Einrichtung zur Befestigung eines Maschinenteils auf einem Träger Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Befestigung eines Maschinenteils auf einem Trä ger z. B. für das feste Aufsetzen von Riemenscheiben, Zahnrädern, Hebeln oder ähnlichen Maschinenele menten auf eine rotierende oder ruhende Welle, einen Zapfen oder dgl., und zwar auf eine solche Einrichtung, die eine hülsenförmige, durch einen Längsspalt aufgeschnittene Büchse besitzt.
Für die Befestigung einer Nabe auf einer Welle ist es bekannt, geschlitzte Büchsen mit einer zylin drischen Innenfläche zu verwenden, welche genau auf die Welle passt, und die eine konische Aussen fläche aufweisen, welche in eine entsprechend koni sche Bohrung der Nabe oder noch häufiger eines geschlitzten äusseren Ringes passen, der in die Boh rung der Nabe eingesetzt wird. Durch eine axiale Ver stellung einer solchen gespaltenen Büchse gegenüber der Nabe oder gegenüber dem äusseren Ring wird diese Büchse fest gegen die Welle und unmittelbar oder unter Vermittlung des Aussenringes auch gegen die Wand der Nabenbohrung gepresst.
Für die Verwendung derartiger geschlitzter Büchsen ist es notwendig, dass die Konizität der geschlitzten Büchse genau der Konizität des äusse- ren Ringes oder der Nabebohrung entspricht. Wenn eine einteilige geschlitzte Büchse verwendet wird, muss die Nabenbohrung fein bearbeitet werden, um genau auf den Konus der geschlitzten Büchse zu passen und diese feine Bearbeitung erfordert relativ hohe Kosten.
Wenn man geschlitzte Büchsen ver wendet, welche mit einem äusseren Ring kombiniert sind, ist eine besondere Bearbeitung der Naben bohrung nicht erforderlich, aber es müssen wieder die beiden Teile der geschlitzten Büchse äusserst genau aufeinander passen, so dass wieder die Her stellung solcher geschlitzter Büchsen mit Rücksicht auf die erforderliche Genauigkeit der konischen Flächen sehr teuer kommt. Ausserdem erfordert die nötige axiale Verstellung der bisher bekannten geschlitzten Büchsen verhältnismässig grosse Kraft, wenn man die Nabe auf die Welle aufsetzt oder da von abnimmt. Was die erforderliche axiale Ver stellung anlangt, ist es auch oft schwierig, tatsäch lich eine genau axiale Verschiebung der Büchse im Verhältnis zur Nabe zu erreichen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Ein richtung für den eingangs genannten Zweck, die mindestens so wirksam ist wie die bisher bekannten geschlitzten Büchsen, wobei aber konische Ober flächen nicht erforderlich sind, weshalb die Herstel lung billiger kommt, als bei den bisher bekannten geschlitzten Büchsen.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer sol chen Einrichtung, welche mit verhältnismässig ge ringer Kraft aufgesetzt und wieder abgenommen werden kann und bei der auch die Anbringung und Festklemmung z.B. auf der Welle und in bzw. an der Nabe in genau axialer Stellung gewährleistet ist.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Büchse einen ringförmigen Innenteil von einer Dicke aufweist, die kleiner ist als der Abstand zwischen der Innenfläche und der Aussenfläche der Büchse, dass ferner der ringförmige Innenteil zu beiden Seiten des Schlitzes mit je einem radial aus ragenden Fortsatz versehen ist und die Büchse aus sen wenigstens eine gekrümmte Schale besitzt, die eine Aussenfläche, welche einen Teil der Aussen fläche der Büchse bildet, und eine Innenfläche auf weist, die im Abstand von der Aussenfläche des Innenteiles liegt,
welche Schale an ihrem einen Ende genau passend an einen der beiden Fortsätze anschliesst oder mit ihm fest verbunden ist, während zwischen ihrem anderen Ende und einem benach barten Büchsenteil ein Spalt gebildet ist, in welchem eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Spalt erweitert und damit die Schale gegen den zugehörigen Fortsatz gepresst bzw. dieser durch die Schale gedrückt werden kann.
