DE102011013887B4 - Klemmkupplung zur drehfesten Verbindung zweier drehender Teile, vorzugsweise Welle und Nabe - Google Patents
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Abstract
Klemmkupplung zur drehfesten Verbindung zweier drehender Teile (1), vorzugsweise Welle und Nabe, mit einem geschlitzten Klemm/Spannring (6), der mittels wenigstens einer Spannschraube (14) elastisch aufweitbar ist und auf dem einen drehbaren Teil (1) sitzt, der im Bereich des Klemm/Spannringes (6) mit axial verlaufenden Schlitzen (3) versehen ist, die Kupplungssegmente (5) des drehenden Teiles (1) voneinander trennen, die den anderen drehenden Teil umgeben und mit dem Klemm/Spannring (6) auf dem anderen drehenden Teil festklemmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemm/Spannring (6) mit wenigstens einem Mitnahmeteil (22, 29) versehen ist, das in Aufweitrichtung des Klemm/Spannringes fest mit wenigstens einem der Kupplungssegmente (5) verbunden ist, dass die Schlitze (3) sich bis zum freien Ende des drehbaren Teils (1) erstrecken, und dass im Bewegungsweg des Kopfes (17) der Spannschraube (14) beim Aufweiten des Klemm/Spannringes (6) ein Anschlag (21) liegt,
Description
- Die Erfindung betrifft eine Klemmkupplung zur drehfesten Verbindung zweier drehender Teile, vorzugsweise Welle und Nabe, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Klemmkupplungen dienen zur kraftflüssigen Verbindung von Wellen und Naben. Es sind ein- und zweistückige Ausführungen bekannt. Bei der kostengünstigen einstückigen Variante ist der Klemmring Teil der Nabe, während er bei der zweistückigen Variante ein von der Nabe getrenntes Teil ist. Damit die Nabe, die auf der Welle sitzt, besser verformt werden kann, ist sie geschlitzt ausgebildet. Über eine tangential im Klemmring angeordnete Klemmschraube wird eine Klemmkraft aufgebracht, so dass ein Drehmoment von der Nabe auf die Welle übertragen werden kann.
- Bei der zweistückigen Variante ist die Nabe mit mehreren Längsschlitzen versehen, um eine gleichmäßigere Krafteinleitung auf die Welle beim Verformen des Klemmringes zu ermöglichen. Aufgrund der mehreren Längsschlitze wird auch die Koaxialität und die Fluchtung von Nabe und einzuschiebender Welle verbessert. Durch das Schlitzen der Nabe werden Materialspannungen frei, die zu einer leichten Verformung führen können. Sie führt unter Umständen zu einer gewissen Unrundheit der Nabe und erschwert das Einführen der Welle in die Nabe.
- Um die Unrundheit der Nabe zu vermeiden, ist es bekannt (
DE 199 07 181 B4 ,DE 10 2004 011 361 C5 ), die Längsschlitze nicht bis zum freien Ende der Nabe vorzusehen. Dadurch wird an der Stirnseite der Nabe ein geschlossener umlaufender Ring gebildet. Aufgrund des Ringes müssen jedoch die Passmaße so festgelegt werden, dass eine problemlose Einführung der Welle auch bei ungünstiger Toleranzlage, das heißt bei der kleinsten Toleranz der Nabe und der größten Toleranz der Welle, noch möglich ist. Dann muss aber ein wesentlicher Teil der Klemmkraft zur Verformung der Nabe aufgewendet werden und steht nicht mehr für die Drehmomentübertragung zur Verfügung. - Es ist eine Klemmvorrichtung mit einem Klemm/Spannring bekannt (
DE 601 09 004 T2 ), der mit einer Spannschraube auf einen mit axial verlaufenden Schlitzen versehenen Halter geklemmt wird. Wird die Spannschraube zurückgeschraubt, federt der Klemm/Spannring in Richtung auf seine Ausgangslage auf. Der Halter muss von Hand aufgeweitet werden. - Es sind weiter Klemm/Spannringe bekannt (
US 2 395 169 A ,US 4 830 297 A ,DE 101 55 581 A1 ), die mit einem Anschlag für den Kopf einer Spannschraube versehen sind. Wird die Spannschraube zurückgedreht, kommt der Kopf der Spannschraube zur Anlage am Anschlag. Dadurch wird der Klemm/Spannring durch die Spannschraube aufgeweitet. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Klemmkupplung so auszubilden, dass die beiden drehfest miteinander zu verbindenden Teile problemlos zusammengefügt werden können, dabei aber eine einwandfreie Drehmomentübertragung sichergestellt ist und einfach wieder voneinander gelöst werden können.
- Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Klemmkupplung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
- Bei der erfindungsgemäßen Klemmkupplung lässt sich das eine drehbare Teil aufweiten, um das andere drehende Teil problemlos einschieben zu können. Beim Aufweiten des Klemm/Spannringes wird über den Mitnahmeteil das eine drehbare Teil entsprechend aufgeweitet. Selbst bei einer ungünstigen Toleranzlage (kleinste Toleranz des einen drehenden Teils und größte Toleranz des anderen drehenden Teiles) können die beiden Teile einfach zusammengefügt werden. Das Mitnahmeteil ist in Aufweitrichtung des Klemm/Spannringes mit wenigstens einem Kupplungsteil des einen drehenden Teiles fest verbunden. Da die Schlitze des einen drehbaren Teiles sich bis zu dessen freien Ende erstrecken, lässt sich dieses drehbare Teil in einfacher Weise so weit elastisch öffnen, dass das andere drehbare Teil eingeschoben werden kann. Zum Verformen der Kupplungssegmente ist nur eine geringe Kraft erforderlich. Zur Drehmomentübertragung steht die gesamte Klemmkraft des Klemm/Spannringes zur Verfügung. Wird die Spannschraube zurückgedreht, stützt sie sich mit ihrem Kopf am Anschlag ab. Der Klemm/Spannring wird dadurch aufgeweitet. Über den Mitnehmer wird hierbei das drehende Teil elastisch aufgeweitet.
- Vorteilhaft ist das Mitnahmeteil eine im Klemm/Spannring gelagerte Schraube, die in eine Gewindeöffnung des Kupplungssegmentes geschraubt ist. Das Mitnahmeteil kann somit im Klemm/Spannring gelagert und durch eine einfache Schraubbewegung in Eingriff mit dem Kupplungselement gebracht werden.
- Bei einer anderen Ausführungsform ist das Mitnahmeteil durch wenigstens ein Profilteil gebildet, das stirnseitig am Klemm/Spannring vorgesehen ist.
- Damit die Kupplungssegmente beim Aufweiten des Klemm/Spannringes zuverlässig mitgenommen werden, umgreift der Klemm/Spannring das Kupplungssegment stirnseitig.
- Das Kupplungssegment ist vorteilhaft an seiner einen Stirnseite mit einer Vertiefung versehen, in die der Profilteil des Klemm/Spannringes eingreift.
- Diese Vertiefung ist radial nach innen offen, so dass sie am Kupplungselement problemlos angebracht werden kann.
- Damit der Klemm/Spannring stets seine optimale Lage auf dem einen drehbaren Teil einnimmt, ist er durch wenigstens ein Fixierelement auf dem einen drehbaren Teil axial gesichert.
- Das Fixierelement kann durch das Mitnahmeteil gebildet sein, wodurch sich eine sehr einfache Gestaltung ergibt.
- Das Fixierelement kann aber auch eine im Klemm/Spannring gelagerte Schraube sein, die mit ihrem freien Ende in eine Öffnung des einen Kupplungssegmentes ragt.
- Die Spannschraube des Klemm/Spannringes liegt bevorzugt mit ihrem Kopf in einer Vertiefung in der äußeren Mantelfläche des Klemm/Spannringes.
- Damit der Klemm/Spannring für das Zusammenfügen der drehbar miteinander zu verbindenden Teile einfach aufgeweitet werden kann, liegt der Kopf der Spannschraube vorteilhaft zwischen einem Boden der Vertiefung und dem Anschlag. Wird die Spannschraube zurückgedreht, dann stützt sie sich am Anschlag ab, so dass durch das Drehen der Spannschraube der geschlitzte Klemm/Spannring problemlos aufgeweitet wird.
