DE102005031839C5

DE102005031839C5 - Klemmelement zur Verbindung einer Motorwelle mit einem Getriebe über eine Nabe

Info

Publication number: DE102005031839C5
Application number: DE200510031839
Authority: DE
Inventors: Walter Lang; Christof Old
Original assignee: Wittenstein SE
Current assignee: Wittenstein SE
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2025-07-07
Also published as: US20070009322A1; US8061924B2; US20100104358A1; JP2007016993A; ITMI20061192A1; DE102005031839A1; DE102005031839B4

Abstract

Klemmelement (R1, R2) zur Verbindung einer Motorwelle mit einem Getriebe über eine Nabe (3) und einen Klemmring (1), insbesondere Getriebebauteil, wie Getriebeantriebswelle, Sonnenrad, Kupplung oder dergleichen, wobei im Klemmelement (R1, R2) zumindest ein Spannelement (7) sekantenartig eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) gleichzeitig eine tangentiale Verdrehsicherung und eine axiale Sicherung des Klemmrings (1) gegenüber der Nabe (3) bildet, in dem das Spannelement (7) in eine Ausnehmung (9, 10) der Nabe (3) tangential eingreift, ohne dass das Spannelement (7) die wellenseitige Mantelfläche (6) der Nabe (3) durchdringt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klemmelement zur Verbindung einer Motorwelle mit einem Getriebe über eine Nabe und einem Klemmring, insbesondere Getriebebauteil, wie Getriebeantriebswelle, Sonnenrad, Kupplung oder dergleichen, wobei im Klemmelement zumindest ein Spannelement sekantenartig eingesetzt ist.
Derartige Klemmelemente sind in vielfältigster Form und Ausführung auf dem Markt bekannt und gebräuchlich.
Sie dienen insbesondere als Wellen-Nabenverbindungen und übertragen Antriebsmomente von beispielsweise einem Motor auf ein Getriebe.
Aus US 5,984,790 ist ein einteiliges Klemmelement bekannt, das einen Klemmringabschnitt und einen Nabenabschnitt aufweist, die stofflich einstückig miteinander verbunden sind. In dem Klemmringabschnitt greift sekantenartig ein Spannelement ein. Wenn hier der Klemmringabschnitt bricht, muss das gesamte Klemmelement ausgewechselt werden.
Aus DE 42 09 740 A1 ist ein Klemmelement gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt, das einen Klemmring aufweist.
Nachteilig bei den Klemmelementen mit Klemmring ist, dass ein Klemmring häufig verrutscht und nicht einfach zu spannen ist.
Um ein axiales Verrutschen eines Klemmrings auf einer Welle zu verhindern, offenbart DE 34 33 635 A1 ein Klemmelement, das ein Klemmring und eine Hülse aufweist, wobei in dem Klemmring ein Spannelement in Form einer Schraube einsetzbar ist, das zur axialen Verschiebesicherung in eine in der Welle ausgebildeten Nut eingreift.
Nachteilig bei einem derartigen Klemmelement ist, dass durch die Ausnehmdung in der Welle, deren Rundlauf negativ beeinflusst wird. Ferner muss bei der Montage auf eine genaue Ausrichtung der Ausnehmung zu dem Spannelement geachtet werden, was die Montagekosten erhöht.
Der vorliegender Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Klemmelement der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die genannten Nachteile beseitigt, mit welchem ein Einspannen erleichtert ist, sehr hohe Spannkräfte realisiert werden und welches direkt eingebunden werden kann in eine Nabe.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Klemmelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Klemmelements sind mit den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 erläutert.
