DE102004059251B4

DE102004059251B4 - Adapter zur formschlüssigen Verbindung von Antriebselementen

Info

Publication number: DE102004059251B4
Application number: DE200410059251
Authority: DE
Inventors: Sylvio Dr. Simon; Günter Simon; Kay Rosenberg; Anja Hüttig
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2024-12-09
Also published as: DE102004059251A1

Abstract

Adapter zur formschlüssigen Verbindung eines ersten Antriebselementes in Form einer Welle (2) und eines diese Welle (2) ringförmig umschließenden zweiten Antriebselementes in Form einer Nabe, Buchse oder Hohlwelle, im Folgenden als ringförmiges Element (1) bezeichnet, wobei die Querschnitte und/oder Durchmesser beider Antriebselemente so voneinander abweichen, dass zwischen beiden ein überwiegend ringförmiger Zwischenraum vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum zwischen der Welle (2) und dem ringförmigen Element (1) eine Anzahl überwiegend ringförmiger Lamellen (3) aus Metall oder Kunststoff rechtwinklig zur Achse von Welle (2) und ringförmigem Element (1) das Ende der Welle (2) umschließend und in Richtung der Achse von Welle (2) und ringförmigem Element (1) gereiht, angeordnet werden, deren Außenkontur der Innenkontur des ringförmigen Elementes (1) und deren Innenkontur der Außenkontur der Welle (2) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Adapter zum formschlüssigen Verbinden von rotierbaren Antriebselementen und ist insbesondere geeignet zur Herstellung von steckbaren Verbindungen zwischen Antrieben und angetriebenen Elementen unterschiedlicher Standards in kleineren Serien.
Beim Aufbau größerer Versuchsanordnungen, bei denen Apparate und Antrieb und verschiedene Systeme miteinander gekoppelt werden müssen, aber auch bei der Reparatur älterer Anlagen kommt es immer wieder vor, dass Achse des Antriebs eine andere Abmessung als die der getriebenen Welle oder Nabe hat.
Zur Anpassung solche Systeme wurde bereits eine großer Anzahl von Lösungen vorgeschlagen.

Für den Fall, dass zwei Wellen unterschiedlicher Durchmesser verbunden werden sollen wird in der EP 4231032 C2 vorgeschlagenen zwei Hülsen verschiedenen Durchmessers durch einen kegelstumpfförmigen Teil zu verbinden. Durch verschiedene Gewinde, Schlitze und Bolzen können beide Wellenstümpfe kraft- und formschlüssig miteinander verbunden werden. Eine derartige Vorrichtung kann allerdings nur angewendet werden, wenn beide Wellenstümpfe von außen zugänglich sind. Für den Fall, dass ein größeres Bauteil mit einer zylindrischen Bohrungen versehenen ist, in den die Achse des zweiten Bauteiles hineingesteckt werden soll, schlägt die DE 19651604 C1 vor, in den Ringspalt je zwei Paare aus Spannbacken, die die Form von um die Achse des inneren Bauteiles gekrümmter Keile haben einzusetzen und durch Verschieben der Spannbacken gegeneinander beide Teile gegeneinander zu verspannen. Zur Verwendung dieser Lösung ist es jedoch notwendig, dass sowohl die Innenfläche des einen Teils als auch die Außenfläche des anderen Teils vollständig zylindrisch geformt sind. Die hergestellte Verbindung ist lediglich kraftschlüssig und von der Kraft, mit der beide Keile gegeneinander verschoben wurden, abhängig. Eine formschlüssige Verbindung, die größere Kräfte übertragen kann, könnte hiermit nicht hergestellt werden.

Eine wesentlich bessere Verbindung zwischen Achse und einem diese umschließenden ringförmigen Element stellen so genannte Toleranzringe, wie sie beispielsweise in der die DE 19855538 A1 beschrieben sind, dar.

Diese Toleranzringe, die in die Hohlwelle eingepresst werden, weisen auf seiner Innenseite ein Federn-Nuten-System auf, dass auf die Außenverzahnung der Wellen abgestimmt ist.

Derartige können nur in großen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden, da zu ihrer Herstellung spezielle Werkzeuge, wie beispielsweise Strangpresswerkzeuge erforderlich sind. Derartige Werkzeuge für geringe Stückzahlen von Toleranzringen zu fertigen ist unwirtschaftlich. wenden Gleiche trifft im Übrigen auch auf die in der DE- 84 11 342 U1 beschriebene Lösung zu. Diese Erfindung schlägt vor, dass auf den Steckzapfen der Motorabtriebswelle ein Adapterstück aufgesetzt ist, dass eine im Querschnitt polygonförmige Außenkontur hat das auf wie die Getriebewelle ein Aufnahmeelement in Form einer Hülse aufgesetzt ist, dessen Innenkontur an die an Außenkontur das Adapterstückes angepasst ist.

Auch die in der DE- 196 37 361 C2 vorgeschlagene Lösung, Motor und Getriebe über eine Adapterwelle zu verbinden ist mit einem hohen Fertigungsaufwand verbunden und verlangt außerdem, dass zwischen Motor und Getriebe ein ausreichender Abstand für diese Adapterwelle vorhanden ist.

