DE102004011361C5

DE102004011361C5 - Verbindung einer geschlitzten Hohlwelle oder dergleichen mit einer Welle oder einem Gegenstück

Info

Publication number: DE102004011361C5
Application number: DE102004011361A
Authority: DE
Inventors: Bernd Cihlar; Berthold Bühler
Original assignee: NEUGART GmbH
Current assignee: NEUGART GmbH
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2024-03-06
Also published as: DE102004011361B3

Abstract

Verbindung einer mit einem Ritzel (1) versehenen Hohlwelle (2), Hohlachse oder Hülse mit einer Welle oder einem Gegenstück, wobei die Hohlwelle (2) oder dergleichen einen geschlitzten Bereich (4) aufweist, in den die Welle oder dergleichen passt und in Gebrauchsstellung eingreift, wobei wenigstens ein den geschlitzten Bereich umschließendes, hinsichtlich seines Umfangs oder Durchmessers verstellbares und dadurch spannbares Klemmelement (3) zur kraftschlüssigen Verbindung des geschlitzten Bereichs (4) mit der eingreifenden Welle oder dergleichen vorgesehen ist und der geschlitzte Bereich (4) wenigstens einen sich in axialer oder gewendelter Richtung erstreckendenden Schlitz aufweist, und wobei die Hohlwelle oder dergleichen zumindest außenseitig im Bereich des Klemmelements vorsprungfrei ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zusätzliches Teil (8) vorgesehen ist, welches auch vor dem Spannen des Klemmelements (3) zwischen diesem und der Hohlwelle oder dergleichen eine Kraft bewirkt, die eine Relativbewegung zwischen Klemmelement (3) und Hohlwelle oder dergleichen erschwert oder ausschließt, dass das zusätzliche Teil (8) an...

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung einer mit einem Ritzel versehenen Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse mit einer Welle oder einem Gegenstück, wobei die Hohlwelle oder dergleichen einen geschlitzten Bereich aufweist, in den die Welle oder dergleichen passt und in Gebrauchsstellung eingreift, wobei wenigstens ein den geschlitzten Bereich umschließendes, hinsichtlich seines Umfangs oder Durchmesser verstellbares und dadurch spannbares Klemmelement zur kraftschlüssigen Verbindung des geschlitzten Bereichs mit der eingreifenden Welle oder dergleichen vorgesehen ist und der geschlitzte Bereich wenigstens einen sich in axialer oder gewendelter Richtung erstreckenden Schlitz aufweist, und wobei die Hohlwelle oder dergleichen zumindest außenseitig im Bereich des Klemmelements vorsprungfrei ist.
Stand der Technik
Eine derartige Verbindung ist aus DE 199 07 181 B4 bekannt und hat sich bewährt, weil sie eine gute Koaxialität und Fluchtung in Montagestellung ergibt.
Aus DE 88 10 094 U1 ist eine vergleichbare Verbindung bekannt, bei welcher die Hohlwelle lediglich einen Schlitz aufweist, in welchen eine gleichzeitig auch in die Antriebswelle eingreifende Passfeder formschlüssig passt.
Es hat sich gezeigt, dass bei manchen Montagesituationen, beispielsweise beim Austauschen eines mit seiner Welle vertikal nach oben in die Hohlwelle eingreifenden Antriebsmotors, Schwierigkeiten dadurch entstehen können, dass das Klemm- oder Spannelement, in der Regel ein Klemmring, nach seinem Lösen beziehungsweise vor seiner Befestigung herabfallen könnte oder zusätzliche Maßnahmen erforderlich macht, um dieses Klemmelement vor seiner endgültigen Fixierung an der richtigen Stelle zu positionieren und zu halten.
Ferner besteht während des Transports der Hohlwelle und des Klemmelements ein Problem darin, die beiden Teile so miteinander zu verbinden, dass die Hohlwelle nicht unerwünscht verformt wird. Wird das Klemmelement provisorisch mit der Hohlwelle verspannt, könnte es bei einer etwas zu starken Verspannung zu einer bleibenden Verformung kommen, die dann die endgültige Montage und insbesondere das Einführen der Welle oder dergleichen in die Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse erschwert.
