DE102008030072A1

DE102008030072A1 - Befestigungsanordnung mit Klemmbolzen und geteilter Nabe

Info

Publication number: DE102008030072A1
Application number: DE102008030072A
Authority: DE
Inventors: Jezrah E. Fairland Horen; Rayman Eton Indianapolis Bazilio
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Allison Transmission Inc
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: US7524132B2; US20090003930A1; CN101334058A; DE102008030072B4; CN101334058B

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht eine Anordnung zum Befestigen einer Nabe an einer Welle vor. Die Nabe, die ein Abschnitt eines Zahnrades, einer Riemenscheibe, eines Kettenrades oder einer anderen Kraft übertragenden Vorrichtung sein kann, umfasst einen Kragen oder eine ringförmige Wand mit zwei axial verlaufenden Aussparungsschnitten auf entgegengesetzten Seiten einer Wellenöffnung, die ein Paar entgegengesetzter Vorsprünge oder Klemmelemente definieren. Die Klemmelemente umfassen entgegengesetzte Abflachungen an der Innenseite der Wellenöffnung, die in komplementär ausgebildete Abflachungen an der Welle eingreifen. Ein Schraubverbinder wie z.B. ein Bolzen erstreckt sich durch glatte, radiale Bohrungen in einem Klemmelement und der Welle und in eine mit einem komplementären Gewinde versehenen Bohrung in dem anderen Klemmelement. Die inneren Abflachungen der Nabe umfassen entgegengesetzte, gekrümmte, axial verlaufende Aussparungen. Die äußere Fläche der Nabe nahe der glatten Bohrung definiert eine Sehnenfläche, in die der Bolzen eingreift.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenlegung betrifft eine Befestigungsanordnung zum Verbinden einer Nabe mit einer Welle und im Spezielleren ein Befestigungsmittel mit einer geteilten Nabe, die mit einem Klemmbolzen an eine Welle geklemmt wird.
Hintergrund
Die Angaben in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation in Bezug auf die vorliegende Offenlegung und können den Stand der Technik darstellen oder nicht.
Eine der häufigsten üblichen technischen Herausforderungen, denen man bei der Konstruktion von mechanischen Vorrichtungen begegnet, beinhaltet die Wahl des Befestigungsmittels zwischen einer rotierenden Welle und einer Nabe einer Riemenscheibe, eines Zahnrades, eines Kettenrades oder einer anderen Kraft übertragenden Komponente. Während es mehrere allgemeine und anerkannte Mittel gibt, gibt es bei jedem Faktoren, die unter bestimmten Umständen für das Mittel sprechen und unter anderen Umständen dagegensprechen. Zum Beispiel ist eine Presspassverbindung, obgleich sie relativ einfach und kostengünstig ist, schwierig zu warten, d. h., die Komponenten sind nicht einfach zu trennen. Ineinandergreifende Keilnuten sind, wenngleich sie einfach zu warten sind, nicht widerstandsfähig gegenüber einer gemeinsamen Bewegung und daher einem Verschleiß ausgesetzt. Keilförmige Verbindungen zeigen keine gemeinsame Bewegung, da sie jedoch extrem starr sind, sind sie empfindlich gegenüber einer Lastentspannung. Keilverbindungen verkomplizieren, obgleich sie gewartet werden können und relativ verschleißfest sind, die Produktionsmontage.
Aus dem oben Stehenden ist offensichtlich, dass ein neues und verbessertes Mittel zum sicheren und entfernbaren Befestigen einer Nabe einer beliebigen Vorrichtung wie z. B. einem Zahnrad oder einer Riemenscheibe an einer feststehenden oder rotierenden Welle sowohl möglich als auch wünschenswert ist.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung sieht eine Anordnung zum Befestigen einer Nabe an einer Welle vor. Die Nabe, die ein Abschnitt eines Zahnrades, einer Riemenscheibe, eines Kettenrades oder einer anderen Kraft übertragenden Vorrichtung sein kann, umfasst einen Kragen oder eine ringförmige Wand mit zwei axial verlaufenden Aussparungsschnitten auf entgegengesetzten Seiten einer Wellenöffnung, die ein Paar entgegengesetzter Vorsprünge oder Klemmelemente definieren. Die Klemmelemente umfassen entgegengesetzte, parallele Abflachungen an der Innenseite der Wellenöffnung, die in komplementär ausgebildete Abflachungen an der Welle eingreifen. Ein Schraubverbinder wie z. B. ein Bolzen erstreckt sich durch glatte, radiale Bohrungen in einem Klemmelement und der Welle und in eine mit einem komplementären Gewinde versehene Bohrung in dem anderen Klemmelement. Die inneren Abflachungen der Nabe umfassen entgegengesetzte, gekrümmte, axial verlaufende Aussparungen. Die äußere Fläche der Nabe nahe der glatten Bohrung definiert eine Sehnenfläche, in die der Bolzen eingreift.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anordnung zum Befestigen einer Nabe an einer rotierenden Welle vorzusehen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Nabe vorzusehen, die innere Abflachungen und axial verlaufende Aussparungsschnitte aufweist.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Nabe vorzusehen, die eine glatte Bohrung und eine ausgerichtete Gewindebohrung zum Aufnehmen eines Schraubverbinders aufweist.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Nabe vorzusehen, die innere Abflachungen aufweist, welche entgegengesetzte, gekrümmte, axial verlaufende Aussparungen aufweisen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Es sollte einzusehen sein, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele nur Illustrationszwecken dienen sollen und den Umfang der vorliegenden Offenlegung nicht einschränken sollen.