Ebenfalls der Verbindung von zwei unterschiedlichen Wellen diente die in der EP- 235 797 AI vorgeschlagene Hülsenkupplung die aus einer Vielzahl von Blechscheiben besteht, die paketförmig angeordnet und durch Hilfsmittel zusammengehalten werden. abgesehen davon, dass diese Lösung wiederum der Verbindung zweier Wellen dient, stellt das Hilfsmittel, hierfür werden in Niete oder Schweißverbindungen vorschlagen, die eigentliche Verbindung zwischen beiden Wellen her. Schließlich ist aus der US- 47 14 371 A ein System zur Kraftübertragung bekannt, mit dem die Übertragung von Schwingungen aus der Antriebswelle auf die angetriebene Scheibe verhindert werden soll. Hierzu sind die zwischen der Welle und der Antriebsscheibe angeordneten Gleitsteine in Form überwiegend rechteckiger Scheiben oder Quader die mit einem exzentrischem Loch versehen sind, angeordnet.

Dadurch, dass die Breite des Lochs dem Abstand von zwei parallel an der Achse angeordneten Gleitflächen entspricht und dessen Länge größer als der Durchmesser der Achse ist, kann sich die Achse in Richtung der Gleitflächen in der Öffnung frei bewegen.

Durch die äußere Gestaltung des Gleitsteins mit zwei parallelen Flächen, die rechtwinklig zur Längsachse des Loches verlaufen und die an zwei parallelen Gleitflächen im Inneren der Antriebsscheibe verschieblich sind, ist die Anordnung darauf ausgerichtet Schwingungen der Achse rechtwinklig zu deren Längserstreckung nicht auf die Antriebsscheibe zu übertragen.

Lösung bewirkt also lediglich eine formschlüssige Verbindung, bei der die Kraft nur an einem geringen Teil des Umfangs übertragen wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Adapter zur formschlüssigen Verbindung von Antriebselementen vorzuschlagen, der einfach und in geringen Stückzahlen wirtschaftlich zu fertigen ist und eine sichere Kraftübertragung gewährleistet.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung einen Adapter mit den Merkmalen des Hauptanspruches vor. In den Unteransprüchen werden weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Merkmalen des Hauptanspruches vorgeschlagen.

Eine erfindungsgemäßer Adapter zur formschlüssigen Verbindung eines ersten Antriebselementes in Form einer Welle (2) und eines diese Welle (2) ringförmig umschließenden zweiten Antriebselementes in Form einer Nabe, Buchse oder Hohlwelle kann wie folgt ausgestaltet sein.

Voraussetzung für den Einsatz der Erfindung ist, dass die Querschnitte und/oder Durchmessern beider Antriebselemente also der Welle (2) so voneinander abweichen, dass zwischen beiden ein überwiegend ringförmiger Zwischenraum vorhanden ist.

In diesem Zwischenraum zwischen der Welle (2) und dem diese umschließenden ringförmigen Element (1) werden entsprechend der Erfindung eine Anzahl überwiegend ringförmiger Lamellen (3) aus Metall oder Kunststoff rechtwinklig zur Achse von Welle (2) und dem, die Welle (2) umschließenden ringförmige Element (1) angeordnet.

Diese Lamellen (3) sind so gestaltet, dass deren Außenkontur mit der Innenkontur des ringförmigen Elementes (1) und deren Innenkontur mit der Außenkontur der Welle (2) so korrespondiert, dass diese Lamellen mit einer für den jeweiligen Antriebs zulässigen Toleranz auf die Welle (2) auf- bzw. in die Öffnung des ringförmigen Elementes (1) eingeschoben werden können.

Für die Verbindung von Wellen und Buchsen die Nuten (11, 22) für Passfedern aufweisen, werden diese ringförmigen Lamellen (3) so gestaltet, dass kreisringförmige Scheiben, deren Innendurchmesser dem Durchmesser der Welle (2) und deren Außendurchmesser dem Durchmesser der die Welle umschließenden Buchse hat, an ihren Außen- und/oder Innenkanten überwiegend rechteckige Fortsätze (31, 32) aufweisen. Dabei wird der Querschnitt dieser Fortsätze (31, 32) so bemessen, dass sie dem Querschnitt der in Buchse und Welle (2) vorhandenen Nuten (11, 22) entsprechen. Wie man sich leicht vorstellen kann, verbinden sich bei der Aufreihung der ringförmigen Lamellen (3) diese Fortsätze (31, 32) zu einem prismatischen Körper, der wie eine Feder in korrespondierende Nuten (11, 22) von Welle (2) und/oder ringförmiges Element (1) eingreifen kann.

Selbstverständlich ist es auch im Sinne der Erfindung, wenn die ringförmigen Lamellen (3) an ihrer Außen und/oder Innenkontur ein anderer Wellen oder Buchse und Formen angepasst werden. So ist es ebenfalls möglich dass die ringförmigen Lamellen (3) so ausgebildet sind, dass sie genormten Wellenprofilen von Keilwellen, Vierkant-, Sechs-, Vielkantwellen oder Wellen mit einer Verzahnung entsprechen.

