DE102009010717A1

DE102009010717A1 - Welle-Nabe Verbindung

Info

Publication number: DE102009010717A1
Application number: DE102009010717A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. Barton; Andreas Hess; Jürgen MEGERLE; Ingo SCHÜTTERLE
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-02-28
Also published as: DE102009010717B4; CN201730970U

Abstract

Welle-Nabe-Verbindung, wobei die Nabe einen Zylindermantelabschnitt aufweist, ein Klemmelement in einer mindestens zu einer Innenfläche des Zylindermantelabschnitts offenen Ausnehmung der Nabe gehalten ist, ein Drückelement in eine Bohrung des Zylindermantelabschnitts im Wesentlichen axial eingebracht ist und das Drückelement auf das Klemmelement drückt, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Klemmelement vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe Verbindung und ein Abdichtungselement mit einer entsprechenden Nabe.
Aus der DE 196 24 048 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer reibschlüssigen Verbindung zweier Bauteile, insbesondere einer Welle und einer Nabe bekannt.
Aus der DE 10 2007 014 657 A1 ist eine Wellenabdichtungsvorrichtung bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Welle Nabe Verbindung, ein Abdichtungselement und ein Getriebe weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen der Welle Nabe Verbindung nach Anspruch 1 und den Merkmalen des Abdichtungselementes nach Anspruch 2 oder 3 gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Welle Nabe Verbindung sind, dass die Nabe einen Zylindermantelabschnitt aufweist, wobei ein Klemmelement in einer mindestens zu einer Innenfläche des Zylindermantelabschnitts offenen Ausnehmung der Nabe gehalten ist, ein Drückelement in eine Bohrung des Zylindermantelabschnitts im wesentlich axial eingebracht ist und das Drückelement auf das Klemmelement drückt, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Klemmelement vorhanden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Nabe einfach montierbar und demontierbar ist.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Abdichtungselement für eine Abdichtung zwischen einer Gehäusewand eines Gehäuses und einer durch die Gehäusewand geführten Welle sind, dass das Abdichtungselement einen Zylindermantelabschnitt aufweist, wobei ein Klemmelement in einer mindestens zu einer Innenfläche des Zylindermantelabschnitts offenen Ausnehmung des Abdichtungselements gehalten ist, ein Schraubelement in eine Gewindebohrung des Abdichtungselements im wesentlichen axial einschraubbar ist, und das Schraubelement auf das Klemmelement einwirkt, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Klemmelement und Welle herstellbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Abdichtungselement in axialer Richtung kurz ausgeführt werden kann. Das Abdichtungselement ist einfach montierbar und demontierbar und ist sicher gehalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Abdichtungselementes für eine Abdichtung zwischen einer Gehäusewand eines Gehäuses und einer durch die Gehäusewand geführten Welle, weist das Abdichtungselement einen Zylindermantelabschnitt auf, wobei in einer Stirnfläche des Zylindermantelabschnitts ein sich annähernd axial bis axial erstreckendes Sackloch angeordnet ist, in einer Zylindermantelinnenfläche des Zylindermantelabschnitts eine radial umlaufende Nut eingebracht ist, welche das Sackloch zumindest teilweise durchdringt und in die radial umlaufende Nut ein Klemmelement eingebracht ist, welches durch eine in ein Innengewinde des axialen Sackloches eingeschraubten Gewindestange radial in Richtung einer zentralen Achse des Zylindermantelabschnitts drückbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Abdichtungselement in axialer Richtung kurz ausgeführt werden kann und das Abdichtungselement einfach montierbar und demontierbar ist und sicher gehalten wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abdichtungselements weist die Gewindestange in einem zu einem geschlossenen Sacklochende weisenden Endabschnitt eine konische Fläche auf, welche gegen das Klemmelement drückt. Von Vorteil ist dabei, dass die Klemmkraft gut übertragen ist und das Abdichtungselement einfach und sicher an der Welle befestigt ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abdichtungselements weist die Gewindestange in einem zu einem offenen Sacklochende weisenden Endabschnitt einen Werkzeugeingriff auf, welcher insbesondere als Schlitz, Kreutzschlitz oder Innensechskant ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Gewindestange sicher einschraubbar ist und wieder entfernbar ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abdichtungselements ist das Klemmelement als Volltorus, insbesondere mit einer Unterbrechung in Umfangsrichtung, ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass das Klemmelement einfach in die Nut eingelegt wird und die Klemmkraft auch auf die Gesamte Welle wirkt, wenn ein Drückelement nur an einzelnen Punkten auf den Sprengring einwirkt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abdichtungselements weist das Abdichtungselement an einem Endbereich des Zylindermantelabschnitts, welcher das Sackloch umfasst, einen ringförmigen Teilabschnitt auf, welcher radial absteht. Von Vorteil ist dabei, dass die Dichtheit erhöht ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abdichtungselements weist der ringförmige, radial abstehende Teilabschnitt eine ringartige axiale Ausstülpung auf, welche vom Zylindermantelabschnitt radial beabstandet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Dichtheit erhöht wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abdichtungselements ist das Klemmelement aus einem Federstahl gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass das Abdichtungselement sicher gehaltne ist und somit die Dichtheit erhöht ist.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Labyrinthdichtung mit einem Abdichtungselement sind, dass die ringartige axiale Ausstülpung in eine entsprechende Ausnehmung eines Gehäuseteils eingreift, wobei zwischen Abdichtungselement und Gehäuseteil ein Abstand verbleibt. Von Vorteil ist dabei, dass die Labyrinthdichtung einfach herstellbar ist. Eine Labyrinthspaltbreite ist einfach einstellbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Labyrinthdichtung ist das Abdichtungselement mit dem Zylindermantelabschnitt axial auf eine Welle aufgeschoben, und die Gewindestange drückt das Klemmelement gegen die Welle. Von Vorteil ist dabei, dass die Labyrinthdichtung einfach herstellbar ist. Eine Labyrinthspaltbreite ist einfach einstellbar.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Labyrinthdichtung ragt der Zylindermantelabschnitt zumindest teilweise in das Gehäuse hinein. Von Vorteil ist dabei, dass die Labyrinthdichtung besonders kompakt ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Labyrinthdichtung ist am Gehäuse insbesondere dem Gehäuseteil ein Schmiernippel vorhanden, mit dem der Abstand mit einem Dichtungsmittel insbesondere einem Schmierfett befüllbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Dichtheit erhöht ist.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Getriebe mit einem Gehäuse und einer Welle, welche aus dem Gehäuse hervorsteht, sind, dass das Getriebe als Dichtung zwischen Welle und dem Gehäuse eine erfindungsgemäße Labyrinthdichtung aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass das Getriebe gut vor Schmutz geschützt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Getriebes ist von außerhalb des Gehäuses gesehen hinter der Labyrinthdichtung auf der Welle ein Wellendichtring angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine erhöhte Dichtheit erreichbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