Bei einer anschließenden Montage muss das provisorisch verspannte Klemmelement gelöst werden, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt bedeutet und außerdem wiederum zu der Notwendigkeit führt, dass nunmehr geöffnete oder gelöste Klemmelement in der gewünschten Position zu halten, bis es wieder verspannt werden kann.
Aufgabenstellung
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Verbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher während des Transports eine Vorverformung der Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse trotz einer provisorischen Verbindung mit wenigstens einem spannbaren Klemmelement vermieden werden kann und beim Montieren insbesondere in einer vertikalen Anordnung von Welle und Hohlwelle oder beim Austausch eines von unten mit seiner Antriebswelle in die Hohlwelle eingreifenden Motors ein gesondertes Halten des Klemmelements in gelöster Position vermieden werden kann. Dabei soll gegebenenfalls auch eine ungewollte Verdrehung des Klemmelements vor seiner endgültigen Befestigung zumindest erschwert sein.
Diese Aufgabe wird mit den Mitteln und Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch ist es möglich, das Klemmelement mit Hilfe dieses zusätzlichen Teils mit der Hohlwelle oder dergleichen zu verbinden, ohne das Klemmelement verspannen und seine Klemmschraube anziehen zu müssen. Aufgrund der zwischen dem Klemmelement und der Hohlwelle oder dergleichen durch das zusätzliche Teil erzeugten Kraft ist das Klemmelement gegen ungewolltes Verdrehen und zumindest in gewissem Umfang auch gegen eine ungewollte axiale Verstellung weitgehend gesichert. Vor allem bei einer abwärts gerichteten oder vertikalen Montage kann das Klemmelement durch das zusätzliche Teil in der vorgesehenen Position gehalten werden, ohne bereits verspannt zu werden und ohne abzurutschen oder abzufallen, so dass die Welle oder dergleichen Gegenstand bequem in die Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse eingeführt und danach das Klemmelement verspannt werden können. Der scheinbare Mehraufwand durch ein zu der Verbindung gehörendes zusätzliches Teil wird also durch die erhebliche Vereinfachung der Montage und die Verminderung der Gefahr ungewollter Verformungen der Hohlwelle oder dergleichen zumindest kompensiert.
Dabei ist es günstig, dass das zusätzliche Teil an dem Klemmelement befestigt ist. Somit kann die Hohlwelle oder dergleichen in bisher bekannter Weise ausgebildet und also unverändert sein, so dass sie in üblicher Weise hergestellt werden kann. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass schon existierende Verbindungen der eingangs definierten Art auf einfache Weise mit einem erfindungsgemäßen Klemmelement nachgerüstet werden können, welches das erfindungsgemäße zusätzliche Teil aufweist, so dass nach einer solchen Umrüstung bei schon existierenden Verbindungen die Demontage und der Austausch eines beispielsweise unterhalb der Hohlwelle angeordneten Motors auch nachträglich erleichtert werden kann.
Die von dem zusätzlichen Teil erzeugte Kraft, kann von dem Benutzer bequem überwunden werden, verhindert aber, dass beispielsweise das Eigengewicht des Klemmelements dieses bei einer vertikalen Anordnung von der Hohlwelle abrutschen lässt. Auch eine ungewollte Verdrehung des Klemmelements relativ zu der Hohlwelle oder dergleichen wird dadurch verhindert.
Vor allem für Teile mit größerem Gewicht ist das Merkmal zweckmäßig, wonach das zusätzliche Teil Formschluss zwischen Klemmelement und Hohlwelle herstellt, insbesondere in dem Klemmelement angeordnet ist und zumindest in Drehrichtung formschlüssig an dem oder den Schlitzen der Hohlwelle angreift oder in den oder die Schlitze eingreift. Durch einen formschlüssigen Eingriff des zusätzlichen Teils von dem Klemmelement aus in einen oder mehrere Schlitze der Hohlwelle oder dergleichen wird diese nicht elastisch verformt und dennoch die Sicherheit gegen eine ungewollte relative Verdrehung erheblich gesteigert, so dass ein derart gesichertes und provisorisch festgelegtes Klemmelement von vorne herein seine zukünftige Montageposition haben und behalten kann, was die spätere Montage vereinfacht und/oder beschleunigt.