Durch dieses Erweitern des Spaltes werden die Begrenzungsflächen des Schlitzes gegeneinander ge drückt. Dadurch wird der Innenteil der Büchse verengt und legt sich fest und klemmend z.B. an die Welle an. Gleichzeitig wird die gekrümmte Schale nach aussen gedrückt, wodurch sie sich fest und klemmend z.B. in der Bohrung einer Nabe einlegt, so dass diese an der Welle festsitzt. Das gleichzeitige Aufweiten der Schale und das Zusammendrücken des Innenteiles kompensiert sich gegenseitig, so dass die Nabe, wenn sie auf der Welle festsitzt mit letz terer genau koaxial ist.
Darüber hinaus kann die Büchse, da eine axiale Verstellung derselben während der Klemmbetätigung nicht erforderlich ist, in der gewünschten, im Verhältnis zur Nabe genau axialen Lage aufgesetzt werden.
In vielen Fällen ist es zweckmässig, wenn die Einrichtung mit zwei Schalen versehen ist, die beide genau passend gegen den zugehörigen der beiden Fortsätze anliegt, wobei zwischen ihren freien En den ein Spalt besteht, in welchem die Erweiterungs vorrichtung angebracht ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine symmetrische Anordnung der Teile der Einrichtung zu erhalten und ferner zu erreichen, dass letztere annähernd ausbalanciert ist.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Schalen oder jede Schale aus einem Stück mit dem benachbarten Fortsatz bestehen bzw. besteht, wodurch man eine Anordnung erhält, welche, abgesehen von der Ein richtung zur Erweiterung des Spaltes, aus einem einzigen Stück besteht und die daher leicht zu ver wenden ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beiliegenden Zeich nungen näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen achsensenkrechten Querschnitt durch eine erste Ausführungsform, Fig. 2 einen achsparallel geführten Schnitt durch die gleiche Einrichtung, und Fig. 3 eine Draufsicht hiervon.
Die Fig. 4 und 5 zeigen Querschnitte entsprechend jenen nach Fig. 1 von zwei weiteren Ausführungs formen, die Fig. 6 einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform, die Fig. 7 einen axialen Schnitt durch die Ein richtung nach Fig. 6, die Fig. 8 eine Stirnansicht einer fünften Aus führungsform, die Fig. 9 einen axialen Schnitt durch diese, und die Fig. 10 eine Draufsicht auf diese Ausfüh rungsform.
Die Fig. 11 ist eine Stirnansicht einer anderen Ausführungsform, die Fig. 12 eine Stirnansicht einer weiteren Aus führungsform, die innerhalb einer Keilriemenscheibe angebracht ist und die Fig. 13 ein Schnitt nach Linie XIII-XIII der Fig. 12.
In den Fig. 1 bis 10 ist mit 10 die Nabe eines Maschinenelementes bezeichnet, das auf der Welle 12 befestigt werden soll. Die Bohrung der Nabe hat einen Durchmesser, welcher grösser ist als die Welle, so dass die Befestigungseinrichtung dazwischen an gebracht werden kann.
Die Befestigungseinrichtung nach den Fig. 1 bis 3 enthält einen ringförmigen Innenteil 14 mit einer zylindrischen Innenfläche 16, deren Durchmes ser jenem der Welle 12 entspricht, so dass dieser Innenteil sich an die Rundung der Welle 12 an schmiegt. Die Aussenfläche 18 des Innenteiles 14 ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls zylindrisch und hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Bohrung der Nabe 10.