1: Welle
2: Nabe
3: Abdichtungselement
10: Zylindermantelabschnitt
12: Klemmelement
14: Ausnehmung
16: Drückelement
18: Bohrung
20: Gehäusewand
22: konische Fläche
24: Werkzeugeingriff
30: ringförmiger Teilabschnitt
32: ringartige axiale Ausstülpung
34: Gehäuseteil
36: Labyrinthdichtung

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
1 eine dreidimensionale Explosionsdarstellung einer Wellen-Nabe Verbindung bzw. eines Abdichtungselements und einer Welle;
2 einen Schnitt durch die in 1 gezeigte Welle Nabe Verbindung bzw. eines Abdichtungselements bzw. einer Labyrinthdichtung; und
3 einen vergrößerten Ausschnitt des Schnitts der 2.
Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung in der Anwendung als Befestigung für ein erfindungsgemäßes Abdichtungselement 3 für eine erfindungsgemäße Labyrinthdichtung 36 für zum Beispiel ein erfindungsgemäßes Getriebe.
In 1 erkennt man, wie die Nabe 2 bzw. das Abdichtungselement 3 auf eine Welle 1 mit einem Zylindermantelabschnitt 10 aufschiebbar ist. Das Abdichtungselement 3 umfasst die Nabe 2, welche in diesem Ausführungsbeispiel einem Zylindermantelabschnitt 10 und einen ringförmigen, radial abstehenden Teilabschnitt 30 aufweist, ein Klemmelement 12 und ein Drückelement 24.
Das Klemmelement 12 ist als Sprengring ausgeführt. Das Klemmelement 12 wird in eine umlaufende Nut 14 der Nabe 2 eingelegt. Die umlaufende Nut 14 ist in der Innenfläche des Zylindermantelabschnitts 10 offen und fixiert den Sprengring in axialer Richtung. Der Sprengring, ein Volltorus mit einer Unterbrechung in Umfangsrichtung, ist vorteilhafterweise aus einem elastischen Material wie zum Beispiel Federstahl, Gummi, oder einem elastischen Kunststoff oder einer Kombination dieser Materialien gefertigt.
In einer nichtgezeigten Ausführungsform ist das Klemmelement 12 als Kugel oder gebogener Zylinder ausgeführt. Die Kugel bzw. der gebogene Zylinder ist dann in einer entsprechend ausgeführten Ausnehmung gehalten. Dafür greift sie Ausnehmung teilweise um das Klemmelement herum. Eine entsprechende Ausführung umfasst alternativ ein weiteres zum Beispiel an die Kugel angepasstes ringförmiges Halteelement, welches am Zylindermantelabschnitt 10 befestigt ist.
In eine Stirnfläche der Nabe 2 ist eine axial verlaufende Bohrung 18 eingebracht. Die Bohrung 18 ist vorteilhafterweise als Sacklochbohrung ausgeführt und verläuft im Zylindermantelabschnitt 10. Die Bohrung 18 schneidet sich in einem Überlappungsabschnitt teilweise mit der umlaufenden Nut 14. Dadurch entsteht eine zusammenhängende Ausnehmung im Zylindermantelabschnitt 10 der Nabe 2.
In einer nicht gezeigten weiteren Ausführungsform verläuft die Bohrung 18 leicht schräg zur Achse der Nabe 2 um ein Einbringen des Drückelementes 24 zu erleichtern.
Der in 2 gezeigte Schnitt und insbesondere der in 3 gezeigte vergrößerte Ausschnitt verdeutlichen die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung des erfindungsgemäßen Abdichtungselementes 3.
In die Bohrung 18 lässt sich ein Drückelement 16 einbringen. Vorteilhafterweise ist das Drückelement 16 als Schraubelement bzw. Gewindestange ausgeführt. Das Drückelement 16 ist in ein in die Bohrung 18 eingebrachtes Gewinde eingeschraubt. Der zum Klemmelement 12 weisende Endabschnitt des Drückelementes 16 weist eine konische Fläche 22 auf. Die konische Fläche 22 weist zur Achse des Schraubelementes vorteilhafterweise einen Winkel zwischen 1 und 89 Grad insbesondere zwischen 30 und 70 Grad auf.
