DE102005054105A1 - Form-fit parallel key-shaft-hub connection for transmitting torque, has upper and lower side of force transmitting element which are movable radially opposite to each other relative to shaft and upper side and lower side - Google Patents
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Abstract
Description
Zunächst betrifft die Erfindung eine Welle-/Nabeverbindung mit einer Passfeder, wobei das als Passfeder fungierende, erfindungsgemäße kraftübertragende Element geeignet ist, einen durch fertigungsbedingte Toleranzen hervorgerufenen Achsversatz zwischen einer ortsfesten Welle und einer ortsfesten Nabe auszugleichen.First of all the invention a shaft / hub connection with a feather key, wherein the force acting as a key, inventive force-transmitting element suitable is, caused by production-related tolerances misalignment balance between a fixed shaft and a stationary hub.
EINLEITUNGINTRODUCTION
Welle-/Nabeverbindungen mit einer Passfeder sind in axialer Richtung lösbare und in Drehrichtung formschlüssige Verbindungen zwischen einer Welle und einer Nabe, bei denen das Drehmoment über die Passfeder übertragen wird. Die Abmessungen der Passfedern und der entsprechenden Nuten in der Welle und in der Nabe sind in der Norm DIN 6885 festgelegt. Die Passfederverbindung ist die wohl weltweit am häufigsten verwendete Welle-/Nabeverbindung in der Antriebstechnik. Hier geht es vorzugsweise um diejenigen Welle-/Nabeverbindungen mit einer Passfeder, bei denen sowohl die Achse der Welle als auch die Achse der Nabe oder die Achse einer Hohlwelle ortsfest gelagert sind und die Lage der Achsen toleranzbedingt voneinander abweichen.Shaft / Nabeverbindungen with a feather are releasable in the axial direction and positive in the direction of rotation connections between a shaft and a hub, where the torque over the Transfer key becomes. The dimensions of the feather keys and the corresponding grooves in The shaft and the hub are specified in the standard DIN 6885. The feather key connection is probably the most common worldwide Used shaft / hub connection in drive technology. Here goes it preferably to those shaft / hub connections with a Feather key, where both the axis of the shaft and the axle the hub or the axis of a hollow shaft are mounted stationary and the position of the axes deviate from one another due to tolerances.
STAND DER TECHNIKWAS STANDING OF THE TECHNIQUE
Hinsichtlich der vorliegenden Problematik muss zwischen zwei Anwendungen von Welle-/Nabeverbindungen mit Passfedern unterschieden werden.Regarding The present problem has to be solved between two applications of Shaft / hub connections are distinguished with feather keys.
Einerseits gibt es beispielhaft den gebräuchlichen Fall, dass die Nabe eines Antriebsrades auf die Welle eines ortsfesten Motors sitzt. Hier wird zwischen Welle und Nabe eine spielfreie Passung gewählt und das Drehmoment wird über eine Passfeder übertragen und eventuelle Toleranzen beim Achsversatz spielen keine Rolle, da nur die Welle ortsfest gelagert ist und die Nabe nicht ortsfest gelagert ist.On the one hand is there an example of the usual Case that the hub of a drive wheel on the shaft of a stationary Motors is sitting. Here is between shaft and hub a backlash Fit selected and the torque is over transmit a feather key and possible tolerances in the axial offset are irrelevant since only the shaft is mounted stationary and the hub is not stationary is stored.
Andererseits gibt es beispielhaft den Fall, dass die Antriebswelle eines Motors in eine Hohlwelle eines Getriebes gesteckt wird und der Motor axial zur Motorwelle mit dem Getriebe verflanscht wird und das Drehmoment mit der Passfeder übertragen wird. Dieser Fall kann sehr problematisch sein und stellt den Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Welle-/Nabeverbindung mit der neuen Passfeder mit Toleranzausgleich dar. Durch das Anflanschen des Motors an das Getriebegehäuse ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und dem Getriebegehäuse. Die Motorwelle ist spielfrei und ortsfest im Motorgehäuse gelagert und die Hohlwelle ist in diesem Beispiel spielfrei und ortsfest im Getriebegehäuse gelagert. Es liegt ein klassischer Fall von toleranzbedingter Überbestimmtheit vor, da auch die Welle des Motors spielfrei mit der Hohlwelle des Getriebes verbunden ist. Spätestens bei der vollständigen Verschraubung der Verbindung zwischen dem Motor und dem Getriebe wird es selbst bei üblichen fertigungsbedingten Toleranzen der beteiligten Elemente zu Verspannungen des Gesamtsystems kommen. Die Toleranzen der beteiligten Elemente, wie Motorflansch, Motorwelle Getriebeflansch und Getriebewelle, werden überlagert und sich können sich addieren. Die Folge sind Überlastungen der Wellen durch toleranzbedingte, erzwungene Verformungen der Motorwelle, die im weiteren Verlauf auch zu einer Überlastung der Lager führen können.on the other hand There is an example of the case that the drive shaft of a motor is inserted into a hollow shaft of a transmission and the motor axially to Motor shaft is flanged with the gearbox and the torque transmitted with the feather key becomes. This case can be very problematic and represents the scope the shaft / hub connection according to the invention with the new feather key with tolerance compensation. By flanging of the engine to the transmission housing results in a form-fitting Connection between the motor housing and the transmission housing. The motor shaft is backlash-free and fixed in the motor housing and the hollow shaft is free of play and stationary in this example in the gearbox stored. There is a classic case of tolerance-related overdetermination, as well as the shaft of the engine backlash with the hollow shaft of the transmission connected is. Latest at the complete Screwing the connection between the engine and the transmission it will be even at usual Production-related tolerances of the elements involved to tension of the overall system. The tolerances of the elements involved, such as motor flange, motor shaft gear flange and gear shaft, are superimposed and can add up. The result is overloads the waves due to tolerance-induced, forced deformations of the motor shaft, which can also lead to an overload of the camps in the further course.