Der Innenteil 14 ist mittels eines axialen Schlit zes 20 aufgeschnitten und besitzt beiderseits des Schlitzes 20 radial auswärts ragende Fortsätze 22. Zu beiden Seiten des Innenteiles 14 befindet sich eine Schale 24 von der Form eines Ringsegmentes und mit einer Aussenfläche 26, deren Durchmesser zum Durchmesser der Nabenbohrung passt und leicht in diese einsetzbar ist. Die Innenfläche 28 der Schale 24 ist von der Aussenfläche 18 des Innentei les 14 durch den Spalt 30 getrennt. Das eine Ende 32 jeder Schale 14 legt sich dicht an den benachbarten Fortsatz 22 an.
Die beiden entgegengesetzten freien Endflächen 37 der Schalen 24 laufen keilförmig zueinander, wie Fig. 3 zeigt, und lassen zwischen sich einen breiten Spalt 36 frei. In diesen Spalt 36 ist ein Erweiterungsglied 38 angeordnet, das selbst keilförmig ist und dessen Keilflächen an den End- flächen 34 der Schalen anliegen. Der Keil 38 hat ein zylindrische Innenfläche 40, deren Durchmesser dem Durchmesser der Aussenfläche 18 des Innen teils 14 entspricht, so dass der Keil durch diese Aus senfläche geführt ist. Der Keil ist ferner mit einer zylindrischen Aussenfläche 42 versehen, deren Durchmesser dem Durchmesser der Nabenbohrung entspricht.
Nachdem die Büchse, welche aus dem Innen teil 14 und den Schalen 24 besteht, auf die Welle 12 innerhalb der Bohrung der Nabe 10 aufgesteckt wurde, wird der Keil 38 in den Spalt 36 zwischen den Schalenendflächen 34 eingedrückt, wodurch die Schalen 24 in deren Umfangsrichtung gegen die Fortsätze 22 gepresst werden. Dadurch werden auch diese gegeneinander gepresst, so dass der Innen teil 14 sich klemmend um die Welle 12 legt. Gleich zeitig werden die Schalen 24 nach aussen gepresst und dadurch gegen die Innenwand der Nabenboh- rung gepresst, so dass die Nabe 10 schliesslich auf der Welle 12 festsitzt.
Der Hauptunterschied der Ausführungsform nach Fig. 4 gegenüber jener nach den Fig. 1 bis 3 besteht darin, dass jede der beiden Schalen 24 aus einem Stück mit dem benachbarten Fortsatz 22 besteht, so dass der Innenteil 14 der Büchse und die beiden Schalen 24 ein zusammenhängendes Stück bilden. Auf diese Art kann die Büchse z. B. als ein einziges Schmiede- oder Gusstück hergestellt wer den. Die Spalten 30 zwischen den Schalen 24 und dem Innenteil 14 können in diesen Fällen im Zusam menhang und gleichzeitig mit dem Schmiede- oder Giessvorgang hergestellt oder auch nachträglich eingesägt oder eingeschnitten werden.
Aus Fig. 4 ist ferner ersichtlich, dass die Aussen fläche 18 des Innenteiles 14 und die Innenflächen 28 der Schalen 24, welche beiden Flächen zwischen sich den Spalt 30 einschliessen, als koaxiale Zylin derflächen geformt sind, jedoch zur Innenfläche 16 des Innenteiles 14 exzentrisch liegen. Dadurch wird erreicht, dass die Dicke jeder Schale 24 vom freien Ende 34 bis zum zugeordneten Fortsatz 22 all mählich grösser wird.
Dies bewirkt, dass der dem freien Ende 34 näher liegende Teil jeder Schale 24 stärker federt als der dem Fortsatz 22 zugewandte Teil, so dass ersterer Teil deformiert und zum dich ten Anliegen an die Innenwand der Nabenbohrung gebracht werden kann, ohne dass Gefahr besteht, dass die Schale 24 an ihrer Verbindungsstelle mit dem Fortsatz 22 abbricht. Gleichzeitig wächst die Dicke jener Teile des Innenteiles 14, welche gegen über der Schale 24 liegen, in ihrer Dicke in entge gengesetzter Richtung an, wie die gegenüberliegende Schale. Auf diese Weise ergibt sich die bestgeeignete Verteilung der Kräfte innerhalb des Innenteiles 14, so dass jede Gefahr eines Bruches des Innenteiles beseitigt ist.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 sieht man auch, dass die äussere Fläche 18 des Innen teiles 14 dort, wo der Keil 38 anliegt, abgeplattet ist und auch dieser Keil eine entsprechende innere flache Führungsfläche besitzt, so dass der Keil wesentlich dicker gemacht werden kann und daher auch die grösstmögliche Festigkeit aufweist.