Wenigstens einer der Schlitze ist dabei an seinen beiden Enden und somit auch an dem zum Einstecken der Welle offenen Ende der Hohlwelle oder dergleichen geschlossen und das zusätzliche Teil kann an oder in dem Schlitz angreifen und durch das Schlitzende Formschluss auch in axialer Richtung herstellen. Die erfindungsgemäße Anordnung ist also besonders zweckmäßig im Zusammenhang mit der Verbindung gemäß DE 199 07 181 B4 zu verwirklichen, weil dabei durch die geschlossenen Schlitze Formschluss bei der vorläufigen oder provisorischen Festlegung des Klemmelements an der Hohlwelle auch in axialer Richtung zum Ende dieser Hohlwelle hin hergestellt werden kann, ohne das Klemmelement spannen und dadurch die Hohlwelle schon verformen zu müssen.
Dabei ist vorgesehen, dass das zusätzliche Teil oder ein zu dem schon erläuterten Ring weiteres zusätzliches Teil als ein innerhalb des Klemmelements in einer sich radial oder schräg in Richtung zu der Hohlwelle erstreckenden Öffnung oder Lochung angeordnetes, bolzen- oder stiftartiges Teil ausgebildet und mit seinem radial innenliegenden Ende gegen die Hohlwelle in deren geschlitztem Bereich andrückbar ist. Anstelle eines am gesamten Umfang wirksamen elastischen Rings ergibt sich dadurch eine stellenweise Kraftübertragung, wobei derartige stiftartige Teile mehrfach am Umfang verteilt angeordnet sein können.
Das in einer radialen oder schrägen Öffnung des Klemmrings angeordnete zusätzliche Teil kann zweckmäßigerweise mittels eines Gewindes verstellbar und mit seinem Ende gegen die Hohlwelle andrückbar sein, und mit einem zylindrischen oder spitzen oder balligen oder kugelförmigen oder elastischen Ende in den Schlitz eingreifen, wobei die Eingrifftiefe der Querschnittsdicke der Wandung der Hohlwelle entspricht oder kleiner als diese Querschnittsdicke ist. Somit kann Formschluss für eine provisorische Halterung des Klemmelements oder Klemmrings erzielt werden, ohne den Innenquerschnitt der Hohlwelle zu benötigen und also das Einführen der Welle oder eines sonstigen Gegenstücks in die Hohlwelle durch diese provisorische Halterung zu behindern, die insbesondere auch während und nach der Montage der Welle bestehen bleiben kann.
Das schräg oder radial verstellbare zusätzliche Teil ist dabei selbst in radialer Richtung gegen eine Rückstellkraft nachgiebig und als Kugelreste ausgebildet. Eine solche Kugelreste kann selbsttätig beispielsweise mit einem Schlitz der Hohlwelle rastend zusammenwirken, so dass eine solche Anordnung für den Benutzer sehr bequem zu handhaben ist. Dennoch kann er die Kraft der Kugelraste erforderlichenfalls überwinden und das Klemmelement trotz dieser Raste auch verstellen oder von der Welle abziehen.
Dabei kann das radial oder schräg verstellbare zusätzliche Teil ein gummielastisches, an die Hohlwelle andrückbares Ende aufweisen. Dadurch kann die von diesem Teil bewirkte Kraft verteilt werden und als Reibkraft und/oder auch als Formschluss wirksam gemacht werden.
Das radial oder schräg zur Hohlwelle verstellbare Teil kann als Hülse mit einem Außengewinde ausgebildet sein, in deren Innerem eine Druckfeder und ein von dieser in Hülsenrichtung, beaufschlagtes Rastelement angeordnet ist, welches Rastelement in Gebrauchsstellung die Außenseite der Hohlwelle beaufschlagt und insbesondere in einen Schlitz eingreift. Auf diese Weise sind Kugelrasten häufig aufgebaut, so dass ein handelsübliches Teil Verwendung finden kann und nur erforderlich ist, in dem Klemmelement eine entsprechende Gewindebohrung vorzusehen.
