigungsvorrichtung 12 angehalten wird. Die Haltemerkmale 98, der radiale Raum 99 und die Übergangsoberfläche 40 können derart konfiguriert und/oder bemessen sein, dass bei Abwesenheit des Eingriffssegments 26, das mit der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff steht, die Haltemerkmale 98 einander während des Eingriffs der Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 vor dem Eingriff des Vorsprungs 34 durch die Kopplungsschnittstelle 76 beeinflussen, und so dass es für einen Installateur offensichtlich sein kann, dass das Wellenende 24 nicht in einer installierten Position im Kopplungselement 70 in Eingriff steht. Die Form und Größe des Abstandsspalts 16, der durch die Übergangsoberfläche 40 definiert ist, trägt zum Verhindern des Eingriffs des Vorsprungs 34 durch die Kopplungsschnittstelle 76 durch Schaffen eines ausreichenden Zwischenraums bei, so dass der Vorsprung 34 radial innerhalb des Kanals 74 relativ zur Längsachse 10 des Kanals 74 verlagert werden kann, z. B. so dass der bogenförmige Abschnitt 50 gegenüberliegt, um einen seitlichen Zwischenraum zwischen dem Vorsprung 34 und der Wellenschnittstelle 28 an und nahe der horizontalen Achse 54 der Welle 20 zu schaffen.
In dem gezeigten Beispiel umfasst das Kopplungselement 70 ein zweites Paar von gegenüberliegenden Haltemerkmalen 98, die teilweise den Abschlussschnittstellenabschnitt 87 definieren, so dass die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 zwischen dem ersten und dem zweiten Paar von Haltemerkmalen 98 liegt. Das zweite Paar von Haltemerkmalen 98 kann zusammenwirken, um den Vorsprung 34 und/oder den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 zu führen, wenn das Wellenende 24 fortschreitend in den Kanal 74 eingesetzt wird, und/oder kann dazu konfiguriert sein, eine Klemmkraft 18 auf den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 beim Wellenende 24 in der installierten Position auszuüben. Wie vorher beschrieben, ist ein radialer Raum 99 zwischen den gegenüberliegenden Haltemerkmalen 98 vorgesehen, um eine Beeinflussung der Haltemerkmale 98 zu verhindern, wenn die Befestigungsvorrichtung 12 das Kopplungselement 70 und das Wellenende 24 in der installierten Position in Eingriff bringt.
Mit Bezug auf 4A–6B ist ein Verfahren zum Zusammenfügen der Wellenkopplungsanordnung 100 dargestellt, wobei das Verfahren das fortschreitende Einsetzen des Wellenendes 24 der Welle 20 in den Kanal 74 über das Wellenaufnahmeende 72 des Kopplungselements 70 von einer ersten Einetztiefe 92 in eine endgültige installierte Tiefe 96 umfasst. Wie in 4A gezeigt, ist die Vorsprunglänge 36 des Vorsprungs 34 größer als die axiale Länge des Kanals 74 zwischen dem Wellenaufnahmeende 72 und der Befestigungsvorrichtungsbohrung 80, z. B. größer als die axiale Länge eines Aufnahmeschnittstellenabschnitts 86 der Kopplungsschnittstelle 76, so dass, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 in der ersten Einsetztiefe 92 eingesetzt ist, das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 ohne Eingriff des vorderen Schnittstellenabschnitts 32 der Wellenschnittstelle 28 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in die Bohrung vorsteht.
Wie in 4B gezeigt, wenn das Wellenende 24 in die erste Einsetztiefe 92 eingesetzt ist, so dass das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 ohne Eingriff des Eingriffssegments 26 und der Kopplungsschnittstelle 76 in die Bohrung vorsteht, kann eine Verlagerungskraft 19 auf das vorstehende Vorderende 38 durch die Befestigungsvorrichtung 12 ausgeübt werden, die in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, was bewirkt, dass der Vorsprung 34 in den Abstandsspalt 16 verlagert wird, der durch die Übergangsoberfläche 40 und die Kopplungsschnittstelle 76 definiert ist. Die Verlagerung des Wellenendes 24 durch die Befestigungsvorrichtung 12, die in das Kopplungselement 70 eingesetzt wird, kann die Wellenlängsachse 10 (in 4B als 10A gezeigt) relativ zur Kopplungslängsachse 10 (in 4B als 10B gezeigt) kippen, was einen visuellen Indikator schafft, dass das Wellenende 24 nicht mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff steht.
Das Verfahren zum Zusammenfügen der Wellenkopplungsanordnung 100 umfasst ferner das Einsetzen des Wellenendes 24 in den Kanal 74 in eine zweite eingesetzte Position, die in 5A gezeigt ist, wobei in der zweiten Einsetztiefe 94 der vordere Schnittstellenabschnitt 32 des Eingriffssegments 26 mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 des Kanals 74 in Eingriff steht, so dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, wie in 5B gezeigt, wodurch verhindert wird, dass eine Befestigungsvorrichtung 12 durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 ausgedehnt wird und mit der Eingriffsbohrungsöffnung 78 in Eingriff kommt.
