DE102008006489A1 - Clamping element for force-fit torque-proof clamping of cylindrical shaft section of drive shaft in motor vehicle, has clamping element clamping inner ring against shaft section and comprises two half shells - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Spannelement zum kraftschlüssigen drehfesten Verspannen mit einem Wellenabschnitt, das zwei Halbschalen aufweist, die unter Einschluss des Wellenabschnitts gegeneinander und gegen den Wellenabschnitt verspannbar sind.The The invention relates to a clamping element for non-positive non-rotatable clamping with a shaft section, the two half-shells comprising, with the inclusion of the shaft portion against each other and are braced against the shaft portion.
Ein
derartiges Spannelement ist aus der
Es
hat sich gezeigt, dass ein solches Spannelement, das nach der
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Spannelements der eingangs genannten Art, das bei vergleichbaren Abmessungen eine verbesserte Schlupffreiheit zeigt und damit eine schlupffreie Übertragung von Drehmomenten in der genannten Größenordnung mit Abmessungen ermöglicht, die eine Montage und Demontage des Spannelements an Antriebswellen von Kraftfahrzeugen ohne eine aufwendige Demontage der Antriebswellen erlauben.In front In this background, the object of the invention in the specification a clamping element of the type mentioned, with comparable dimensions an improved slip-free shows and thus a slip-free transmission of torques of the order of magnitude mentioned with dimensions that allows for assembly and disassembly the tensioning element to drive shafts of motor vehicles without one allow extensive disassembly of the drive shafts.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Verwendung zweier Ringe wird eine kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung hergestellt, die sich durch eine vergleichsweise homogene Verteilung der zwischen Innenring und Wellenabschnitt wirkenden Anpresskraft auszeichnet.These The object is achieved with the features of claim 1. By using two rings is a non-positive Shaft-hub connection made, characterized by a comparatively homogeneous Distribution of acting between inner ring and shaft section Pressing force distinguishes.
Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die aus der
Der Aufbau des erfindungsgemäßen Spannelements aus einem zwei erste Halbschalen aufweisenden Innenring und einem den Innenring umgreifenden und mittels Spannmitteln mit dem Innenring verspannbaren sowie diesen gegen den Wellenabschnitt verspannenden, zwei zweite Halbschalen aufweisenden Außenring verteilt dagegen zunächst auf den Außenring einwirkende Spannkräfte homogener auf den Innenring, so dass die Flächenpressung zwischen dem Innenring und dem Wellenabschnitt insgesamt gleichmäßiger wird als beim Stand der Technik.Of the Structure of the clamping element according to the invention a two first half shells having inner ring and a the Inner ring encompassing and clamped by means of clamping means with the inner ring as well as this spanning against the shaft section, two second Half-shells outer ring, however, distributed first Tension forces acting on the outer ring are more homogeneous the inner ring, so that the surface pressure between the Inner ring and the shaft section more uniform overall is considered the prior art.
Dieser Vorteil kann noch dadurch verstärkt werden, dass die Halbschalen des Außenrings in ihrer Winkellage verdreht gegenüber den Innenschalen des Innenrings angeordnet werden. Bei einer solchen Anordnung treten die Minima der Flächenpressung zwischen Außenring und Innenring bei einer anderen Winkelposition als die Minima der Flächenpressung zwischen Innenring und Wellenabschnitt auf.This Advantage can be further enhanced by the fact that the half shells the outer ring twisted in its angular position opposite the inner shells of the inner ring can be arranged. In such a Arrangement occur between the minima of surface pressure Outer ring and inner ring at a different angular position as the minimums of surface pressure between inner ring and Shaft section on.
Die sich aus der bekannten Halbschalenbauweise ergebenden Vorteile bleiben bei sämtlichen hier vorgestellten Ausgestaltungen der Erfindung erhalten. Das neue Spannelement lässt sich insbesondere kraftschlüssig und drehfest mit einem Wellenabschnitt verspannen, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser benachbarter Wellenabschnitte. Dadurch lässt sich das neue Spannelement zum Beispiel auch mit Abschnitten von Antriebswellen verspannen, die in Kraftfahrzeugen montiert sind. Wellenabschnitte solcher Antriebswellen liegen in der Regel zwischen Flanschen und/oder zwischen Gelenkkörben homokinetischer Gelenke, die einen wesentlich größeren Durchmesser besitzen als der Wellenabschnitt.The remain from the known half-shell construction resulting advantages in all embodiments of the invention presented here receive. The new clamping element can be in particular non-positively and non-rotatably tense with a shaft section, the diameter of which is smaller than the diameter of adjacent ones Shaft sections. This allows the new clamping element for example, also with sections of drive shafts brace, which are mounted in motor vehicles. Shaft sections of such drive shafts are usually between flanges and / or between hinge baskets Homokinetic joints, which are a much larger Have diameter as the shaft section.