Durch eine solche Anordnung ergibt sich eine gute Sicherung des Klemmelements gegen ungewollte Bewegungen relativ zu der Hohlwelle oder dergleichen, ohne die Hohlwelle so verformen zu müssen, dass das Einführen der Welle oder dergleichen Gegenstück in diese Hohlwelle erschwert wird und ohne dass die eigentliche Klemmkraft des Klemmelements für die spätere Gebrauchsstellung in irgend einer Form beeinträchtigt wird.
Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
1 in schaubildlicher Darstellung eine mit einem Ritzel versehene Hohlwelle, die an ihrem dem Ritzel abgewandten Ende geschlitzt ist, wobei die Schlitze beidseits geschlossen sind, und ein auf den geschlitzten Bereich der Hohlwelle passendes Klemmelement zur kraftschlüssigen Verbindung dieses geschlitzten Bereichs mit einer nicht dargestellten, darin eingreifenden Welle oder dergleichen Gegenstück vor der gegenseitigen Verbindung der Hohlwelle und des Klemmelements,
2 eine der 1 entsprechende Darstellung, wobei das Klemmelement über ein erfindungsgemäßes zusätzliches Teil mit der Hohlwelle provisorisch verbunden ist,
3 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch die Verbindung gemäß 2 und durch das erfindungsgemäße zusätzliche Teil, welches als federbelastete, radial angeordnete, mit einem Schlitz der Hohlwelle zusammenwirkende Raste ausgebildet ist.
Von einer Verbindung einer mit einem Ritzel 1 versehenen Hohlwelle 2 mit einer Welle ist nur dieses Ritzel 1 mit seiner Hohlwelle 2 und außerdem ein spannbares Klemmelement 3 dargestellt.
Dabei erkennt man vor allem in 1, aber auch in den weiteren Figuren, dass die Hohlwelle 2 einen geschlitzten Bereich 4 aufweist, in den die nicht näher dargestellte Welle passt und in Gebrauchsstellung gemäß DE 199 07 181 B4 eingreift. Das schon erwähnte Klemmelement 3 umschließt in Gebrauchsstellung gemäß den 2 oder 3 den geschlitzten Bereich 4 und ist in bekannter Weise hinsichtlich seines Umfangs oder Durchmessers mit einer Spannschraube 5, die einen radialen Schlitz 6 durchsetzt, verstellbar und dadurch mit dem geschlitzten Bereich 4 der Hohlwelle 2 verspannbar, so dass sich eine kraftschlüssige Verbindung des geschlitzten Bereichs 4 mit der in diesen geschlitzten Bereich 4 eingreifenden Welle ergibt. Der geschlitzte Bereich 4 hat wenigstens einen, im Ausführungsbeispiel fünf sich in axialer Richtung erstreckende Schlitze 7, durch die die Klemmkraft gleichmäßig verteilt werden kann. Dabei erkennt man noch, dass dieser geschlitzte Bereich 4 außenseitig vorsprungfrei ist, also einen glatten Umfang hat, der lediglich durch die Vertiefungen bildenden Schlitze 7 unterbrochen wird.
Im Ausführungsbeispiel ist ein noch naher zu erläuterndes zusätzliches Teil 8 (1 bis 3) vorgesehen, welches auch vor dem Spannen des Klemmelements 3 mittels seiner Klemmschraube 5 zwischen dem Klemmelement 3 und der Hohlwelle 2 eine Kraft bewirkt, die eine Relativbewegung zwischen Klemmelement 3 und Hohlwelle 2 zumindest erschwert. Somit kann das Klemmelement 3 schon ohne die in die Hohlwelle 2 einzusteckende Welle mit der Hohlwelle 2 gemäß 2 provisorisch und ausreichend fest verbunden werden, um eine anschließende Montage zu erleichtern.