Wie in 3A und 5A–5B gezeigt, kann das Eingriffssegment 26 ein oder mehrere Wellenorientierungsmerkmale 60 definieren und die Kopplungsschnittstelle 76 kann ein oder mehrere Kopplungsorientierungsmerkmale 88 definieren, die dem einen oder den mehreren Wellenorientierungsmerkmalen 60 entsprechen, wobei der Eingriff des einen oder der mehreren Wellenorientierungsmerkmale 60 mit dem einen oder den mehreren Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 das Wellenende 24 im Kanal 74 derart orientiert, dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, um das Einsetzen der Befestigungsvorrichtung 12 durch die Bohrungsöffnung zu verhindern, beispielsweise wenn das Wellenende 24 in die zweite Einsetztiefe 94 eingesetzt ist, wobei die zweite Einsetztiefe 94 dem Eingriff des vorderen Schnittstellenabschnitts 32 der Wellenschnittstelle 28 und des Aufnahmeschnittstellenabschnitts 86 der Kopplungsschnittstelle 76 entspricht.
Die Wellenschnittstelle 28 kann mehrere Wellenzähne 62 definieren und die Kopplungsschnittstelle 76 kann mehrere Kopplungszähne 90 definieren, die den mehreren Wellenzähnen 62 entsprechen, so dass, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 eingesetzt ist und das Eingriffssegment 26 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff steht, die mehreren Wellenzähne 62 mit den mehreren Kopplungszähnen 90 in Eingriff stehen, um die Drehung des Wellenendes 24 im Kanal 74 um die Längsachse 10 einzuschränken, und so dass in einer installierten Position, wobei die Befestigungsvorrichtung 12 in der Bohrung in Eingriff steht, eine Klemmkraft 18 auf die Wellenzähne 62 durch die Kopplungszähne 90 ausgeübt wird, die damit in Verzahnungseingriff stehen.
In dem in 3A und 4A–6B gezeigten Beispiel kann die Wellenschnittstelle 28 mehrere Zähne 62, 90 und mindestens ein Wellenorientierungsmerkmal 60 umfassen, das als Keilnut konfiguriert ist, und die Kopplungsschnittstelle 76 kann mehrere Zähne 62, 90 mit mindestens einem Kopplungsorientierungsmerkmal 88 umfassen, das als blockierter Zahn konfiguriert ist, der einen Keil definiert. Die mindestens eine Keilnut 60 und der mindestens eine blockierte Zahn 88 sind derart angeordnet, dass, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 eingesetzt ist und der vordere Schnittstellenabschnitt 32 mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 in Eingriff steht, die mindestens eine Keilnut und der mindestens eine blockierte Zahn in Eingriff stehen, um das Wellenende 24 im Kanal 74 derart zu orientieren, dass der Vorsprung 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, wenn das Wellenende 24 fortschreitend in den Kanal 74 über das Aufnahmewellenende 24 in die erste und die zweite Einsetztiefe 92, 94 eingesetzt wird.
Das in 3A und 4A–5B gezeigte Beispiel soll nicht begrenzend sein und andere Konfigurationen und/oder Kombinationen von Wellenorientierungsmerkmalen 60 und Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 können verwendet werden, um das Wellenende 24 im Kanal 74 derart zu orientieren, dass das Vorderende 38 und die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorstehen, wenn das Wellenende 24 fortschreitend in den Kanal 74 eingesetzt wird. Die Wellenschnittstelle 28 kann beispielsweise eine einzelne Wellenorientierung definieren, wobei das einzelne Wellenorientierungsmerkmal 60 relativ zur oberen Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 angeordnet ist, und die Kopplungsschnittstelle 76 kann ein einzelnes Kopplungsorientierungsmerkmal 88 definieren, das dem einzelnen Wellenorientierungsmerkmal 60 entspricht und relativ zur Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 angeordnet ist, um sicherzustellen, dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, wenn der vordere Schnittstellenabschnitt 32 mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 des Kanals 74 in Eingriff steht. In dieser Konfiguration kann das Kopplungsorientierungsmerkmal 88 als blockierter Zahn oder als Keil konfiguriert sein, so dass das Einsetzen des Eingriffssegments 26 in den Kanal 74 verhindert wird, wenn das Wellenende 24 gedreht wird, um das Wellenorientierungsmerkmal 60 beispielsweise im radialen Raum 99 zwischen dem ersten Paar von Haltemerkmalen 98 zu positionieren.
In einem anderen Beispiel definiert eines des Eingriffssegments 26 und der Kopplungsschnittstelle 76 ein erstes Orientierungsmerkmal und das andere des Eingriffssegments 26 und der Kopplungsschnittstelle 76 definiert mehrere zweite Orientierungsmerkmale 60, 88, wobei das erste Orientierungsmerkmal selektiv mit jedem der mehreren zweiten Orientierungsmerkmale 60, 88 in Eingriff gebracht werden kann, um das Eingriffssegment 26 im Kanal 74 derart zu orientieren, dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht.
In einem Beispiel, das in 3A und 5B gezeigt ist, können mehrere Wellenorientierungsmerkmale 60 durch das Eingriffssegment 26 definiert sein und mehrere Kopplungsorientierungsmerkmale 88 durch die Kopplungsschnittstelle 76 definiert sein, wobei die Wellen- und Kopplungsorientierungsmerkmale 60, 88 derart angeordnet sind, dass das Wellenende 24 nur in einer einzelnen Orientierung orientiert werden muss, um den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 in Eingriff zu bringen. Wie durch die Beispielanordnung der Wellenkeilnutorientierungsmerkmale 60 und der Kopplungsorientierungsmerkmale 88 des blockierten Zahns, die in 3A und 5B gezeigt sind, dargestellt, wird der Eingriff des Wellenendes 24 mit dem Kanal 74 in irgendeiner anderen radialen Orientierung als der in 5B gezeigten Orientierung durch die Beeinflussung der Kopplungsorientierungsmerkmale 88 des blockierten Zahns mit einem oder mehreren Wellenzähnen 62 blockiert.