Zeichnungen
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich Illustrationszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenlegung in keiner Weise einschränken.
1 ist eine perspektivische Darstellung eines Zahnrades, einer Nabe und einer Welle, die die vorliegende Erfindung beinhalten;
2 ist eine Gesamtquerschnittsansicht eines Zahnrades, einer Nabe und einer Welle, die die vorliegenden Erfindung beinhalten, entlang der Linie 2-2 von 1;
3 ist eine Aufriss-Stirnansicht einer Riemenscheibe, einer Nabe und einer Welle, die die vorliegende Erfindung beinhalten; und
4 ist eine vergrößerte Gesamtquerschnittsansicht einer Nabe und einer Welle gemäß der vorliegenden Erfindung entlang der Linie 4-4 von 1.
Detaillierte Beschreibung
Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenlegung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken.
Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 4 ist eine Anordnung zum Befestigen oder Verbinden einer Nabe an oder mit einer Welle veranschaulicht und allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Verbindungsanordnung 10 befestigt oder verbindet eine Welle 12 sicher an oder mit einer Nabe 20. Die Welle 12 kann eine Komponente eines Getriebes oder einer anderen Kraft übertragenden oder steuernden Vorrichtung (nicht gezeigt) sein, die daher z. B. einen Keilsatz 14 und ein geradeverzahntes Zahnrad 16 oder andere Kraft übertragende oder weiterleitende Komponenten umfassen kann.
Konzentrisch auf der Welle 12 angeordnet ist ein Zahnrad 18, das eine koaxiale, allgemein ringförmige Nabe 20 aufweist. Das Zahnrad 18 umfasst Zahnradzähne 22, die um seinen Umfang herum angeordnet sind. Alternativ und wie in 3 veranschaulicht kann die Nabe 20 ein Abschnitt einer Riemenscheibe 24 mit einer oder mehreren Riemennuten 26, ein Kettenrad mit in eine Kette eingreifenden Zähnen oder ein anderes Kraft weiterleitendes Element sein.
Die ringförmige Nabe 20 umfasst ein Paar diametral entgegengesetzter Schlitze oder Aussparungsschnitte 28, die in jeweiligen halbkreisförmigen Endgebieten 30 enden, von denen eines in 1 veranschaulicht ist. Das Paar entgegengesetzter Schlitze oder Aussparungsschnitte 28 definiert ein jeweiliges diametral entgegengesetztes Paar gekrümmter Flansche, Vorsprünge oder Klemmelemente: ein erstes oder oberes Klemmelement 32A und ein zweites oder unteres Klemmelement 32B. Das erste oder obere gekrümmte Klemmelement 32A umfasst eine erste oder obere, innere Abflachung oder Sehnenfläche 34A und das zweite oder untere gekrümmte Klemmelement 32B umfasst eine parallele, zweite oder untere, innere Abflachung oder Sehnenfläche 34B. Dort, wo die Innenseite der Nabe 20 von den Abflachungen oder Sehnenflächen 34A und 34B in eine Führungsbohrung übergeht, ist eine Eckaussparung vorgesehen, um jede gegenseitige Beeinflussung zu beseitigen (nicht gezeigt). Auf der ersten oder oberen Sehnenfläche 34A zentriert, d. h. zweigeteilt durch eine radiale Linie normal auf die Sehnenfläche 34A, ist eine axial verlaufende, erste, konkave oder gekrümmte Aussparung oder Nut 36A. Das Verhältnis der Breite der ersten gekrümmten Nut 36A zu der Breite der ersten Sehnenfläche 34A kann über einen Bereich eingestellt werden, der von der Größe der Nabe 20, dem Material, aus dem sie hergestellt ist, und anderen Faktoren abhängig ist. Werte im Bereich von 1:4 bis 1:7 werden als sinnvoll angesehen, wenngleich bestimmte Anwendungen am besten mit Verhältnissen funktionieren, die außerhalb dieses Bereiches liegen. Auf der zweiten oder unteren Sehnenfläche 34B zentriert, d. h. zweigeteilt durch eine radiale Linie normal auf die zweite Sehnenfläche 34B, ist eine axial verlaufende, zweite, konkave oder gekrümmte Aussparung oder Nut 36B. Für die zweite Aussparung oder Nut 36B trifft dasselbe Verhältnis zu, das oben stehend direkt unter Bezugnahme auf die erste Aussparung oder Nut 36A beschrieben ist. Die erste und zweite Aussparung oder Nut 36A und 36B gleichen jegliche Spitzen- oder Oberflächenunregelmäßigkeiten der Welle 12 aus und verbessern den engen Kontakt zwischen den Klemmelementen 32A und 32B und der Welle 12.