Bei der vorliegenden Erfindung ist von besonderer Bedeutung, dass ein Spannelement, welches als Befestigungselement als Schraube, als Exzenter etc. oder dgl. ausgebildet sein kann, einen Grundkörper mit radialem Spalt derart beaufschlagt, dass sich sein Innendurchmesser zum Einspannen verjüngt.
Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Spannelement innerhalb der Mantelfläche 6 herrausragen zu lassen, wobei das Spannelement entsprechend mit einer Ausnehmung, einer Öffnung einer Durchgangsbohrung oder dgl. der Nabe tangential fluchtet. Hierdurch sitzt das Klemmelement auf einer Nabe tangential verdrehsicher und axial abrutschsicher auf.
Zudem sitzt das Klemmelement sicher und rutschfest im endseitigen Flanschbereich der Nabe auf, und kann nicht tangential gegenüber der Nabe verdreht oder axial von dieser abrutschen.
Auf diese Weise ist ein Anziehen des Spannelementes insbesondere der Schraube zur Verjüngung des inneren Durchmessers der Klemmelementes wesentlich erleichtert.
Zudem ist vorzugsweise dem Spannelement und dem den Spalt gegenüberliegenden Bereich im Grundkörper eine Ausnehmung und/oder zumindest eine Bohrung vorgesehen, um einen Massenausgleich zum Spannelement, welches in einer Bohrung sitzt, zu schaffen. Auf diese Weise wird ein Klemmelement gebildet, welches ausgewuchtet ist und gleichzeitig durch die Ausnehmung und durch die Bohrung einen elastisch verformbaren Bereich aufweist, der ein Zusammendrücken bzw. Spannen des Grundkörpers zur Reduktion seines inneren Durchmessers wesentlich erleichtert.
Insbesondere die gleichzeitige tangentiale Verdrehsicherung und axiale Sicherung des Klemmelementes gegenüber der Nabe und das Schaffen eines Massenausgleiches bei gleichzeitiger Reduktion der notwendigen Spannkräfte, um das Klemmelement leichter zusammenzudrücken, bildet ein Klemmelement, welches sehr kostengünstig herzustellen, leicht zu bedienen und gewichtsreduziert herzustellen ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Nabe in einem dem Flanschbereich gegenüberliegenden Endbereich direkt als Getriebebauteil, insbesondere als Getriebeantriebswelle oder sogar als Sonnenrad oder auch Ritzel ausgebildet sein kann, welches direkt im Getriebe eingesetzt ist.
Dann muss lediglich in das Getriebe bzw. in die Nabe des Getriebes noch die Antriebswelle des Motors, insbesondere des Elektromotors eingesteckt und mittels des Klemmelementes festgelegt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
1a einen Längsschnitt durch das Klemmelement, aufgesetzt auf einen endseitigen Flanschbereich einer Nabe;
1b einen Querschnitt durch das auf die Nabe aufgesetzte Klemmelement mit eingesetztem Spannelement;
2a einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Klemmelementes aufgesetzt auf einen endseitigen Flanschbereich einer Nabe;
2b einen Querschnitt durch das auf die Nabe aufgesetzte Klemmelement.
Gemäss den 1a und 1b weist ein erfindungsgemässes Klemmelement R₁ einen Grundkörper 1 auf, welcher kreisringartig ausgebildet ist und einem endseitigen Flanschbereich 2 einer Nabe 3 passgenau aufsitzt.
Andernends kann die Nabe 3 mit einem Getriebe direkt oder indirekt verbunden werden, wobei bevorzugt ein dem Flanschbereich 2 gegenüberliegender Endbereich 4 als Getriebebauteil, insbesondere Getriebeantriebswelle, Ritzel, Sonnenrad oder dergleichen ausgebildet ist und direkt in einem Getriebe integriert eingesetzt ist. Durch eine Einstecköffnung 5 lässt sich passgenau an eine innere Mantelfläche 6 eine hier nicht näher dargestellte Abtriebswelle eines Motors, insbesondere eines Elektromotors einsetzen, um dann vorzugsweise direkt über die Nabe 3 ein Getriebe anzutreiben.