Die Halbschalenbauweise erlaubt auch in diesen Fällen eine schnelle Montage des Spannelements auf einer eingebauten Welle. Ein Ausbau der Welle oder von Teilen der Welle ist nicht mehr notwendig. Darüber hinaus lässt sich das erfindungsgemäße Spannelement, sofern es im Zuge des weiteren Betriebs des Wellenabschnitts keine weitere Verwendung findet, ohne Weiteres wieder vom zylindrischen Wellenabschnitt entfernen.The half-shell design allows even in these cases, a quick installation of the clamping element on a built-shaft. Removal of the shaft or parts of the shaft is no longer necessary. In addition, the clamping element according to the invention, if it finds no further use in the course of the further operation of the shaft section, readily from the cylindri again remove the shaft section.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spannelements sieht vor, dass der Innenring eine konisch geformte Außenfläche und der Außenring eine zu der genannten Außenfläche passende, konisch geformte Innenfläche aufweist.A Further development of the tensioning element according to the invention provides that the inner ring has a conically shaped outer surface and the outer ring one to said outer surface has matching, conically shaped inner surface.
Dadurch wird gewährleistet, dass der Außenring mit dem Innenring durch eine Konuspresspassung verspannbar ist. Dabei wirkt die konisch geformte Innenfläche des Außenrings keilartig mit der konisch geformten Außenfläche des Innenrings zusammen. Als Folge ergibt sich ein besonders hoher Kraftschluss der beiden Ringe miteinander, was für die schlupffreie Übertragung hoher Drehmomentwerte äußerst vorteilhaft ist.Thereby ensures that the outer ring with the Inner ring is clamped by a Konuspresspassung. It works the conically shaped inner surface of the outer ring wedge-shaped with the conical outer surface of the inner ring together. The result is a particularly high adhesion the two rings together, what the slip-free transmission high torque values is extremely advantageous.
Zur Montage werden die zwei Innenringschalen auf der Antriebswelle aufgesetzt. Ihre konischen Außenflächen weisen dann nach außen. Die konischen Außenringhalbschalen werden dann auf den Innenring gesetzt und mittels einer Schraubverbindung auf den Innenring gezogen. Durch die konische Anlage wird eine optimale kraftschlüssige Verbindung zwischen Spannelement und der Antriebswelle erreicht. Durch die konische Ausgestaltung der Flächen zwischen Innenring und Außenring baut sich eine Klemmung zwischen dem Innenring und der Welle auf. Diese Presspassung ist dabei proportional zum Weg, mit welchem der Außenring auf den Innenring gespannt wird. Durch das gegenseitige Verspannen von Außenring und Innenring verringert sich zugleich der Innendurchmesser des Innenrings sowie der Innendurchmesser des Außenrings, wodurch der Kraftschluss mit dem zylindrischen Wellenabschnitt hergestellt wird.to Mounting the two inner ring shells are placed on the drive shaft. Their conical outer surfaces then point outward. The conical outer ring half shells are then on the Inner ring set and by means of a screw on the inner ring drawn. The conical system is an optimal non-positive Achieved connection between the clamping element and the drive shaft. Due to the conical design of the surfaces between the inner ring and outer ring builds a clamp between the inner ring and the wave up. This interference fit is proportional to Way, with which the outer ring stretched on the inner ring becomes. By the mutual distortion of the outer ring and Inner ring also reduces the inner diameter of the inner ring as well as the inner diameter of the outer ring, causing the frictional connection is made with the cylindrical shaft portion.
Die Konusverbindung hat den besonderen Vorteil, dass die axiale Spannkraft an der Konusfläche eine radial nach innen wirkende Flächenpressungskomponente erzeugt. Da dies für jeden Punkt der Kontaktflächen von Innenring und Außenring gilt, ergibt sich eine sehr gleichmäßige Flächenpressung zwischen Außenring und Innenring, die sich in einer ebenfalls sehr gleichmäßigen Flächenpressung zwischen Innenring und Wellenabschnitt abbildet. Dadurch können insbesondere die eingangs genannten hohen Drehmomentwerte ausreichend schlupffrei übertragen werden. Weiter ist von Vorteil, dass durch die radial einwärts gerichteten Kräfte Rundungsfehler der Welle ausgeglichen werden.The Tapered connection has the particular advantage that the axial clamping force on the conical surface a radially inwardly acting surface pressure component generated. As this is for every point of the contact surfaces of inner ring and outer ring applies, results in a very uniform surface pressure between Outer ring and inner ring, which are also in a very uniform surface pressure between Inner ring and shaft section depicts. Thereby can In particular, the above-mentioned high torque values sufficient be transmitted without slippage. Next is an advantage that by the radially inward forces Rounding error of the wave can be compensated.