Um derartige Probleme zu umgehen, werden bei anspruchsvollen Konstruktionen keine direkt angeflanschten Motoren verwendet, sondern es werden stets toleranzausgleichende Kupplungen verwendet. Derartige Kupplungen besitzen in der Regel beidseitige Naben und erfordern jeweils einen Wellenstumpf am Motor und am Getriebe, um die Wellen miteinander zu verbinden. Die Kupplung besteht aus mindestens zwei Teilen, die gegeneinander verschiebbar und trotzdem drehsteif miteinander verbunden sind. Die diversen Kupplungstypen lassen sich mit geringem Kraftaufwand in verschiedenen Richtungen verschieben und können so Achstoleranzen, wie Achsversatz und Winkelfehler ohne hohe Wellenbelastungen und Lagerbeanspruchungen ausgleichen. Durch die Baulänge der Kupplungen und durch die erforderlichen Wellenstümpfe auf der Motor- und auf der Getriebeseite, benötigen derartige Antriebe eine Kupplungsglocke, ein den Motor und das Getriebe distanzierendes Gehäuse. Die Nachteile dieser üblichen Konstruktionen sind der sehr große Raumbedarf und die zusätzlich benötigten Elemente, nämlich die Kupplung und die Kupplungsglocke. Diese Nachteile sollen mit der in Rede stehenden erfindungsgemäßen Welle-/Nabeverbindung beseitigt werden.Around To circumvent such problems are used in demanding constructions no directly flanged motors are used, but always will tolerance compensating couplings used. Such couplings usually have two-sided hubs and require one each Stub shaft on the engine and gearbox to the waves with each other connect to. The coupling consists of at least two parts, the mutually displaceable and yet torsionally rigidly connected are. The various coupling types can be with little effort can move in different directions and so can axle tolerances, like Axis offset and angle error without high shaft loads and bearing stresses compensate. Due to the length the clutches and by the required shaft stumps on the engine and on the transmission side, such drives need a Clutch bell, a distancing the engine and the transmission Casing. The disadvantages of these conventional constructions are the big ones Space requirements and the additional required Elements, namely the clutch and the clutch bell. These disadvantages are intended with eliminates the inventive shaft / hub connection in question become.
DAS NEUARTIGETHE NOVEL
Das vorliegende Schutzrechtsbegehren beschreibt kraftübertragendes Element, welches als Passfeder fungiert und geeignet ist, bei einer Welle-/Nabeverbindung, welche eine ortsfeste Welle mit einer ortsfesten Nabe verbinden soll, die fertigungsbedingten Lagetoleranzen der beiden Achsen auszugleichen. Die Außenabmessungen des kraftübertragenden Elementes sollen dabei identisch sein mit denen der Passfeder nach DIN 6885, damit die erfindungsgemäßen Passfedern keine von der Norm abweichende Bearbeitung der Passfedernuten in der Welle und in der Nabe erforderlich macht. Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, einen fertigungsbedingten Achsversatz bis ca. 0,2 % des Wellendurchmessers zwischen einer ortsfesten Welle und einer ortsfesten Nabe, derart auszugleichen, dass keine oder nur noch unbedeutende erzwungene Verformungen insbesondere an der Welle entstehen können, um so Überbelastungen von Wellen und Lagern zu vermeiden.The present patent application describes force-transmitting element, which acts as a feather key and is suitable for a shaft / hub connection, which is to connect a stationary shaft with a stationary hub, to compensate for the production-related positional tolerances of the two axes. The outer dimensions of the force-transmitting element should be identical to those of the key according to DIN 6885, so that the feather keys according to the invention does not require deviating from the standard processing of the keyways in the shaft and in the hub. The object of the invention is to offset a production-related axial offset to about 0.2% of the shaft diameter between a stationary shaft and a stationary hub, such that no or only insignificant forced deformations arise in particular on the shaft so as to avoid overloading of shafts and bearings.