In einem anderen Beispiel, das in 8A und 10B gezeigt ist, werden mindestens zwei der mehreren Wellenorientierungsmerkmale 60 jeweils mit mindestens zwei der mehreren Kopplungsorientierungsmerkmale 88 in Eingriff gebracht, um das Eingriffssegment 26 im Kanal 74 derart zu orientieren, dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht.
Mit Bezug auf das in 8A und 12A–12D gezeigte Beispiel können sich die Anordnung und/oder die Anzahl der Wellenorientierungsmerkmale 60 in den mehreren Wellenorientierungsmerkmalen 60 von der Anordnung und/oder Anzahl der Kopplungsorientierungsmerkmale 88 in den mehreren Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 unterscheiden, um einen Eingriff des vorderen Schnittstellenabschnitts 32 mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 mit dem Wellenende 24 in mehr als einer radialen Orientierung relativ zum Kanal 74 zu ermöglichen, wobei in jeder der ermöglichten radialen Orientierungen die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, wenn das Wellenende 24 fortschreitend in den Kanal 74 eingesetzt wird, um das Einsetzen einer Befestigungsvorrichtung 12 durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 zu verhindern, wenn das Eingriffssegment 26 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in der zweiten Einsetztiefe 94 in Eingriff steht. Diese Konfiguration schafft Flexibilität und Effizienz beim Zusammenfügen des Wellenendes 24 mit dem Kanal 74 durch Vorsehen von mehreren radialen Orientierungen des Wellenendes 24 relativ zum Kanal 74, wobei das Wellenende 24 mit dem Kanal 74 in einer installierten Position in Eingriff gebracht werden kann, wobei, wenn das Wellenende 24 fortschreitend in den Kanal 74 eingesetzt wird, der Vorsprung 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, um einen Eingriff einer Befestigungsvorrichtung 12 in der Bohrung vor dem Positionieren des Wellenendes 24 in der installierten Position zu verhindern.
Mit Bezug auf 8A ist der Vorsprung 34 als bogenförmiger Abschnitt 50 konfiguriert, der vollständig über einer horizontalen Mittelebene der Welle 20 angeordnet ist, die durch eine horizontale Achse 54 und eine Längsachse 10 der Welle 20 definiert ist. Das Eingriffssegment 26 des Beispielwellenendes 24 umfasst zwei Wellenorientierungsmerkmale 60, die als Keile konfiguriert sind und zum bogenförmigen Abschnitt 50 des Vorsprungs 34 entgegengesetzt sind, so dass die Wellenorientierungsmerkmale 60 und der bogenförmige Abschnitt 50 auf entgegengesetzten Seiten der horizontalen Achse 54 angeordnet sind. Wie in 12A gezeigt, umfasst die Kopplungsschnittstelle 76 des Beispielskanals 74 mehr als zwei Kopplungsorientierungsmerkmale 88, die radial um die Schnittstelle des Kanals 74 und relativ zu einer horizontalen Achse 54 des Kanals 74 asymmetrisch verteilt sind. Die Kopplungsschnittstelle 76 umfasst ferner gegenüberliegende Haltemerkmale 98, die sich in den Kanal 74 erstrecken und einen radialen Raum 99 dazwischen definieren.
In einer ersten radialen Orientierung, die in 12B gezeigt ist, ist das Wellenende 24 radial derart orientiert, dass die horizontalen Achsen 54 der Welle 20 und des Kanals 74 im Wesentlichen zusammenfallen, z. B. innerhalb üblicher Herstellungstoleranzen zusammenfallen, und die zwei Wellenorientierungsmerkmale 60 auf ein erstes entsprechendes Paar von nicht benachbarten Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 ausrichten, um den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff zu bringen, so dass in der ersten radialen Orientierung, die in 12B gezeigt ist, der bogenförmige Abschnitt 50 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, um eine Befestigungsvorrichtung 12 zu behindern, die in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, wobei somit der Eingriff der Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 verhindert wird. Wie in 12B gezeigt, ist die radiale Vorsprunghöhe 44 des bogenförmigen Abschnitts 50, der in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, größer als die radiale Bohrungshöhe 82.
In einer zweiten radialen Orientierung, die in 12C gezeigt ist, ist das Wellenende 24 im Uhrzeigersinn relativ zur ersten radialen Orientierung gedreht und radial derart orientiert, dass ein Abschnitt des Vorsprungs 34 sich unter der horizontalen Achse 54 des Kanals 74 erstreckt, und die zwei Wellenorientierungsmerkmale 60 auf ein zweites entsprechendes Paar von nicht benachbarten Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 ausrichten, um den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff zu bringen, so dass in der in 12C gezeigten zweiten radialen Orientierung der bogenförmige Abschnitt 50 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, um eine Befestigungsvorrichtung 12 zu behindern, die in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, wobei somit ein Eingriff der Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 verhindert wird. Wie in 12C gezeigt, ist die radiale Vorsprunghöhe 44 des bogenförmigen Abschnitts 50, der in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, größer als die radiale Bohrungshöhe 82.