Damit die Motorabtriebswelle im Bereich des Flanschbereiches 2 der Nabe 3 fest und wiederlösbar einspannbar ist, sitzt dem Flanschbereich 2 das eigentliche erfinderische Klemmelement R₁ auf.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel in den 1a und 1b lässt sich mittels des Klemmelementes R₁ durch Spannen des Grundkörpers 1 mittels eines Spannelementes 7 das Klemmelement R₁, insbesondere dessen Grundkörper 1 um einen Spalt 8 zusammendrücken und klemmt auf diese Weise den flanschseitigen Bereich 2 der Nabe 3 und somit beispielsweise eine in die Einstecköffnung 5 eingesteckte Motorabtriebswelle fest ein.
Dabei hat sich bei der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen, dass zur tangentialen Verdrehsicherung des Klemmelementes R₁ gegenüber der Nabe 3 und gleichzeitigen axialen Sicherung des Klemmelementes R₁ vor Herunterrutschen vom Flanschbereich 2 der Nabe 3, das Spannelement 7 innerhalb einer Mantelfläche 6 der Nabe 3 tangential hereinragt und mit zumindest einer Ausnehmung 9 und/oder einem Öffnungsbereich 10 einer Durchgangsbohrung 11 der Nabe 3 derart zusammenwirkt und in Eingriff steht, so dass eine axiale Sicherung des Klemmelementes R₁ gegenüber der Nabe 3 und gleichzeitig eine tangentiale Verdrehsicherung des Klemmelementes R₁ gegenüber der Nabe 3 gewährleistet ist.
Das Spannelement 7 ist bevorzugt eine Gewindeschraube, die sekantenartig am Grundkörper 1 eingesetzt ist, und den Spalt 8 zusammendrückt.
Durch entsprechendes Andrehen des Spannelementes 7 lässt sich ein Innendurchmesser des Grundkörpers 1 zur Verspannung bzw. Verklemmung gegenüber der Nabe 3 verringern.
Um eine elastische Verformung des Grundkörpers 1 zu erleichtern, ist, wie in 1b dargestellt, vorzugsweise dem Spalt 8 in etwa gegenüberliegend zumindest eine Bohrung 12 oder wie es in den 2a und 2b dargestellt ist, eine Ausnehmung 13, vorgesehen, um einen elastischen Bereich im Grundkörper 1 zu schaffen, damit das Klemmelement R₁ leichter mittels des Spannelementes 7 im Bereich des Spaltes 8 zusammengedrückt werden kann.
Wichtig ist auch bei der vorliegenden Erfindung, dass zumindest eine Bohrung 12 und die zumindest eine Ausnehmung 13 gleichzeitig einen Massenausgleich des Klemmelementes R₁ und R₂ selbst schaffen.
Insoweit können die Ausnehmungen 9 sowie der Öffnungsbereich 10 der Durchgangsbohrungen 11 in der Nabe 3 im endseitigen Flanschbereich 2 nicht nur die tangentiale Verdrehsicherung und axiale Sicherung des Klemmelementes R₁, R₂ bilden, sondern dienen auch der Reduzierung der Steifigkeit der Nabe 3, insbesondere im Klemm-Bereich, in welchem innerhalb der inneren Mantelfläche 6 eine Klemmung und ein Einspannen einer Motorabtriebswelle durchgeführt werden soll.
Das Klemmelement R₂ gemäss den 2a und 2b unterscheidet sich nur unwesentlich vom Klemmelement R₁ gemäss den 1a und 1b. Unterschiedlich ist, dass anstelle der axialen Bohrungen 12 im Grundkörper 1, die Ausnehmung 13 im Grundkörper 1 vorzugsweise innen vorgesehen ist, um exakt einen Massenausgleich des Klemmelementes R₂ mit eingesetztem Spannelement 7 zu schaffen und gleichzeitig ein Reduzieren des Innendurchmessers des Grundkörpers 1 zum Einspannen einer Motorwelle zu erleichtern.