Das erste oder obere Klemmelement 32A umfasst auch eine äußere Abflachung oder Sehnenfläche 38, die parallel zu der ersten inneren Abflachung oder Sehnenfläche 34A steht. Normal auf die Sehnenflächen 34A und 38 verlaufend befindet sich eine glattwandige, radial orientierte Durchgangsbohrung 42. Der/die zweite oder untere Flansch oder Klemmanordnung 32B umfasst eine zweite radial orientierte Durchgangsbohrung 44 mit Innengewinden 46. Die erste glattwandige Bohrung 42 und die zweite Gewindebohrung 44 sind koaxial ausgerichtet.
Wie in den 2 und 4 veranschaulicht, umfasst die Welle 12 zwei entgegengesetzte äußere Abflachungen oder Sehnenflächen 52A und 52B, die nur etwas kleiner als die und im Wesentlichen komplementär zu den inneren Abflachungen oder Sehnenflächen 34A und 34B der jeweiligen Klemmelemente 32A und 32B sind, sodass die Nabe 20 problemlos und einfach auf die Welle 12 geschoben und von dieser abgezogen werden kann. Die Welle 12 umfasst auch eine glattwandige radiale Durchgangsbohrung 54, die mit der ersten und der zweiten radialen Bohrung 42 und 44 in der Nabe 20 ausgerichtet ist.
Ein Klemmbolzen oder Schraubverbinder 60 oder eine ähnliche Komponente ist innerhalb der glatten radialen Bohrung 42 und der radialen Bohrung 54 aufgenommen und umfasst Außengewinde 62, die komplementär zu den Innengewinden 46 in der zweiten radialen Bohrung 44 sind. Der Schraubverbinder 60 umfasst vorzugsweise einen Kopf 64, der einen mit einem Werkzeug in Eingriff bringbaren Anschluss wie z. B. einen Innensechskantschlüsseleinsatz 66 aufweist. Es sollte angemerkt werden, dass das Gewicht des Materials, das aus dem ersten oder oberen Klemmelement 32A entfernt wird, um die äußere Abflachung oder Sehnenfläche 38 zu erzeugen, vorzugsweise dem Gewicht des Kopfes 64 des Schraubverbinders 60 entspricht. Überdies ist der Schraubverbinder 60 derart dimensioniert, dass sein Ende, wenn er in den Klemmelementen 32A und 32B eingebaut und festgezogen ist, im Wesentlichen mit der benachbarten Außenfläche des zweiten oder unteren Klemmelements 32B zusammenfällt. Diese Konfiguration verbessert das dynamische Gleichgewicht der Welle 12 und der Nabe 20.
Es wird einzusehen sein, dass die Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine sichere und gesicherte Verbindung zwischen einer Nabe 20 eines Zahnrades 18, einer Riemenscheibe 26, eines Kettenrades oder einer anderen Kraft übertragenden Komponente und einer Welle 12 mithilfe des Quetsch- oder Klemmeingriffes der inneren Abflachungen oder Sehnenflächen 34A und 34B der Nabe 20 und der äußeren Abflachungen oder Sehnenflächen 52A und 52B der Welle 12 vorsieht, wenn der Schraubverbinder 60 festgezogen ist. Solch eine sichere Verbindung reduziert deutlich ein Fressen, d. h. einen Komponentenverschleiß der Welle 12 und der Nabe 20, der durch eine wiederholte kleine Bewegung zwischen Gegenflächen verursacht wird. Darüber hinaus wird einzusehen sein, dass diese sichere Verbindung problemlos und einfach auseinander genommen werden kann, indem der Schraub verbinder 60 gelöst und entfernt wird. Das Entspannen der Klemmelemente 32A und 32B, das diesen Vorgang begleitet, erleichtert das problemlose und einfache axiale Entfernen der Nabe 20 und des/der zugehörigen Zahnrades 18 oder Riemenscheibe 26 von der Welle 12. Schließlich sollte einzusehen sein, dass die Verbindung der vorliegenden Erfindung, wenngleich die Erfindung als eine Verbindung zwischen einer Nabe 20 eines Zahnrades 18, einer Riemenscheibe 24 oder eines Kettenrades und einer Welle 12 beschrieben wurde, gleichermaßen für die Verwendung mit vielen weiteren Komponenten und Maschinenteilen in sowohl feststehenden als auch nicht-feststehenden Anwendungen geeignet ist.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich von beispielhafter Natur und Abwandlungen, die nicht von dem wesentlichen Inhalt der Erfindung abweichen, sollen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von dem Geist und Umfang der Erfindung zu betrachten.