In einer dritten radialen Orientierung, die in 12D gezeigt ist, ist das Wellenende 24 gegen den Uhrzeigersinn relativ zur ersten radialen Orientierung gedreht und radial derart orientiert, dass ein Abschnitt des Vorsprungs 34 sich unter der horizontalen Achse 54 des Kanals 74 erstreckt und die zwei Wellenorientierungsmerkmale 60 auf ein drittes entsprechendes Paar von nicht benachbarten Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 ausrichten, um den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff zu bringen, so dass in der in 12D gezeigten dritten radialen Orientierung der bogenförmige Abschnitt 50 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, um eine Befestigungsvorrichtung 12 zu behindern, die in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, wobei folglich der Eingriff der Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 verhindert wird. Wie in 12D gezeigt, ist die radiale Vorsprunghöhe 44 des bogenförmigen Abschnitts 50, der in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, größer als die radiale Bohrungshöhe 82.
Es wäre verständlich, dass andere radiale Orientierungen (nicht dargestellt) des Wellenendes 24 und des Kanals 74, die in 12B–12D gezeigt sind, möglich sind und dass in diesen zusätzlichen radialen Orientierungen der bogenförmige Abschnitt 50 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorstehen würde, um eine Befestigungsvorrichtung 12 zu behindern, die in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, wobei folglich der Eingriff der Befestigungsvorrichtung 12 mit dem Kopplungselement 70 verhindert wird. Ferner wäre es verständlich, dass das Einsetzen des Eingriffssegments 26 des Wellenendes 24 in den Kanal 74 mit dem Wellenende 24 in einer radialen Orientierung, so dass der bogenförmige Abschnitt 50 vollständig unter der horizontalen Achse 54 des Kanals 74 angeordnet wäre, durch die Einwirkung der Wellenorientierungsmerkmale 60 auf mindestens einen der Kopplungszähne 90 und ein Kopplungshaltemerkmal 98 verhindert werden würde.
Mit erneutem Bezug auf 4A–6B kann das Verfahren zum Zusammenfügen der Wellenkopplungsanordnung 100 ferner das Einsetzen des Wellenendes 24 in den Kanal 74 in eine dritte eingesetzte Position, die in 6A gezeigt ist und einer dritten Einsetztiefe 95 entspricht, umfassen, wobei in der dritten eingesetzten Position der vordere Schnittstellenabschnitt 32 des Eingriffssegments 26 mit der Kopplungsschnittstelle 76 des Kanals 74 derart in Eingriff steht, dass der vordere Schnittstellenabschnitt 32 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht. In dem gezeigten Beispiel kann der vordere Schnittstellenabschnitt 32 des Eingriffssegments 26 in der dritten eingesetzten Position mit der Kopplungsschnittstelle 76 zwischen dem Aufnahme- und dem Abschlussschnittstellenabschnitt 86, 87 der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff stehen. In der dritten eingesetzten Position, wie in 6B gezeigt, steht der vordere Schnittstellenabschnitt 32 zumindest teilweise in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vor, so dass der vordere Schnittstellenabschnitt 32 das Einsetzen einer Befestigungsvorrichtung 12 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 behindert, wodurch verhindert wird, dass die Befestigungsvorrichtung 12 durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 ausgedehnt wird und mit der Eingriffsbohrungsöffnung 78 in Eingriff kommt.
Das Verfahren umfasst ferner das Einsetzen des Wellenendes 24 in den Kanal 74 in die installierte Tiefe 96, die in 2A–2C gezeigt ist, wobei in der installierten Position das Eingriffssegment 26 des Wellenendes 24 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff steht, so dass die Aussparung 30 auf die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 ausgerichtet ist, um eine Befestigungsvorrichtung 12 aufzunehmen, die durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 und die Aussparung 30 ausgedehnt wird. In der installierten Position steht ferner der vordere Schnittstellenabschnitt 32 der Wellenschnittstelle 28 mit dem Abschlussschnittstellenabschnitt 87 der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff und der hintere Schnittstellenabschnitt 33 der Wellenschnittstelle 28 steht mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 der Kopplungsschnittstelle 76 in Eingriff.
Das Verfahren fährt mit dem Einsetzen der Befestigungsvorrichtung 12 durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80, einschließlich der Aufnahmebohrungsöffnung 77, des Bohrungsabschnitts zwischen der Aufnahmebohrung und der Eingriffsbohrungsöffnung 77, 78, der nun teilweise durch die Aussparung 30 des Wellenendes 24 in der installierten Tiefe 96 definiert ist, und der Eingriffsbohrungsöffnung 78, und mit dem wirksamen Befestigen der Befestigungsvorrichtung 12 am Kopplungselement 70 fort, so dass die Kopplungsschnittstelle 76 eine Klemmkraft 18 auf die Wellenschnittstelle 28 ausübt und die Befestigungsvorrichtung 12 mit der Aussparung 30 in Eingriff kommt, um das Wellenende 24 im Kanal 74 einzuschränken. Wie vorher hier beschrieben, können die Kopplungsschnittstelle 76 und die Wellenschnittstelle 28 mindestens eines von entsprechenden Gewinden und/oder entsprechenden Orientierungsmerkmalen 60, 88 definieren, wobei das wirksame Befestigen der Befestigungsvorrichtung 12 am Kopplungselement 70 bewirkt, dass eine Klemmkraft 18 auf die Kopplungszähne 90 und/oder Kopplungsorientierungsmerkmale 88 an den jeweiligen entsprechenden Wellenzähnen 62 und/oder Wellenorientierungsmerkmalen 60 ausgeübt wird, um das Wellenende 24 im Kanal 74 einzuschränken und/oder die radiale Drehung des Wellenendes 24 relativ zum Kanal 74 einzuschränken.