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass zwischen der Nabe und der Welle, welche die Welle-/Nabeverbindung ergeben, ein Durchmesserspiel gewählt wird, welches doppelt so groß ist wie der maximale, fertigungsbedingte Achsversatz zwischen der Welle und der Nabe und die verwendete Passfeder so gestaltet ist, dass trotz ständig wechselnder Position der Welle und der Nabe zueinander infolge der Drehbewegung und des Achsversatzes der Wellen, das Drehmoment spielfrei und in voller Höhe dauerhaft übertragen werden kann. Um dem Verschleißverhalten der üblichen Wellen- und Nabenwerkstoffe Rechnung zu tragen, ist es unbedingt erforderlich, dass im Betrieb keine Gleitbewegungen zwischen der Passfeder und der Passfedernute in der Welle und keine Gleitbewegungen zwischen der Passfeder und der Passfedernute in der Nabe auftreten können.The solution this task is that between the hub and the shaft, which give the shaft / hub connection, a diameter clearance is selected, which is twice as big such as the maximum, production-related axial offset between the shaft and the hub and the key used is designed so that despite constantly changing position of the shaft and the hub to each other due to Rotary movement and the axial offset of the shafts, the torque backlash and in full permanently transmitted can be. To the wear behavior the usual Shaft and hub materials, it is essential that that during operation no sliding movements between the feather key and the keyway in the shaft and no sliding between the feather key and the keyway can occur in the hub.
Im
Betrieb muss die Passfeder während
der Wellendrehung entsprechend dem Achsversatz ständig, um
den Betrag des Achsversatzes, ihre Höhe ändern können. Ebenso ist infolge der
Bewegung der beiden zu verbindenden Wellen zueinander die Passfeder
im Betrieb ständig
einer Winkeländerung
ausgesetzt, da eine Gleitbewegung der Passfeder in den Passfedernuten
der beiden Wellen unbedingt verhindert werden muss. Die Passfeder
muss dabei eine Drehbewegung spielfrei übertragen können. In
Beschreibt
man eine Passfeder nach DIN 6885 als einen Flachstahl mit einer
Länge,
einer Breite und einer Höhe,
die geringer ist als die Breite, so befindet sich im montierten
Zustand etwa die halbe Höhe
der Passfeder in der Nabe und die restliche Höhe in der Welle. Die erfindungsgemäße Passfeder, schematisch
in
Für einen
konkreten Fall einer Welle-/Nabeverbindung mit einem Wellendurchmesser
von 50 mm hat die Passfeder nach DIN 6885 eine Höhe von 9 mm und eine Breite
von 14 mm. Bei einem maximal möglichen,
fertigungsbedingten Achsversatz von 0,2 % = 0,10 mm würde ein
Durchmesserspiel zwischen Nabe und Welle von 0,20 mm gewählt. Der
erforderliche radiale Hub der Passfeder, d.h. die Änderung der
Höhe der
Passfeder, würde
0,20 mm betragen, um ein Gleiten der Passfeder in den Passfedernute der
Welle bzw. der Nabe zu vermeiden. Der erforderliche Hub ergibt sich
aus
Eine
vorteilhafte Ausführung
einer Welle-/Nabeverbindung mit dem erfindungsgemäßen kraftübertragenden
Element als Passfeder ist in
Eine
andere, vorteilhafte Ausführung
des kraftübertragenden
Elementes ist in
Eine
weitere, vorteilhafte Ausführung
des kraftübertragenden
Elementes ist in
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510054105 DE102005054105A1 (en) | 2005-11-12 | 2005-11-12 | Form-fit parallel key-shaft-hub connection for transmitting torque, has upper and lower side of force transmitting element which are movable radially opposite to each other relative to shaft and upper side and lower side |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200510054105 DE102005054105A1 (en) | 2005-11-12 | 2005-11-12 | Form-fit parallel key-shaft-hub connection for transmitting torque, has upper and lower side of force transmitting element which are movable radially opposite to each other relative to shaft and upper side and lower side |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102005054105A1 true DE102005054105A1 (en) | 2007-05-31 |
Family
ID=38037502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200510054105 Withdrawn DE102005054105A1 (en) | 2005-11-12 | 2005-11-12 | Form-fit parallel key-shaft-hub connection for transmitting torque, has upper and lower side of force transmitting element which are movable radially opposite to each other relative to shaft and upper side and lower side |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102005054105A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160061249A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Douglas H. Powell | Adjustable shear key |
-
2005
- 2005-11-12 DE DE200510054105 patent/DE102005054105A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20160061249A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Douglas H. Powell | Adjustable shear key |
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