Die Befestigungseinrichtung nach Fig. 5 unter scheidet sich von jenen nach den Fig. 1 bis 3 und 4 dadurch, dass sie nur mit einer einzigen Schale 24 versehen ist, die aus einem Stück mit dem einen Fortsatz 22 besteht. Diese Schale 24 umhüllt in einem kleinen Abstand den grössten Teil des Innenteiles 14, so dass der Spalt 36, in welchem die Erweiterungsmittel z.B. der Keil 38 angebracht sind, hier zwischen dem freien Ende 34 dieser einzigen Schale 24 und der seitlichen Begrenzungsfläche 42 des zweiten Fortsatzes 22 liegt.
Diese Ausführungsform ist dann von besonderem Interesse, wenn grosse Kräfte zwischen der Welle 12 und der Nabe 10 zu übertragen sind, jedoch Keile und Keilnuten nicht angebracht werden können, wie dies am häufigsten bei Vorliegen kleiner Wel lendurchmesser und Nabenbohrungen der Fall ist. Durch die Verwendung einer einzigen Schale 24 erhält diese eine verhältnismässig grosse, über den Umfang gemessene Länge und besitzt daher auch eine relativ grosse Federung, so dass sie mit grosser Kraft gegen die Innenseite der Nabenbohiung über den grössten Teil ihrer Umfangslänge gepresst wer den kann und dadurch eine grösstmögliche Reibung erzeugt.
Andererseits ist die Anordnung gemäss Fig. 5 jedoch nicht ausbalanciert und erfordert zumindest in Verbindung mit schnellaufenden Wellen besondere Mittel zum Gewichtsausgleich.
Hierzu muss noch bemerkt werden, dass, obwohl in Fig. 5 die Schale 24 aus einem Stück mit dem zugehörigen Fortsatz 22 dargestellt ist, sie trotzdem als gesondertes Element ausgeführt werden kann, welches an dem zugehörigen Fortsatz dicht pas send an der Stelle anliegt, die mit der gestrichelten Linie 44 bezeichnet ist.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, die Reibungsverbindung zwischen der Nabe und der Welle einer der vorstehend beschriebenen Befes tigungseinrichtungen mit einer Verbindung durch Nut und Feder zu kombinieren.
Beispiele einer solchen Kombination sind in den Fig. 6 bis 10 dargestellt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Befestigungseinrich tung, die grundsätzlich der anhand der Fig. 4 be schriebenen Einrichtung entspricht. Es ist indessen hier der Schlitz 20 in seinem inneren Teil mit einer Ausweitung versehen, die eine Keilnut 50 bildet und zur Aufnahme eines Wellenkeiles 52 auf der Welle 12 dient. Darüber hinaus ist der Keil 38 mit einem nach aussen ragenden Fortsatz 54 versehen, der wie ein Wellenkeil in die Nut 56 der Nabe 10 eingreift.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind die Seitenflächen 58 der Keilnut 50 gegeneinander schwach so geneigt, dass sich die Nut 50 gegen die Welle 12 hin verbrei tert, damit auch bei eingesetztem Keil 52 kein Hin dernis dagegen besteht, dass sich der Innenteil 14 mit der Welle 12 verklemmt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen auch geeignete Mittel, um den Keil 38 in den Spalt 36 zwischen den freien Enden 34 der Schalen 24 einzutreiben. Der Keil 38, der in Verbindung mit dem Fortsatz 54 sehr dick ist, ist mit einer mit Muttergewinde versehenen Boh rung 60 versehen. Wenn der Keil 38 in den Spalt 36 eingepresst werden soll, wird eine Platte 62 mit einem Loch 64, wie Fig. 7 zeigt, und in gestrichelten Linien auch aus Fig. 6 ersichtlich ist, auf die Stirn fläche der Nabe 10 so aufgelegt, dass das Loch 64 mit der Bohrung 60 koaxial ist.