Wie hier bezeichnet, entsprechen die erste, die zweite und die dritte eingesetzte Position jeweils einer ersten, einer zweiten und einer dritten Einsetztiefe 92, 94, 95, wobei jede der ersten, der zweiten und der dritten Einsetztiefe 92, 94, 95 einen Bereich von Einsetztiefen 92, 94, 95 darstellt, die durch einen Zustand definiert sind, der der eingesetzten Position zugeordnet ist, und so dass es nicht beabsichtigt ist, dass irgendeine der ersten, der zweiten und der dritten eingesetzten Position 92, 94, 96 auf einen einzelnen axialen Ort des Wellenendes 24 relativ zum Kanal 74 begrenzt ist. Die erste Einsetztiefe 92 stellt beispielsweise einen Bereich von Einsetztiefen 92, 94, 95 dar und/oder umfasst diese, die mit einer minimalen ersten Einsetztiefe 92 beginnen, in der das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 ausreichend in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, um eine Befestigungsvorrichtung 12 zu behindern, die in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, wobei der Eingriffsabschnitt nicht mit dem Kanal 74 in Eingriff steht, wobei das fortschreitende Einsetzen des Vorsprungs 34 in den Kanal 74 fortschreitend die erste Einsetztiefe 92 auf eine maximale erste Einsetztiefe 92 erhöht, die im Wesentlichen der Vorsprunglänge 36 entspricht, z. B. der maximalen Einsetztiefe des Vorsprungs 34 in den Kanal 74 ohne Eingriff des vorderen Schnittstellenabschnitts 32 des Eingriffssegments 26 mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 der Kopplungsschnittstelle 76 entspricht, wobei in der maximalen ersten Einsetztiefe 92 die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht und das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorstehen kann oder an der Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorbei ausgedehnt sein kann, wie durch die Vorsprunglänge 36 und die Konfiguration der Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 bestimmt.
Als Beispiel entspricht die minimale zweite Einsetztiefe 94 der Einsetztiefe, in der der vordere Schnittstellenabschnitt 32 zuerst mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 in Eingriff kommt, und die maximale zweite Einsetztiefe 94 entspricht der Einsetztiefe, in der die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 benachbart zum Eingriffsabschnitt nicht mehr in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht. Ebenso entspricht die minimale dritte Einsetztiefe 95 der Einsetztiefe, in der der vordere Schnittstellenabschnitt 32 benachbart zum Vorsprung 34 zuerst in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, und die maximale dritte Einsetztiefe 95 entspricht der Einsetztiefe, in der der vordere Schnittstellenabschnitt 32 benachbart zur Aussparung 30 nicht mehr in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht. Ferner wäre es verständlich, dass die jeweiligen Bereiche der zweiten und der dritten Einsetztiefe 94, 95 überlappen können, so dass, wenn ein Abschnitt sowohl des vorderen Schnittstellenabschnitts 32 als auch der oberen Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, das Wellenende 24 als sowohl in der zweiten Einsetztiefe 94 als auch der dritten Einsetztiefe 95 angeordnet beschrieben werden kann.
Mit Bezug auf 7–12D ist eine Welle 20 mit einem Wellenende 24 mit einer zweiten Beispielkonfiguration eines Vorsprungs 34 gezeigt, der sich axial vom Eingriffssegment 26 des Wellenendes 24 erstreckt. Die Welle 20 von 7 mit dem Wellenende 24 und dem Vorsprung 34 funktioniert im Wesentlichen wie für die Welle 20 von 1 beschrieben. Wie hier vorher beschrieben, umfasst die Beispielkonfiguration des Vorsprungs 34, der in 7–12D gezeigt ist, einen bogenförmigen Abschnitt 50, der von einem Winkel 52 eingeschlossen ist, der nicht größer als 180 Grad und vorzugsweise nicht größer als 170 Grad ist, so dass der in 7 und genauer in 8A–8B gezeigte Vorsprung vollständig über der horizontalen Mittelebene der Welle 20 angeordnet ist. Der in 7 gezeigte Vorsprung 34 kann als abgeschnittener Zylinder beschrieben werden, so dass eine untere Oberfläche 43 des Vorsprungs 34 durch eine Ebene definiert ist, die durch eine Nicht-Durchmesser-Sehne des Zylinders bestimmt ist, und so dass die untere Oberfläche 43 im Allgemeinen der oberen Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 gegenüber liegt, wobei die obere Oberfläche 42 durch den bogenförmigen Abschnitt 50 definiert ist. Der Vorsprung 34 weist eine Querschnittsfläche auf, die wesentlich kleiner ist als die Querschnittsfläche des vorderen Schnittstellenabschnitts 32, so dass die Übergangsoberfläche 40, die durch den vorderen Schnittstelleabschnitt 32 und den Vorsprung 34 begrenzt ist, eine Querschnittsfläche aufweist, die größer ist als die Querschnittsfläche des Vorsprungs 34. Der Vorsprung 34 ist durch eine Vorsprunglänge 36 (siehe 8B) gekennzeichnet und definiert ein Vorderende 38, das dem Wellenaufnahmeende 72 des Kopplungselements 70 während des Einsetzens des Wellenendes 24 in den Kanal 74 des Kopplungselements 70 präsentiert wird. Wie in 9A gezeigt, ist die Vorsprunglänge 36 des Vorsprungs 34 größer als die axiale Länge des Kanals 74 zwischen dem Wellenaufnahmeende 72 und der Befestigungsvorrichtungsbohrung 80, z. B. größer als die axiale Länge eines Aufnahmeschnittstellenabschnitts 86 der Kopplungsschnittstelle 76, so dass, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 über das Wellenaufnahmeende 72 eingesetzt wird, das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 ohne Eingriff des vorderen Abschnitts der Wellenschnittstelle 28 mit der Kopplungsschnittstelle 76 in die Bohrung vorsteht. Wie in 9B gezeigt, wenn das Wellenende 24 in eine erste Einsetztiefe 92 eingesetzt ist, so dass das Vorderende 38 des Vorsprungs 34 ohne Eingriff des Eingriffssegments 26 und der Kopplungsschnittstelle 76 in die Bohrung vorsteht, kann eine Verlagerungskraft 19 auf das vorstehende Vorderende 38 durch die Befestigungsvorrichtung 12 ausgeübt werden, die in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 eingesetzt wird, was bewirkt, dass der Vorsprung 34 in den Abstandsspalt 16, der durch die Übergangsoberfläche 40 und die Kopplungsschnittstelle 76 definiert ist, verlagert wird. Die Verlagerung des Wellenendes 24 durch die Befestigungsvorrichtung 12, die in das Kopplungselement 70 eingesetzt wird, kann die Wellenlängsachse (in 9B als 10A gezeigt) relativ zur Kopplungslängsachse 10 (in 9B als 10B gezeigt) kippen, was einen visuellen Indikator schafft, dass das Wellenende 24 nicht mit dem Kopplungselement 70 in Eingriff steht.