Verläuft die Achse der Nabe 2 in einem Winkel zur Bohrung 18, ist auch ein Schraubelement ohne konische Fläche einsetzbar.
Die konische Fläche 22 drückt im Überlappungsabschnitt auf das Klemmelement 12. Dadurch ist das Klemmelement 12 auf die Welle 1 gedrückt. So entsteht eine kraftschlüssig Verbindung zwischen Klemmelement 12 und Welle 1. Diese kraftschlüssige Verbindung hält über das Drückelement 16 und die formschlüssige Verbindung zwischen Klemmelement 12 und der Nabe 2 die Nabe 2 drehfest auf der Welle 1.
Zum einfachen Einschrauben des Schraubelementes bzw. der Gewindestange, weist dieses in dem von der konischen Fläche 22 abgewandten Endbereich einen Eingriff 24 für ein Drehwerkzeug auf. Der Eingriff 24 ist insbesondere als Schlitz, Kreutzschlitz oder Innensechskant ausgeführt.
Zur besseren Abdichtung weist das Abdichtungselement 3 einen ringförmigen Teilabschnitt 30 auf, welcher radial absteht. Der ringförmige Teilabschnitt 30 ist an einem Endbereich des Zylindermantelabschnitts 10 angeformt und bildet mit diesem eine gemeinsame Stirnfläche. Die gemeinsame Stirnfläche umfasst die Stirnefläche, in welche die Bohrung 18 eingebracht ist. Um die Abdichtung weiter zu erhöhen, weist der ringförmige Teilabschnitt 30 auf der der gemeinsamen Stirnfläche gegenüberliegenden Fläche eine ringartige axiale Ausstülpung 32 auf. Die ringartige axiale Ausstülpung 32 verläuft parallel zum Zylindermantelabschnitt 10 und ist von dem Zylindermantelabschnitt 10 radial beabstandet.
Bei einer erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung wirkt das Abdichtungselement 3 mit einem Gehäuseteil 34 eines Gehäuses zusammen, so dass ein Abstand, welcher üblicherweise auch als Labyrinthspalt bezeichnet wird, gebildet ist. Dafür ist das Abdichtungselement auf die Welle 1 axial aufgeschoben. Das Abdichtungselement 3 ist Mithilfe des Drückelementes 16 und des Klemmelementes 12 so an der Welle befestigt, dass der Labyrinthspalt, vorzugsweise mit einer Spaltbreite von ungefähr 5 Mikrometern (μm), zwischen Gehäuseteil 34 und Abdichtungselement 3 verbleibt. Dabei ragt der Zylindermantelabschnitt 10 teilweise in das Gehäuse hinein.
Zur Erhöhung der Dichtheit ist der Labyrinthspalt mit einem Schmiermittel und/oder Dichtmittel gefüllt. Zum Beschmieren und Nachschmieren des Labyrinthspaltes ist ein Schmiernippel am Gehäuseteil 34 oder am Gehäuse angeordnet.
Ein erfindungsgemäßes Getriebe weist die Welle und das Gehäuse auf. Die Welle 1 steht aus dem Gehäuse hervor. Das Gehäuseteil 34 ist an einer Durchführung der Welle 1 durch eine Gehäusewand angeordnet und bildet so mit dem auf der Welle 1 fixierten erfindungsgemäßen Abdichtungselement 3 die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Getriebes ist von außerhalb des Gehäuses gesehen hinter der Labyrinthdichtung ein Welledichtring zwischen Gehäusewand und Welle 1 angeordnet.
Bei weiteren nicht gezeigten Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung bei einem Motor, einer Kupplung, oder ähnlichen Maschinen mit Gehäuse und Welle oder Achse eingesetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19624048 A1 [0002]
- DE 102007014657 A1 [0003]