Die beiden ersten Halbschalen weisen bevorzugt eine an die Form des Wellenabschnitts angepasste Innenfläche auf. Beide erste Halbschalen können sich im kraftschlüssig drehfest verspannten Zustand zu einem annähernd vollständigen Ring ergänzen. Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden ersten Halbschalen jeweils aus einem Ringsegment zwischen 160° und 180°, bevorzugt 165° bis 179°, besonders bevorzugt 170° bis 178°, gebildet sind. Die zwei ersten Halbschalen zeichnen sich in einer Ausgestaltung durch einen identischen Aufbau aus. Bei einer weiteren Ausgestaltung weichen die zwei ersten Halbschalen in ihrem Aufbau voneinander ab, sind aber so ausgestaltet, dass sie sich funktional ergänzen. Dieses gilt in gleicher Weise für die zweiten Halbschalen des Außenrings.The two first half-shells preferably have a to the shape of the Shaft section adapted inner surface. Both first Half shells can be non-rotatably frictionally locked Tense state to an approximately complete Add ring. Preferred is an embodiment, in which the two first half shells each consist of a ring segment between 160 ° and 180 °, preferably 165 ° to 179 °, more preferably 170 ° to 178 °, are formed. The two first half-shells stand out in one Design by an identical structure. At another Design soften the two first half shells in their construction but are designed to be functional complete. This applies equally to the second half shells of the outer ring.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung schließen die konisch geformte Außenfläche des Innenrings und die konisch geformte Innenfläche des Außenrings einen Winkel α von bis zu 17° mit der Längsachse oder der Mantelfläche des Wellenabschnitts ein. Bei einem Winkel α, der größer als 17° ist, besteht die Gefahr einer unerwünschten Selbsthemmung zwischen Innenring und Außenring durch Passungsrosten. Dabei wird hier unter dem Passungsrosten eine plastische Verformung der Halbschalen verstanden, bei der sich die Halbschalen eines Ringes in die Halbschalen des anderen Ringes einarbeiten.at a preferred embodiment include the conically shaped Outer surface of the inner ring and the conically shaped Inner surface of the outer ring an angle α of up to 17 ° with the longitudinal axis or the lateral surface of the shaft section. At an angle α, the larger than 17 °, there is a risk of unwanted Self-locking between inner ring and outer ring by fitting grates. Here, under the fit rusting becomes a plastic deformation Half-shells understood, at which half-shells of a ring work into the half-shells of the other ring.
Bevorzugt wird ein Spannelement, bei dem die konisch geformte Außenfläche und die konisch geformte Innenfläche mit einer Mantelfläche eines mit dem Spannelement verspannten zylindrischen Wellenabschnitts einen Winkel von 0,5° bis 17°, bevorzugt einen Winkel von 1° bis 10°, insbesondere bevorzugt einen Winkel von 3° bis 6°, einschließen.Prefers becomes a clamping element, in which the conically shaped outer surface and the conical inner surface with a lateral surface a tensioned with the clamping element cylindrical shaft portion an angle of 0.5 ° to 17 °, preferably one Angle of 1 ° to 10 °, particularly preferred an angle of 3 ° to 6 °.
Über die Wahl des Winkels der konischen Flächen ist die Kraft, die beim drehfesten Verspannen auf die einzelnen Bauteile wirkt, einstellbar. Die Länge des Konus ist so gewählt, dass sich die Verbindung selbstständig zentrieren kann und die Gefahr eines Verkantens zwischen Außenring und Innenring gering ist.about the choice of the angle of the conical surfaces is the force which acts on the individual components during non-rotatable clamping, adjustable. The length of the cone is chosen that the connection can center itself independently and the risk of tilting between outer ring and Inner ring is low.
Bei einer Ausgestaltung des Spannelements ist vorgesehen, dass das Spannmittel durch mindestens eine erste Schraubverbindung gebildet ist. Bei der Ausgestaltung des Spannelementes mit den konischen Flächen ist die Schraubverbindung bevorzugt parallel zu einer Längsachse des Wellenabschnitts, beziehungsweise senkrecht oder nahezu senkrecht zu der durch die Halbschalen gebildeten Ringfläche ausgerichtet. Dadurch wird der Außenring beim Anziehen der Schraubverbindung auf den Innenring gezogen, wodurch die Spannwirkung mittels der konisch geformten Flächen erzielt wird. Die Schraubverbindung kann aber auch senkrecht zur Achse angeordnet sein und beispielsweise durch eine Schraube-Mutter-Verbindung der Kraftschluss zwischen Außenring und Innenring hergestellt werden.at an embodiment of the clamping element is provided that the clamping means is formed by at least one first screw connection. In the Design of the clamping element with the conical surfaces the screw connection is preferably parallel to a longitudinal axis of the shaft section, or perpendicular or nearly vertical aligned with the annular surface formed by the half-shells. As a result, the outer ring when tightening the screw pulled on the inner ring, whereby the clamping effect by means of conical shaped surfaces is achieved. The screw connection but can also be arranged perpendicular to the axis and, for example by a screw-nut connection the adhesion between Outer ring and inner ring are produced.