Der Vorsprung 34 definiert ferner eine obere Oberfläche 42, so dass in der installierten Orientierung das Wellenende 24 dem Kanal 74 präsentiert wird, wobei das Vorderende 38 und die obere Oberfläche 42 im Allgemeinen auf die offene Seite des Kanals 74 ausgerichtet sind, z. B. im Allgemeinen zwischen gegenüberliegenden Wänden 73 des Kopplungselements 70 ausgerichtet sind, die den Kanal 74 definieren, und so dass beim Einsetzen des Vorsprungs 34 in den Kanal 74 die Übergangsoberfläche 40 einen Abstandsspalt 16 (siehe 9A–9B) zwischen dem Vorsprung 34 und der Kopplungsschnittstelle 76 definiert und die obere Oberfläche 42 zur Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 benachbart ist. Wie in 7–8B, 11B und 12B–12D gezeigt, kann das Eingriffssegment ein oder mehrere Wellenorientierungsmerkmale 60 definieren und die Kopplungsschnittstelle 76 kann ein oder mehrere Kopplungsorientierungsmerkmale 88 definieren, die dem einen oder den mehreren Wellenorientierungsmerkmalen 60 entsprechen, wobei der Eingriff des einen oder der mehreren Wellenorientierungsmerkmale 60 mit dem einen oder den mehreren Kopplungsorientierungsmerkmalen 88 das Wellenende 24 im Kanal 74 derart orientiert, dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Befestigungsvorrichtungsbohrung 80 vorsteht, um das Einsetzen der Befestigungsvorrichtung 12 durch die Bohrungsöffnung zu verhindern, beispielsweise wenn das Wellenende 24 in eine zweite Einsetztiefe 94 eingesetzt wird, wobei die zweite Einsetztiefe 94 dem Eingriff des vorderen Schnittstellenabschnitts 32 der Wellenschnittstelle 28 und des Aufnahmeschnittstellenabschnitts 86 der Kopplungsschnittstelle 76 entspricht.
Die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 kann durch eine radiale Vorsprunghöhe 44 gekennzeichnet sein, die relativ zu einer Längsachse 10 der Welle 20 definiert ist, wie in 8B gezeigt, wobei die radiale Vorsprunghöhe 44 größer ist als die radiale Bohrungshöhe 82, wie in 10B gezeigt, und so dass, wenn der vordere Schnittstellenabschnitt 32 des Eingriffssegments 26 mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt 86 des Kanals 74 in Eingriff steht, die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in die Bohrungsöffnung vorsteht, um das Einsetzen der Befestigungsvorrichtung 12 durch die Bohrungsöffnung zu verhindern, wie in 10A und 10B gezeigt. Wie in 8B gezeigt, kann die radiale Vorsprunghöhe 44 geringer sein als eine radiale Höhe 48 der Wellenschnittstelle, die durch den vorderen Schnittstellenabschnitt 32 und die Längsachse 10 der Welle 20 definiert ist, so dass die obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 in dem gezeigten Beispiel mit der Wellenschnittstelle 28 nicht zusammenhängend ist.
Der Vorsprung 34 kann einen Querschnitt mit einem bogenförmigen Abschnitt 50 definieren, wobei der bogenförmige Abschnitt 50 eine obere Oberfläche 42 des Vorsprungs 34 definiert. Der bogenförmige Abschnitt 50 kann von einem Winkel 52 von weniger als 180 Grad eingeschlossen sein, wobei der Einschlusswinkel 52 von einer Längsachse 10 der Welle 20 ausgeht, wie in 3A gezeigt, und so dass der bogenförmige Abschnitt 50 vollständig über der horizontalen Mittelebene des Wellenkörpers 22 angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der bogenförmige Abschnitt 50 von einem Winkel 52 eingeschlossen, der nicht größer ist als 170 Grad, so dass die Vorsprungbreite 68 parallel zur horizontalen Achse 54 gemessen geringer ist als der Wellenschnittstellendurchmesser 46 und so dass die Übergangsoberfläche 40, die dazwischen begrenzt ist, einen Abstandsspalt 16 definiert, der den seitlichen Zwischenraum zwischen dem Vorsprung 34 und der Kopplungsschnittstelle 76 in und benachbart zur horizontalen Mittelebene umfasst, wenn das Wellenende 24 in den Kanal 74 eingesetzt ist.