Dabei ist dieses zusätzliche Teil 8 in noch näher zu erläuternder Weise an dem Klemmelement 3 befestigt und beaufschlagt und/oder berührt die Hohlwelle 2 zumindest kraftschlüssig. Wenn das zusätzliche Teil 8 gleichzeitig in den oder die Schlitze 7 des geschlitzten Bereichs 4 der Hohlwelle 2 eingreifen kann, ergibt sich zumindest in Drehrichtung, bei am Ende geschlossenen Schlitzen 7 gemäß 1 auch in axialer Richtung ein Formschluss, der die provisorische Befestigung des Klemmelements 3 an der Hohlwelle 2 verbessert.
Im Ausführungsbeispiel sind alle Schlitze 7 an ihren beiden Enden und somit auch an dem zum Einstecken der Welle offenen Ende der Hohlwelle 2 geschlossen und das zusätzliche Teil 8 greift in der in den Figuren dargestellten Gebrauchslage an oder in den Schlitzen 7 an, sodass durch das Schlitzende 7a eine erhöhte Reibkraft und sogar Formschluss auch in axialer Richtung hergestellt ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist das zusätzliche Teil 8 als ein innerhalb des Klemmelements 3 in einer sich radial oder schräg in Richtung zu der Hohlwelle 2 erstreckenden Öffnung 10 oder Lochung angeordnetes, bolzen- oder stiftartiges Teil ausgebildet und mit seinem innenliegenden Ende 11 gegen die Hohlwelle 2 andrückbar, wobei dieses Ende 11 gleichzeitig in einen Schlitz 7 eingreifen kann, um in Umfangsrichtung und auch in axialer Richtung zum freien Ende der Hohlwelle 2 hin Formschluss zu erzeugen.
Dabei ist dieses zusätzliche Teil 8 im Ausführungsbeispiel mittels eines Gewindes 12 verstellbar und dadurch auch genau einstellbar, so dass auch über dieses Gewinde 12 erforderlichenfalls die Andruckkraft gegen die Hohlwelle 2 erzeugt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist das Ende 11 dieses zusätzlichen Teils 8 ballig oder kugelförmig und greift in einen Schlitz 7 ein, wobei die Eingrifftiefe der Querschnittsdicke der Wandung der Hohlwelle 2 in deren geschlitztem Bereich 4 etwa entspricht oder kleiner ist, so dass das Ende 11 des zusätzlichen Teils 8 nicht in den lichten Innenquerschnitt der Hohlwelle 2 ragt und also das Einstecken der Welle in diese Hohlwelle 2 nicht behindern kann.
Dabei ist gemäß 3 das radial verstellbare zusätzliche Teil 8 selbst in radialer Richtung gegen eine Rückstellkraft in sich nachgiebig als Kugelraste ausgebildet, wobei das radial zur Hohlwelle innerhalb des Klemmelements 3 verstellbare Teil als Hülse 13 mit einem Außengewinde ausgebildet ist, in deren Innerem eine Druckfeder 14 und ein von dieser in Hülsenrichtung beaufschlagtes, das Ende 11 bildendes Rastelement angeordnet sind. Wie bereits erwähnt beaufschlagt dieses Rastelement in Gebrauchsstellung die Außenseite der Hohlwelle 2 und greift gemäß 3 in einen Schlitz 7 ein, um auch Formschluss in Drehrichtung sowie zum freien Ende der Hohlwelle 2 hin auch in axialer Richtung zu erzeugen. Das zusätzliche Teil 8 könnte auch eine zu dem Gewinde 12 passende Schraube sein.