Eine Weiterbildung des Spannelements sieht vor, dass der Innenring einen in radialer Richtung über seine konische Außenfläche hervorstehenden Kragenbereich aufweist. Dabei steht der Kragenbereich mindestens so weit vor, dass er den Außenring zumindest teilweise abdeckt. In einer bevorzugten Ausgestaltung überragt der Kragenbereich des Innenrings den Außenring in radialer Richtung.A development of the clamping element sees in that the inner ring has a collar region protruding in the radial direction beyond its conical outer surface. In this case, the collar region projects at least so far that it at least partially covers the outer ring. In a preferred embodiment, the collar region of the inner ring projects beyond the outer ring in the radial direction.
Dadurch wird zwischen dem Innenring und dem Außenring ein Anschlag gebildet, was eine Begrenzung des maximalen Kraftschluss erlaubt und damit einer Zerstörung des Spannelements oder einer Verformung der Welle vorbeugt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den radial nach Außen vorstehenden Kragenbereich eine Möglichkeit bereitgestellt wird, Messmittel oder Haltemittel an dem Spannelement anzubringen. Ein erfindungsgemäßes Spannelement findet beispielsweise Verwendung für Drehmomentmessungen von Antriebswellen. Ein Messadapter wird durch das Spannelement kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden, so dass sich ein Verdrehen der Welle auf den Messadapter überträgt und beispielsweise mittels Messstreifen im Messadapter gemessen werden kann. Darüber hinaus kann neben dem Messelement auch ein Gelenkwellenüberträger zum Abgreifen der Daten auf der Antriebswelle angebracht werden.Thereby is a stop between the inner ring and the outer ring formed, which allows a limitation of the maximum traction and thus a destruction of the clamping element or a Deformation of the shaft prevents. Another advantage is that by the radially outwardly projecting collar portion a possibility is provided, measuring means or holding means to attach to the clamping element. An inventive clamping element is used, for example, for torque measurements of drive shafts. A measuring adapter is provided by the clamping element non-positively connected to the drive shaft, so that a rotation of the shaft transmits to the measuring adapter and measured for example by means of measuring strips in the measuring adapter can be. In addition, besides the measuring element also a Gelenkwellenüberträger for tapping the data are mounted on the drive shaft.
Bei einer Weiterbildung des letztgenannten Ausführungsbeispiels ist an dem Kragenbereich mindestens eine Aufnahme ausgebildet. Die Aufnahme wird in einer konkreten Ausgestaltung durch sich parallel zur Achse erstreckende Durchgangsbohrungen oder durch sich radial erstreckende Schlitze gebildet.at a development of the latter embodiment At least one receptacle is formed on the collar region. The Recording becomes parallel in a concrete embodiment by itself to the axis extending through holes or through radially extending slots formed.
Darüber hinaus wird eine Ausgestaltung des Spannelements bevorzugt, bei der der Außenring Haltemittel aufweist, die die zweiten Halbschalen zumindest in radialer Richtung relativ zueinander fixieren. Durch die radiale Fixierung der beiden Halbschalen des Außenrings wird erreicht, dass diese beim axialen Verspannen der Konusflächen nicht radial ausweichen können. Dadurch wird eine gleichmäßige Kraftübertragung erzielt, was zu einer, über den Umfang gesehen, homogenen Kraftverteilung in der Spannverbindung führt.About that In addition, an embodiment of the clamping element is preferred, in the outer ring has retaining means which are the second Fix half shells relative to each other at least in the radial direction. Due to the radial fixation of the two half-shells of the outer ring is achieved that these in the axial clamping of the conical surfaces can not dodge radially. This will be a uniform Power transmission achieved, resulting in one, beyond the scope seen, homogeneous force distribution leads in the clamping connection.
Schließlich sieht eine Weiterbildung letztgenannten Gedankens vor, dass die Haltemittel durch mindestens eine zweite Schraubverbindung gebildet sind. Durch die Schraubverbindung ist der Außenring bei einer späteren Demontage ohne Weiteres abnehmbar.After all provides a development of the latter idea that the Holding means are formed by at least one second screw connection. Through the screw the outer ring is at a later disassembly readily removable.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und der zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:Further Features, details and advantages of the invention will become apparent the appended claims and the drawings Representation and the following description of a preferred Embodiment of the invention. In the drawing show:
Im
Einzelnen zeigt die
Wie
aus
Des
Weiteren zeigt
Die
konische Innenfläche
Darüber
hinaus zeigt
Unter
erneutem Bezug auf die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Owner name: DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT, 7, DE |
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R012 | Request for examination validly filed |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |