DE10025405C2 - Bauteil zur form- und kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil zur form- und kraftschlüsssigen Welle-Nabe-Verbindung, das in eine Passfedernut (wie sie z. B. in DIN 6885 genormt ist) eingesetzt und leicht montiert und demontiert werden kann.

Bekannt sind formschlüssige, kraftschlüssige sowie form- und kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen. Ein Beispiel für eine rein formschlüssige Verbindung ist die herkömmliche und genormte Passfeder (DIN 6885). Diese Verbindung ist weit verbreitet, jedoch nicht für wechselnde Belastungen geeignet. Die Passfeder und die Nuten müssen präzise gefertigt werden. Insbesondere bei ungenauer Herstellung oder wenn sie wechselnden Lasten ausgesetzt war, wird die Verbindung erfahrungsgemäß entweder locker, oder aber sie lässt sich wegen des Auftretens von Passungsrost nur noch schwer demontieren.

Aus der Patentschrift US 3378285 Staley vom 16.4.1968 ist ein Bauteil nach Art einer Passfeder bekannt, das durch kegelförmige Klemmkörper gespreizt wird und dabei an Sollbruchstellen auseinander bricht. Aus der Beschreibung geht jedoch nicht hervor, wie das Bauteil demontiert werden kann. Bei einer Demontage, soweit möglich, würde es in einzelne Teile zerfallen. Durch die beim Eintreiben auftretende Verschiebung der Kegelstifte gegenüber der Kegelbohrung stimmen die Durchmesser nicht mehr überein, so dass sich bei hoher Beanspruchung die entstehenden Kanten in die Klemmkörper einarbeiten und die Anordnung locker werden würde.

Eine ähnliche Anordnung wird in US 5344252 Kakimoto vom 6.9.1994 gezeigt, die aber nur in Umfangsrichtung gespreizt wird und die Nut in radialer Richtung nicht ausfüllt, so dass sie ausser den genannten Nachteilen bei wechselnder Belastung kippen und die Nut ausschlagen würde.

Rein kraftschlüssige (reibschlüssige) Verbindungen sind z. B. Schrumpf-, Längskeil- oder Ringfederverbindungen. Wegen der zur Erzielung des Reibschlusses erforderlichen hohen Radialkräfte muss die Nabe sehr dick ausgeführt werden; ausserdem sind sie umständlich zu montieren und schwer zu demontieren.

In der Patentschrift US 1435811 Cuntala vom 14.11.1922 wird ein verbesserter Keil gezeigt, der durch einen pyramidenstumpfförmigen Klemmkörper unter Wahrung des Flächenkontaktes, jedoch nur in Radialrichtung gespreizt wird. Die Umfangskräfte werden daher hauptsächlich durch Reibschluss übertragen. Die einzelnen Teile sind nicht verbunden, was die Montage und Demontage erschwert.

Bedingt durch die genannten Nachteile ist eine praktische Anwendung der obigen Patente nicht bekannt.

Ein Beispiel für eine beanspruchungsgerechte form- und kraftschlüssige Verbindung ist die Verbindung mittels Tangentenkeilen. Hier wird das Moment als Normalkraft in Umfangsrichtung über vorgespannte Keilflächen übertragen. Die Fertigung der Wellen- und Nabennuten ist jedoch aufwändig und die Montage sowie insbesondere die Demontage schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Welle-Nabe- Verbindung zu schaffen, die in Wellen und Naben mit herkömmlichen Passfedernuten montiert werden kann, jedoch auch für wechselnde Belastungen geeignet ist und sich leicht montieren und demontieren lässt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein im Folgenden als "Klemmpassfeder" bezeichnetes Bauteil. Es besteht aus vier Leisten von im Wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt (1), die so dimensioniert sind, dass sie gemeinsam mit etwas Spiel in eine genormte Passfedernut eingesetzt werden können. Zur Erleichterung des Einbaus werden sie z. B. durch einen in eine Nut eingelegten Elastomer- oder Federring (5), einen Schrumpfschlauch, einen Klebestreifen, durch Verklebung o. ä. zusammengehalten. Die Leisten (1) sind an den Enden mit je nach Länge einer bzw. zwei schrägen Flächen versehen, die vorzugsweise so ausgelegt sind, dass keine Selbsthemmung auftritt. Diese Flächen stehen in Kontakt mit einem bzw. zwei im Wesentlichen pyramidenstumpfformigen Klemmkörpern (2, 3), die durch eine Schraube (4), z. B. eine Zylinderkopfschraube mit Innensechskant, gegen einander bzw. gegen eine Scheibe (6) angezogen werden und hierdurch die Leisten (1) auseinanderspreizen und diagonal in die Kanten der Passfedernut drücken. Das Drehmoment wird nun von der Wellennut in die Nabennut über die schrägen Flächen der Leisten (1) und Klemmkörper (2, 3) als Normalkraft übertragen.