Dabei ist es nicht in wenigen notwendig, dass Innenprofil und Außenprofil identisch sind. Es ist durchaus möglich, die Lamellen (3) so zu gestalten, dass außen und innen Konturen Kombination von diesen vorgenannten Profilen darstellen. So kann beispielsweise der Vierkant einer Kurbel über Lamellen (3) mit einer quadratischen inneren Öffnung in eine allerdings größerer Sechskant-Aufnahme eingepasst werden.

Bei Vorhandensein einer Datenbank mit den gängigen Standard-Profilen von Wellen und Buchsen sind derartige Lamellen (3) einfach zu konstruieren. In dem dann die ringförmigen Lamellen (3) durch rechnergeführtes Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden aus Blechen oder Kunststofffolien ausgeschnitten werden, die dann aufgereiht werden, sind erfindungsgemäße Adapter sehr leicht und kostengünstig zu fertigen.

Um gegebenenfalls eine bessere Handhabung zu gewährleisten, schlägt die Erfindung letztlich vor, die einzelnen ringförmigen Lamellen (3) durch Verkleben, Verschweißen oder Vernieten untereinander zu verbinden.

Erfindung soll im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen 1 bis 4 näher erläutert werden.
Dabei zeigt
1 eine aufgeschnittene Hohlwelle 1 in der über eine Anzahl von Lamellen 3 eine Welle 2 gelagert ist,
2 eine Draufsicht auf eine Lamelle 3 und
3 und 4 Beispiel für weitere Kombinationsmöglichkeiten von Innen- und Außen-Profilen.
Für die Verbindung einer Welle 2 mit einem Durchmesser von 24 mm mit einer Passfedernut 22 von 3 mm Tiefe und 6 mm Breite mit einer Hohlwelle 1, deren Innendurchmesser 25 mm beträgt und in den eine Passfedernut 11 von 4 mm Tiefe und 8 mm Breite eingearbeitet ist werden 200 Lamellen 3 gefertigt.
Dazu werden mit Hilfe einer Laserschneideinrichtung aus einem 0,8 mm dicken rostfreien, einseitig mit einem Schmelzkleber beschichteten Stahlblech ringförmigen Lamellen entsprechend 2 ausgeschnitten, bei denen sich von einem Kreisring mit einem Innendurchmesser von 25,1 mm und einem Außendurchmesser von 29,9 mm nach innen und außen hier weitere rechteckige Fortsätze 31, 32 erstrecken. Dabei ist der Querschnitt dieser Fortsätze 31, 32 so bemessen, dass sie dem Querschnitt der in Buchse und Welle 2 vorhandenen Nuten 11, 22 entsprechen. Diese Lamellen werden nach dem Herausschneiden auf den Stumpf der Welle 2 aufgeschoben und durch kurzzeitiges Erwärmen miteinander verschmolzen. Über die Außenfläche der so verdickten Welle kann nun die Hohlwelle aufgeschoben werden.

Claims

Adapter zur formschlüssigen Verbindung eines ersten Antriebselementes in Form einer Welle (2) und eines diese Welle (2) ringförmig umschließenden zweiten Antriebselementes in Form einer Nabe, Buchse oder Hohlwelle, im Folgenden als ringförmiges Element (1) bezeichnet, wobei die Querschnitte und/oder Durchmesser beider Antriebselemente so voneinander abweichen, dass zwischen beiden ein überwiegend ringförmiger Zwischenraum vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum zwischen der Welle (2) und dem ringförmigen Element (1) eine Anzahl überwiegend ringförmiger Lamellen (3) aus Metall oder Kunststoff rechtwinklig zur Achse von Welle (2) und ringförmigem Element (1) das Ende der Welle (2) umschließend und in Richtung der Achse von Welle (2) und ringförmigem Element (1) gereiht, angeordnet werden, deren Außenkontur der Innenkontur des ringförmigen Elementes (1) und deren Innenkontur der Außenkontur der Welle (2) entspricht.
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass kreisringförmige Lamellen (3) an ihren Außen- und/oder Innenkanten überwiegend rechteckige Fortsätze (31, 32) aufweisen, bei der Aufreihung der ringförmigen Lamellen (3) sich zu einem federartigen Körper verbinden, der in korrespondierende Nuten (11, 22) von Welle (2) und/oder ringförmigem Element (1) eingreift.
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Lamellen (3) an ihrer Außen- und/oder Innenkontur so ausgebildet sind, dass sie genormten Wellenprofilen von Keilwellen, Vierkant-, Sechs-, Vielkantwellen oder Wellen mit einer Verzahnung oder Kombination dieser entsprechen.
Adapter nach einem der voran stehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen ringförmigen Lamellen (3) durch rechnergeführtes Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden oder vergleichbare Schneidverfahren aus flächigen Werkstücken, insbesondere Blechen, Kunststofffolien oder -platten ausgeschnitten sind.
Adapter nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das die einzelnen ringförmigen Lamellen (3) durch Verkleben, Verschweißen oder Vernieten untereinander verbunden sind.