Ein Verfahren zum Zusammenfügen des Wellenendes 24 der Welle 20 von 7 mit einem Kopplungselement 70, um eine Wellenkopplungsanordnung 100 zu bilden, ist durch 9A–10B dargestellt, wobei das Verfahren zum Zusammenfügen der Wellenkopplungsanordnung 100 mit einer Welle 20 mit einem Vorsprung 34, wie in 7–10B gezeigt, im Wesentlichen wie für 1–6B beschrieben ist.
Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Wellenkopplungsanordnung, die umfasst: eine Welle mit einem Wellenkörper und einem Wellenende; wobei das Wellenende umfasst: ein Eingriffssegment, das sich axial vom Wellenkörper erstreckt; wobei das Eingriffssegment eine Wellenschnittstelle mit einer Befestigungsvorrichtungsaufnahmeaussparung und einem vorderen Schnittstellenabschnitt definiert; einen Vorsprung, der sich axial vom vorderen Schnittstellenabschnitt des Eingriffssegments erstreckt und eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als eine Querschnittsfläche des vorderen Schnittstellenabschnitts; wobei der Vorsprung sich durch eine Vorsprunglänge auszeichnet und ein Vorderende definiert; ein Kopplungselement, das umfasst: ein Wellenaufnahmeende; einen Kanal, der eine Kopplungsschnittstelle definiert, die der Wellenschnittstelle entspricht; eine Aufnahmebohrungsöffnung und eine Eingriffsbohrungsöffnung, die eine Befestigungsvorrichtungsbohrung definieren; wobei der Kanal mit dem Wellenaufnahmeende und der Befestigungsvorrichtungsbohrung in Verbindung steht; wobei die Vorsprunglänge größer ist als eine axiale Länge des Kanals zwischen dem Wellenaufnahmeende und der Befestigungsvorrichtungsbohrung, so dass, wenn das Wellenende in den Kanal über das Wellenaufnahmeende eingesetzt wird, das Vorderende des Vorsprungs ohne Eingriff des vorderen Abschnitts der Wellenschnittstelle mit der Kopplungsschnittstelle in die Bohrung vorsteht.
Anordnung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine Übergangsoberfläche, die durch den vorderen Schnittstellenabschnitt und den Vorsprung begrenzt ist; so dass, wenn der Vorsprung in den Kanal eingesetzt ist, die Übergangsoberfläche einen Abstandsspalt zwischen dem Vorsprung und der Kopplungsschnittstelle definiert.
Anordnung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: dass der Vorsprung eine obere Oberfläche aufweist, die sich durch eine radiale Vorsprunghöhe auszeichnet, die relativ zu einer Längsachse der Welle definiert ist; dass die Befestigungsvorrichtungsbohrung eine radiale Bohrungshöhe aufweist, die durch eine Unterseite der Befestigungsvorrichtungsbohrung und eine Längsachse des Kanals definiert ist; wobei die radiale Vorsprunghöhe größer ist als die radiale Bohrungshöhe.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei: der Vorsprung einen Querschnitt mit einem bogenförmigen Abschnitt definiert, der von einem Winkel von nicht mehr als 170 Grad eingeschlossen ist, wobei der Winkel von einer Längsachse der Welle ausgeht; und der bogenförmige Abschnitt die obere Oberfläche des Vorsprungs definiert.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei: der Querschnitt ferner einen V-förmigen Abschnitt umfasst, der mit dem bogenförmigen Abschnitt zusammenhängt, so dass der Querschnitt tränenförmig ist; und der V-förmige Abschnitt sich durch eine horizontale Mittelebene des Wellenkörpers erstreckt.
Anordnung nach Anspruch 3, die ferner umfasst: ein Wellenorientierungsmerkmal, das durch das Eingriffssegment definiert ist, ein Kopplungsorientierungsmerkmal, das durch die Kopplungsschnittstelle definiert ist und dem Wellenorientierungsmerkmal entspricht; wobei, wenn das Wellenende in den Kanal über das Wellenaufnahmeende eingesetzt wird, so dass die Wellenschnittstelle mit der Kopplungsschnittstelle in Eingriff kommt, das Wellenorientierungsmerkmal und das Kopplungsorientierungsmerkmal in Eingriff gebracht werden, um das Wellenende im Kanal derart zu orientieren, dass die obere Oberfläche des Vorsprungs in die Befestigungsvorrichtungsbohrung vorsteht.