Claims

Welle-Nabe Verbindung, wobei die Nabe einen Zylindermantelabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmelement in einer mindestens zu einer Innenfläche des Zylindermantelabschnitts offenen Ausnehmung der Nabe gehalten ist, ein Drückelement in eine Bohrung des Zylindermantelabschnitts im wesentlich axial eingebracht ist und das Drückelement auf das Klemmelement drückt, so dass eine kraftschlüssig Verbindung zwischen der Welle und dem Klemmelement vorhanden ist.
Abdichtungselement, welches einen Zylindermantelabschnitt aufweist, für eine Abdichtung zwischen einer Gehäusewand eines Gehäuses und einer durch die Gehäusewand geführten Welle, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmelement in einer mindestens zu einer Innenfläche des Zylindermantelabschnitts offenen Ausnehmung des Abdichtungselements gehalten ist, ein Schraubelement in eine Gewindebohrung des Abdichtungselements im wesentlichen axial einschraubbar ist, und das Schraubelement auf das Klemmelement einwirkt, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Klemmelement und Welle herstellbar ist.
Abdichtungselement, welches einen Zylindermantelabschnitt aufweist, für eine Abdichtung zwischen einer Gehäusewand eines Gehäuses und einer durch die Gehäusewand geführten Welle, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Stirnfläche des Zylindermantelabschnitts ein sich im annähernd axial bis axial erstreckendes Sackloch angeordnet ist, in einer Zylindermantelinnenfläche des Zylindermantelabschnitts eine radial umlaufende Nut eingebracht ist, welche das Sackloch zumindest teilweise durchdringt, und in die radial umlaufende Nut ein Klemmelement eingelegt ist, welches durch eine in ein Innengewinde des axialen Sackloches eingeschraubten Gewindestange radial in Richtung einer zentralen Achse des Zylindermantelabschnitts drückbar ist.
Abdichtungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestange in einem zu einem geschlossenen Sacklochende weisenden Endabschnitt eine konische Fläche aufweist, welche gegen das Klemmelement drückt.
Abdichtungselement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestange in einem zu einem offenen Sacklochende weisenden Endabschnitt einen Werkzeugeingriff aufweist, welcher insbesondere als Schlitz, Kreutzschlitz oder Innensechskant ausgebildet ist.
Abdichtungselement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement als Volltorus, insbesondere mit einer Unterbrechung in Umfangsrichtung, ausgebildet ist.
Abdichtungselement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtungselement an einem Endbereich des Zylindermantelabschnitts, welcher das Sackloch umfasst, einen ringförmigen Teilabschnitt aufweist, welcher radial absteht.
Abdichtungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige, radial abstehende Teilabschnitt eine ringartige axiale Ausstülpung aufweist, welche vom Zylindermantelabschnitt radial beabstandet ist.
Abdichtungselement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement aus einem Federstahl gefertigt ist.
Labyrinthdichtung mit einem Abdichtungselement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ringartige axiale Ausstülpung in eine entsprechende Ausnehmung eines Gehäuseteils eingreift, wobei zwischen Abdichtungselement und Gehäuseteil ein Abstand verbleibt.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtungselement mit dem Zylindermantelabschnitt axial auf eine Welle aufgeschoben ist, und die Gewindestange das Klemmelement gegen die Welle drückt.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantelabschnitt zumindest teilweise in das Gehäuse hineinragt.
Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse insbesondere dem Gehäuseteil ein Schmiernippel vorhanden ist, mit dem der Abstand mit einem Dichtungsmittel insbesondere einem Schmierfett befüllbar ist.
Getriebe mit einem Gehäuse und einer Welle, welche aus dem Gehäuse hervorsteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Dichtung zwischen Welle und Gehäuse eine Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13 aufweist.
Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass von außerhalb des Gehäuses gesehen hinter der Labyrinthdichtung auf der Welle ein Wellendichtring angeordnet ist.