Ein Schraubbol- zen 66 wird dann von der Aussenseite der Platte 62 durch das Loch 64 in das Muttergewinde der Boh rung 60 eingeschraubt, wodurch der Keil 38 nach links in Fig. 7 und so zwischen die Endflächen 34 der Schalen gedrückt wird. Wenn die Festklem- mung beendet ist, werden der Schraubbolzen 66 und die Platte 62 wieder entfernt.
Unter der Vorausset zung, dass der Winkel zwischen den geneigten End- flächen 34 der Schalen und den entsprechenden Seitenflächen des Keiles 38 mit Rücksicht auf den Reibungskoeffizienten zwischen dem Keil und den Schalen so gewählt ist, dass der Keil selbsthem mend wirkt (praktisch ist dies ein Winkel von weniger als 100), sind keine besonderen Mittel mehr nötig, um die Befestigungseinrichtung in der Klemmstellung zu halten, wenn der Keil 38 vorher in seine Stellung eingedrückt wurde.
In manchen Fällen kann es indessen zweckmäs- sig sein, die Befestigungseinrichtung mit Mitteln zur Verklemmung und Lösung des Keiles zu versehen, z. B. wenn eine solche Befestigungseinrichtung für Maschinenelemente verwendet werden soll, wel che des öfteren auf die Welle aufgesetzt und davon wieder gelöst werden müssen.
In solchen Fällen ist die in Fig. 8 bis 10 darge stellte Befestigungseinrichtung zweckentsprechend. Bei dieser Ausführungsform besteht der Spalt 36 aus zwei axial nebeneinander liegenden Teilen 36a und 36b. Der Teil 36a wird durch die sich einander nähernden Seitenflächen 34a (Fig. 10) begrenzt, die zwischen sich den Keil 38 aufnehmen, wogegen der andere Teil 36b durch parallele Seitenflächen 34b begrenzt ist. Der Innenteil 14 ist mit einem radial ausragenden Fortsatz 70 versehen, der sich inner halb des Teiles 36b des Spaltes befindet, und erstreckt sich so weit nach aussen, dass er in die Nabe wie ein Wellenkeil eingreift.
Der Keil 38 ist in gleicher Weise, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt, mit einem nach aussen ragenden Fortsatz 54 verse hen, und besitzt eine mit Muttergewinde versehene Bohrung 60 (Fig. 9). Der Fortsatz 70 des Innentei les 14 ist mit einer Bohrung 72 versehen, die mit der Bohrung 60 koaxial ist. Ein Schraubbolzen 66 ist von der Stirnseite des Fortsatzes 70 durch das Loch 72 nach innen geführt und greift in die Mut tergewindebohrung 60 ein.
An der Innenseite des Fortsatzes 70 ist eine Unterlagsscheibe 76 auf dem Bolzen 66 aufgesteckt, die durch einen Splint 78 in ihrer Lage gehalten wird. Bei Drehung des Bol zens 66 in einer Richtung wird der Keil gegen den Fortsatz 70 gezogen, wodurch der Spalt 36 erweitert wird, während der Keil bei Drehung des Schraub bolzens 66 in der entgegengesetzten Richtung vom Fortsatz 70 weggedrückt wird, wodurch sich die Befestigungseinrichtung von der Nabe 10 ebenso wie von der Welle 12 ablöst.