Für die Montage ist es lediglich erforderlich, dass Wellen- und Nabennut von der Stirnseite her zugänglich sind, evtl. auch durch eine Nut mit geringerem Querschnitt, die nur Raum lässt für den zur Schraube (4) passenden Schraubendreher. Die Klemmpassfeder wird allein durch das Anziehen der Schraube (4) verspannt, im Gegensatz z. B. zur Ringfederverbindung, bei der mehrere Schrauben mehrfach der Reihe nach oder über Kreuz angezogen werden müssen.

Die Demontage erfolgt entsprechend durch Lösen der Schraube (4). Sollten sich die Klemmkörper nicht von selbst lösen, so kann der hintere (2) durch einen Schlag auf die Schraube gelöst werden, oder in der Durchgangsbohrung des vorderen Klemmkörpers ein größeres Gewinde vorgesehen und durch Eindrehen einer entsprechenden Schraube beide auseinander gedrückt werden, oder beide durch eine mit der Schraube (4) fest verbundene Hülse abgedrückt werden.

Die Klemmpassfeder kann auch in Nuten eingesetzt werden, die mit geringerer Genauigkeit gefertigt oder - im Reparaturfall - bereits beschädigt sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Nabe durch das Anziehen der Klemmpassfeder auch achsial reibschlüssig auf der Welle fixiert wird, ohne sich während der Montage zu verschieben. Zusätzliche Vorkehrungen zur achsialen Lagesicherung, wie Andrückschrauben, Wellenmuttern oder Sprengringe, sind nicht erforderlich.

Claims (7)

1. Bauteil zur form- und kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere zum Einlegen in eine Nut oder in eine herkömmliche Passfedernut, mit mindestens einem Klemmkörper (2, 3), mit hierzu zumindest weitgehend komplementären Leisten (1) und mit einer Spannschraube (4), wobei das Bauteil mit Hilfe der Spannschraube (4) diagonal in Richtung auf die Kanten der Nut verspannbar ist und der Klemmkörper (2, 3) und die Leisten (1) derart ausgeführt sind, dass zwischen dem Klemmkörper (2, 3), den Leisten (1) und der Nut zumindest weitgehend Flächenkontakt vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (1) durch ein elastisches Element (5) zusammengehalten werden, vorzugsweise in der Mitte des Bauteils.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (5) aus einem Gummi, einem Federring, einem Schrumpfschlauch oder einem Klebestreifen besteht.

3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (1) mit dem Klemmkörper (2, 3) und ggf. mit dem Gegenstück (6) verklebt sind.

4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (2, 3) pyramidenstumpfförmig ausgestaltet ist.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibe (6) oder ein Gegenstück vorgesehen ist, das von der Spannschraube (4) gegen den Klemmkörper (2) und/oder gegen die Leisten (1) spannbar ist.

6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück (6) oder der Klemmkörper (3) eine Durchgangsbohrung aufweist.

7. Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Durchgangsbohrung des Gegenstücks (6) oder des Klemmkörpers (3) ein Innengewinde vorgesehen ist, das größer als das Innengewinde des Klemmkörpers (2) ist.