Claims

Klemmelement (R1, R2) zur Verbindung einer Motorwelle mit einem Getriebe über eine Nabe (3) und einen Klemmring (1), insbesondere Getriebebauteil, wie Getriebeantriebswelle, Sonnenrad, Kupplung oder dergleichen, wobei im Klemmelement (R1, R2) zumindest ein Spannelement (7) sekantenartig eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) gleichzeitig eine tangentiale Verdrehsicherung und eine axiale Sicherung des Klemmrings (1) gegenüber der Nabe (3) bildet, in dem das Spannelement (7) in eine Ausnehmung (9, 10) der Nabe (3) tangential eingreift, ohne dass das Spannelement (7) die wellenseitige Mantelfläche (6) der Nabe (3) durchdringt.
Klemmelement (R1, R2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (R1, R2) über zumindest eine Bohrung (12, 13) einen elastisch verformbaren Bereich bildet, der in etwa einem Spalt (8) des Klemmelementes (R1, R2) gegenüberliegend angeordnet ist und gleichzeitig die zumindest eine Bohrung (12, 13) ein Massenausgleich für die durch den Spalt (8) und das Spannelement (7) entstehende Unwucht bildet, wobei die Motorwelle passgenau in die Nabe (3) einsetzbar ist, ohne dass das Spannelement (7) die wellenseitige Mantelfläche (6) der Nabe (3) durchdringt.
Klemmelement (R1, R2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (R1, R2) zylindrisch und ringartig ausgebildet ist, und einen radialen Spalt (8) aufweist, welcher der Verjüngung eines Innendurchmessers mit zumindest einem Spannelement (7) dient.
Klemmelement (R1, R2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die zumindest eine Bohrung (12, 13) zum Ausgleichen einer Unwucht für den Massenausgleich zumindest ein Gewicht einsetzbar ist.
Klemmelement (R1, R2) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (7) das Klemmelement (R1, R2) sekantenartig durchgreift und zumindest geringfügig aus einer inneren Mantelfläche radial herausragt.
Klemmelement (R1, R2) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (3) hülsenartig ausgebildet ist, und in Ihrer Wandung zumindest eine Ausnehmung (9) und/oder zumindest eine Durchgangsbohrung (11) aufweist.
Klemmelement (R1, R2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausnehmung (9) und/oder Durchgangsbohrung (11) der Nabe (3) in einem Flanschbereich (2) vorgesehen ist/sind.
Klemmelement (R1, R2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (R1, R2) auf den Flanschbereich (2) der Nabe (3) aufsteckbar ist und nach dem Aufstecken des Klemmelementes (R1, R2) auf den Flanschbereich (2) der Nabe (3) das Spannelement (7) mit der Ausnehmung (9) und/oder einer Öffnung der Durchgangsbohrung (11) tangential fluchtend in Eingriff gelangt, um eine tangentiale Verdrehsicherung und axiale Sicherung des Klemmelementes (R1, R2) gegenüber der Nabe (3) zu bilden.
Klemmelement (R1, R2) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Spannelement (7) eine herkömmliche Schraube, ein Exzenterspanner oder dgl. ist und sekantenartig das Klemmelement (R1, R2) bzw. dessen Grundkörper (1) im Bereich des Spaltes (8) durchgreift.
Klemmelement (R1, R2) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) vorzugsweise endseits im Flanschbereich (2) passgenau und wiederlösbar auf der Nabe (3) sitzt, wobei die Nabe (3) selbst eine Verbindung zwischen Getriebe und Motor herstellt und im Bereich des Klemmelementes (R1, R2) die Motorwelle innerhalb der Nabe (3) wiederlösbar und einspannbar ist.
Klemmelement (R1, R2) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (3) andernends in einem Endbereich (4) indirekt mit einem Getriebe oder direkt als Getriebebauteil, insbesondere als Getriebeantriebswelle oder Sonnenrad ausgebildet ist.
Klemmelement (R1, R2) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Nabe (3) als Getriebebauteil, insbesondere Ritzel oder Sonnenrad ausgebildet ist und der andere Teil der Nabe (3) endseits ein Flanschbereich (2) zur Aufnahme einer Abtriebswelle eines Motors, insbesondere eines Elektromotors aufweist, auf welchem das Klemmelement (R1, R2) mit integrierten Spannelement (7) zum Einspannen der Motorabtriebswelle sitzt.