Die vorstehend beschriebenen Befestigungsein richtungen sollen für die Verwendung in solchen Fällen dienen, wo man bisher die üblichen geschlitz ten Büchsen verwendet hat, dass heisst, in Fällen, wo der Unterschied zwischen dem Aussendurchmes ser der Welle und dem Innendurchmesser der Boh rung relativ klein ist. Die neuen Befestigungsmittel können indessen auch dann Verwendung finden, wenn dieser Durchmesserunterschied gross ist, z. B. für das Einsetzen zwischen dem Radkranz eines Rades und einer Welle.
Eine Ausführungsform der Erfindung, die für diesen Zweck dient, zeigt Fig. 11. Hier ist eine Be- festigungseinrichtung zwischen einem Radkranz 80 und der Welle 12 eingesetzt, die in allen wesentli chen Teilen der Ausführungsform nach Fig. 4 ent spricht. Sie unterscheidet sich jedoch davon da durch, dass die Räume 30 zwischen den Innenflä chen der Schalen 24 und der Aussenfläche des Innenteiles 14 verhältnismässig breit sind.
Um zu verhindern, dass dies eine zu starke Federung der Einrichtung bewirkt, ist der Innenteil 14 mit einem diametral gegenüber dem Schlitz 20 liegenden radia len Fortsatz 82 versehen, der eine Endfläche 84 besitzt, die als Gleitführung für den Keil 38 und zur Versteifung der ganzen Einrichtung dient.
Eine ähnliche Ausführung zeigen auch die Fig. 12 und 13. Hierbei sind indessen die beiden Schalen 24 zum Zwecke der Versteifung mit dem Innenteil 14 über je eine Speiche 86 verbunden, die mit der Schale 24 in einem grösseren Winkelabstand vom Schlitz 20 als ihrer Verbindung mit dem Innen teil 14 verbunden ist. Dadurch wird erreicht, dass der Innenteil 14 von den Schalen 24 nicht nur über die Fortsätze 22 beeinflusst ist, sondern auch durch die Speichen 86, wodurch die erforderliche Fest- klemmung des Innenteiles 14 am ganzen Umfang der Welle 12 gesichert ist.
Diese Wirkung tritt ein, ohne dass die Speichen verhindern, dass die Schalen 24 nach aussen gepresst werden, und zwar durch die schräge Anordnung der Speichen 86.
Wie aus Fig. 13 hervorgeht, ist die Breite der Schalen 24, gemessen in der axialen Richtung der Anordnung, verschieden von der Breite des Innen teiles 14 in der Achsrichtung. In Verbindung mit Einrichtungen, die grosse Aussendurchmesser besit zen, wie dies in der Ausführungsform nach den Fig. 11 bis 13 der Fall ist, wird es häufig zweckmäs- sig sein, die Schalen wie dargestellt, schmäler zu machen als den Innenteil, während es in jenen Fäl len, wo die Klemmvorrichtung mit den üblichen geschlitzten Büchsen vergleichbar ist, meistens am zweckmässigsten ist, wenn die Schalen und der Innenteil die gleiche Breite besitzen.
Bei den dargestellten Ausführungsformen wech selt die am Umfang gemessene Länge der Schalen, verglichen mit der gesamten Umfangslänge der Anordnung, in den verschiedenen Ausführungsbei spielen. In der Praxis soll die Umfangslänge der Schale gemäss Fig. 5 oder die gesamte Umfangs länge beider Schalen zusammen mindestens ein Viertel, vorzugsweise wenigstens die Hälfte, der gesamten Umfangslänge der Büchse einschliesslich des Innenteiles und der Schalen betragen. Bei verhältnismässig langen Büchsen kann der Spalt 36 zwei oder mehrere Anschnitte mit konver gierenden Seitenwänden aufweisen mit einem Keil in jedem dieser Anschnitte.
Es ist auch möglich jede Schale 24 mit einem oder mehreren in Um fangsrichtung verlaufenden Schlitzen zu versehen oder in zwei oder mehr nebeneinander parallel an gebrachte Schalenstreifen aufzuteilen.