Für die Verbindung einer mit einem Ritzel 1 versehenen Hohlwelle 2 oder dergleichen mit einer in diese Hohlwelle passenden Welle oder dergleichen Gegenstück weist die Hohlwelle 2 einen geschlitzten Bereich 4 auf, in den die Welle in Gebrauchsstellung passt und eingreift. Dabei ist wenigstens ein den geschlitzten Bereich 4 umschließendes, hinsichtlich seines Umfanges oder Durchmessers verstellbares und dadurch mit Hilfe einer Spannschraube 5 spannbares Klemmelement 3 zur kraftschlüssigen Verbindung der ineinander steckenden Teile vorgesehen. Damit das Klemmelement 3 mit der Hohlwelle 2 oder dergleichen auch schon genügend fest verbunden sein kann, wenn die Welle noch nicht in Hohlwelle 2 eingreift und das Klemmelement 3 nicht verspannt werden muss, um die beiden Teile vor der endgültigen Montage zu verbinden, ist wenigstens ein zusätzliches Teil 8 vorgesehen, welches auch vor dem Spannen des Klemmelements 3 zwischen diesem und der Hohlwelle 2 eine Kraft bewirkt, die eine Relativbewegung zwischen Klemmelement 3 und Hohlwelle 2 erschwert oder ausschließt.

Claims

Verbindung einer mit einem Ritzel (1) versehenen Hohlwelle (2), Hohlachse oder Hülse mit einer Welle oder einem Gegenstück, wobei die Hohlwelle (2) oder dergleichen einen geschlitzten Bereich (4) aufweist, in den die Welle oder dergleichen passt und in Gebrauchsstellung eingreift, wobei wenigstens ein den geschlitzten Bereich umschließendes, hinsichtlich seines Umfangs oder Durchmessers verstellbares und dadurch spannbares Klemmelement (3) zur kraftschlüssigen Verbindung des geschlitzten Bereichs (4) mit der eingreifenden Welle oder dergleichen vorgesehen ist und der geschlitzte Bereich (4) wenigstens einen sich in axialer oder gewendelter Richtung erstreckendenden Schlitz aufweist, und wobei die Hohlwelle oder dergleichen zumindest außenseitig im Bereich des Klemmelements vorsprungfrei ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zusätzliches Teil (8) vorgesehen ist, welches auch vor dem Spannen des Klemmelements (3) zwischen diesem und der Hohlwelle oder dergleichen eine Kraft bewirkt, die eine Relativbewegung zwischen Klemmelement (3) und Hohlwelle oder dergleichen erschwert oder ausschließt, dass das zusätzliche Teil (8) an dem Klemmelement (3) befestigt ist, dass das zusätzliche Teil (8) Formschluss zwischen Klemmelement (3) und Hohlwelle (2) herstellt und in Drehrichtung formschlüssig in den oder die Schlitze (7) eingreift, wobei wenigstens einer der Schlitze (7) an beiden Enden und somit auch an dem zum Einstecken der Welle offenen Ende der Hohlwelle (2) geschlossen ist und das zusätzliche Teil (8) in dem Schlitz (7) angreift und durch das Schlitzende (7a) Formschluss auch in axialer Richtung herstellt und dass das zusätzliche Teil (8) als ein innerhalb des Klemmelements (3) an einer sich radial oder schräg in Richtung zu der Hohlwelle (2) erstreckenden Öffnung (10) oder Lochung angeordnetes, bolzen- oder stiftartiges Teil ausgebildet und mit seinem innenliegenden Ende (11) gegen die Hohlwelle (2) in deren geschlitztem Bereich andrückbar ist und mit einem balligen oder kugelförmigen oder elastischen Ende (11) in einen Schlitz (7) eingreift, wobei die Eingrifftiefe der Querschnittsdicke der Wandung der Hohlwelle (2) entspricht oder kleiner ist, und durch das Schlitzende (7a) Formschluss in axialer Richtung hergestellt ist und dass das schräg oder radial verstellbare zusätzliche Teil (8) selbst in radialer Richtung gegen eine Rückstellkraft nachgiebig ist und als Kugelraste ausgebildet ist.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Teil (8) in dem Klemmelement (3) angeordnet ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das radial oder schräg verstellbare zusätzliche Teil (8) ein gummielastisches, an die Hohlwelle andrückbares Ende aufweist.
Verbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das radial oder schräg zur Hohlwelle (2) verstellbare Teil (8) als Hülse (13) mit einem Außengewinde ausgebildet ist, in deren Innerem eine Druckfeder (14) und ein von dieser in Hülsenrichtung beaufschlagtes Rastelement angeordnet ist.