Verfahren zum Montieren einer Welle und eines Kopplungselements, wobei: das Kopplungselement umfasst: ein Wellenaufnahmeende; einen Kanal, der eine Kopplungsschnittstelle definiert; eine Aufnahmebohrungsöffnung und eine Eingriffsbohrungsöffnung, die eine Befestigungsvorrichtungsbohrung definieren; wobei der Kanal mit dem Wellenaufnahmeende und der Befestigungsvorrichtungsbohrung in Verbindung steht; wobei die Befestigungsvorrichtungsbohrung eine radiale Bohrungshöhe aufweist, die durch eine Unterseite der Befestigungsvorrichtungsbohrung und eine Längsachse des Kanals definiert ist; wobei die Kopplungsschnittstelle einen Aufnahmeschnittstellenabschnitt zwischen dem Wellenaufnahmeende und der Befestigungsvorrichtungsbohrung umfasst; das Wellenende umfasst: ein Eingriffssegment, das sich axial vom Wellenkörper erstreckt; wobei das Eingriffssegment eine Wellenschnittstelle mit einem vorderen Schnittstellenabschnitt und einer Befestigungsvorrichtungsaufnahmeaussparung definiert; wobei die Wellenschnittstelle der Kopplungsschnittstelle entspricht; einen Vorsprung, der sich axial vom vorderen Abschnitt des Eingriffssegments erstreckt und eine obere Oberfläche und ein Vorderende definiert; wobei die obere Oberfläche sich durch eine radiale Vorsprunghöhe auszeichnet, die relativ zu einer Längsachse der Welle definiert ist; wobei die radiale Vorsprunghöhe größer ist als die radiale Bohrungshöhe; wobei der Vorsprung eine Vorsprunglänge aufweist, die größer ist als eine axiale Länge des Kanals zwischen dem Wellenaufnahmeende und der Befestigungsvorrichtungsbohrung; wobei das Verfahren umfasst: fortschreitendes Einsetzen des Wellenendes der Welle in den Kanal über ein Wellenaufnahmeende der Kopplung von einer ersten Einsetztiefe in eine installierte Tiefe; wobei: in der ersten Einsetztiefe das Vorderende des Vorsprungs ohne Eingriff des vorderen Schnittstellenabschnitts der Wellenschnittstelle mit der Kopplungsschnittstelle in die Bohrung vorsteht; in einer zweiten Einsetztiefe der vordere Schnittstellenabschnitt des Eingriffssegments mit dem Aufnahmeschnittstellenabschnitt des Kanals in Eingriff steht, so dass die obere Oberfläche des Vorsprungs in die Befestigungsvorrichtungsbohrung vorsteht, wodurch verhindert wird, dass eine Befestigungsvorrichtung sich durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung erstreckt und mit der Eingriffsbohrungsöffnung in Eingriff kommt; in der installierten Tiefe die Wellenschnittstelle mit der Kopplungsschnittstelle in Eingriff steht, so dass die Aussparung auf die Befestigungsvorrichtungsbohrung ausgerichtet ist, um eine Befestigungsvorrichtung aufzunehmen, die sich durch die Befestigungsvorrichtungsbohrung und die Aussparung erstreckt; Einsetzen der Befestigungsvorrichtung durch die Aufnahmebohrungsöffnung, die Aussparung und die Eingriffsbohrungsöffnung; und wirksames Befestigen der Befestigungsvorrichtung am Kopplungselement, so dass die Kopplungsschnittstelle eine Klemmkraft auf die Wellenschnittstelle ausübt und die Befestigungsvorrichtung mit der Aussparung in Eingriff kommt, um das Wellenende im Kanal in der installierten Tiefe einzuschränken.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: das Eingriffssegment eine Übergangsoberfläche umfasst, die durch den vorderen Schnittstellenabschnitt und den Vorsprung begrenzt ist, so dass, wenn der Vorsprung in den Kanal eingesetzt ist, die Übergangsoberfläche einen Abstandsspalt zwischen dem Vorsprung und der Kopplungsschnittstelle definiert; wobei das Verfahren ferner umfasst: wenn das Wellenende in den Kanal in der ersten Einsetztiefe eingesetzt ist, Einsetzen der Befestigungsvorrichtung durch die Aufnahmebohrungsöffnung und in die Befestigungsvorrichtungsbohrung, so dass die Befestigungsvorrichtung auf die Vorderkante des Vorsprungs, der in die Befestigungsvorrichtungsbohrung vorsteht, einwirkt; und Verlagern des Wellenendes in den Abstandsspalt unter Verwendung der Befestigungsvorrichtung und so dass die Welle axial relativ zum Kanal verlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: der Vorsprung einen Querschnitt mit einem bogenförmigen Abschnitt definiert, der von einem Winkel eingeschlossen ist, der nicht größer ist als 170 Grad, wobei der Winkel von einer Längsachse der Welle ausgeht; der bogenförmige Abschnitt die obere Oberfläche des Vorsprungs definiert; und die radiale Vorsprunghöhe geringer ist als die radiale Höhe der Wellenschnittstelle, die durch den vorderen Schnittstellenabschnitt und die Längsachse der Welle definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: das Eingriffssegment ein Wellenorientierungsmerkmal umfasst, das durch die Wellenschnittstelle definiert ist; der Kanal ein Kopplungsorientierungsmerkmal umfasst, das durch die Kopplungsschnittstelle definiert ist und dem Wellenorientierungsmerkmal entspricht; wobei das Verfahren ferner umfasst: Orientieren des Wellenendes zum Kanal derart, dass das Wellenorientierungsmerkmal und das Kopplungsorientierungsmerkmal in Eingriff gebracht werden, wenn das Wellenende in die zweite Einsetztiefe eingesetzt wird; wobei der Eingriff des Wellenorientierungsmerkmals und des Kopplungsorientierungsmerkmals das Wellenende im Kanal derart orientiert, dass die obere Oberfläche des Vorsprungs in die Befestigungsvorrichtungsbohrung vorsteht.