Claims

Naben- und Wellen-Befestigungsanordnung, umfassend, in Kombination, eine Nabe mit einem Paar axial verlaufender Schlitze, das ein entgegengesetztes Paar Flansche definiert, wobei jeder der entgegengesetzten Flansche eine innere Sehnenfläche aufweist und einer der Flansche eine äußere Abflachung und eine glatte radiale Bohrung aufweist und der andere der Flansche eine radiale Gewindebohrung aufweist, die mit der glatten radialen Bohrung ausgerichtet ist, eine Welle mit einem Paar äußerer Sehnenflächen und einer glatten radialen Bohrung, und ein Befestigungselement, das sich durch die Bohrungen erstreckt und einen Kopf aufweist, der nahe der äußeren Abflachung angeordnet ist.
Naben- und Wellen-Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die inneren Sehnenflächen der Flansche und die äußere Abflachung des einen der Flansche parallel sind.
Naben- und Wellen-Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend Zahnradzähne, die um einen Umfang der Nabe herum angeordnet sind.
Naben- und Wellen-Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend axial verlaufende, gekrümmte Aussparungen, die auf den inneren Sehnenflächen zentriert sind.
Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung, umfassend, in Kombination, eine Nabe mit einem Paar entgegengesetzter, axial verlaufender Aussparungsschnitte, das ein Paar Vorsprünge definiert, wobei jeder der Vorsprünge eine innere Sehnenfläche aufweist und eine axial verlaufende, gekrümmte Aussparung aufweist und einer der Vorsprünge eine äußere Sehnenfläche und eine erste Bohrung aufweist und ein weiterer der Vorsprünge eine zweite Bohrung aufweist, die mit der ersten Bohrung ausgerichtet ist, eine Welle mit einem Paar äußerer Sehnenflächen und einer dritten Bohrung, und ein Befestigungselement, das sich durch die Bohrungen in der Nabe und der Welle erstreckt.
Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Vorsprünge diametral entgegengesetzt sind.
Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, wobei das Paar Aussparungsschnitte halbkreisförmige Gebiete definiert.
Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die axial verlaufenden, gekrümmten Aussparungen auf den Sehnenflächen zentriert sind.
Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die radiale Bohrung normal zu der äußeren Sehnenfläche des einen der Vorsprünge steht.
Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Bohrungen in der Welle und der eine der Vorsprünge glattwandig sind.
Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Bohrung in dem anderen der Vorsprünge mit einem Gewinde versehen ist.
Naben- und Wellen-Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, wobei das Befestigungselement einen Kopf umfasst, der nahe der äußeren Sehnenfläche der Nabe angeordnet ist.
Naben- und Wellen-Halteanordnung, umfassend, in Kombination, eine Nabe mit einem Paar entgegengesetzter, axial verlaufender Schlitze, das ein entgegengesetztes Paar Klemmelemente definiert, wobei jedes der Klemmelemente eine innere, flache Fläche aufweist und eines der Klemmelemente eine äußere, flache Fläche parallel zu der inneren, flachen Fläche und eine erste Bohrung aufweist und ein weiteres der Klemmelemente eine zweite Bohrung aufweist, ein Wellenelement mit einem Paar äußerer, flacher Flächen und einer dritten Bohrung, und ein Befestigungselement, das sich durch die Bohrungen in den Klemmelementen und der Welle erstreckt.
Naben- und Wellen-Halteanordnung nach Anspruch 13, wobei die inneren, flachen Flächen parallel sind.
Naben- und Wellen-Halteanordnung nach Anspruch 13, wobei die Bohrungen radial orientiert sind.
Naben- und Wellen-Halteanordnung nach Anspruch 13, wobei die Bohrung in dem anderen der Klemmelemente mit einem Gewinde versehen ist.
Naben- und Wellen-Halteanordnung nach Anspruch 13, wobei das Paar axial verlaufender Schlitze halbkreisförmige Enden definiert.
Naben- und Wellen-Halteanordnung nach Anspruch 13, ferner umfassend axial verlaufende Aussparungen, die auf den inneren flachen Flächen zentriert sind.
Naben- und Wellen-Halteanordnung nach Anspruch 13, wobei die Nabe Zahnradzähne umfasst.
Naben- und Wellen-Halteanordnung nach Anspruch 13, wobei die Nabe eine Riemenscheibe ist und mindestens eine Riemennut umfasst.