- Der Anschlag wird in bevorzugter Ausführung durch einen Stift gebildet, der die Vertiefung, in welcher der Kopf der Spannschraube Fegt, quer zur Achse der Spannschraube durchsetzt.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
- Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
-
1 in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmkupplung, -
2 einen Radialschnitt durch die Klemmkupplung gemäß1 im Bereich ihres Klemmringes, -
3 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmkupplung, -
4 eine Stirnansicht der Klemmkupplung gemäß3 , -
5 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt B in3 , -
6 in perspektivischer Darstellung die Klemmkupplung gemäß3 . - Mit der Klemmkupplung wird eine drehfeste Verbindung zwischen zwei drehbaren Teilen hergestellt. Beispielsweise können mit der Klemmkupplung eine Nabe und eine Welle miteinander drehfest verbunden werden. Hierbei kann die Nabe eine Hohlwelle sein, in welche die Welle eingeschoben und mit Hilfe der Klemmkupplung drehfest mit der Nabe verbunden wird.
- Bei den Ausführungsbeispielen wird als Nabe eine Hohlwelle
1 eingesetzt, die einen Endabschnitt2 aufweist, der mit wenigstens einem in Achsrichtung verlaufenden Schlitz3 versehen ist, der die Wandung des Endabschnittes2 durchsetzt und sich bis zur freien Stirnseite4 des Endabschnittes2 erstreckt. Im Ausführungsbeispiel ist der Endabschnitt2 der Hohlwelle1 mit drei solcher Schlitze3 versehen, die in Winkelabständen von 120° zueinander vorgesehen sind. - Zwischen den Schlitzen
3 bildet der Endabschnitt2 der Hohlwelle1 Kupplungssegmente5 , die mit einem Klemm- bzw. Spannring6 zusammengezogen werden können. - Die Hohlwelle
1 ist am Übergang vom Endabschnitt2 in einen im Außendurchmesser größeren Wellenabschnitt7 mit einem radial nach außen ragenden Ringflansch8 versehen. Der Wellenabschnitt7 hat dickere Wandstärke als der Endabschnitt2 , der gleichen Innendurchmesser wie der Wellenabschnitt7 aufweist. Auf diese Weise wird ein Aufnahmeraum10 gebildet, in den eine mit der Hohlwelle1 zu verbindende Welle eingeschoben werden kann. - Der Aufnahmeraum
10 wird durch eine Ringschulter12 (3 ) axial begrenzt, die an der Innenwand des Aufnahmeraumes10 vorgesehen ist und an der die einzuschiebende Welle in der Einbaulage anschlägt. Die Ringschulter12 befindet sich in Höhe des Wellenabschnittes7 und stellt sicher, dass die Hohlwelle1 und die einzuschiebende Welle relativ zueinander ihre Einbaulage einnehmen. - Der Klemmring
6 hat einen ihn durchsetzenden Schlitz13 , so dass der Klemmring6 aufgeweitet bzw. zusammengezogen werden kann. Hierfür ist eine Spannschraube14 vorgesehen, die den Schlitz13 durchsetzt und sich senkrecht zu den Schlitz13 begrenzenden Stirnseiten15 und16 des Klemmringes6 erstreckt (2 ). Der Kopf17 der Spannschraube14 liegt in einer Vertiefung18 in der äußeren Mantelfläche des Klemmringes6 . Die Spannschraube14 ist in eine Gewindeöffnung19 des Klemmringes6 geschraubt, die in die äußere Mantelfläche des Klemmringes6 mündet. Der Kopf17 der Spannschraube14 liegt an einem Boden20 der Vertiefung18 an. Der Kopf17 ist durch einen Anschlag21 axial gesichert, der die Vertiefung18 tangential durchsetzt und so angeordnet ist, dass die Spannschraube14 mit einem Werkzeug, beispielsweise einem Inbusschlüssel, betätigt werden kann. Je nach Drehrichtung der Spannschraube14 kann der Klemmring6 aufgeweitet oder zusammengezogen werden. Beim Aufweiten des Klemmringes6 dient der Anschlag21 als Widerlager für die Spannschraube14 , so dass der Klemmring6 zuverlässig aufgeweitet werden kann. - Zur drehfesten Verbindung der Hohlwelle
1 mit der eingeschobenen Welle trägt eine formschlüssige Verbindung zwischen beiden Wellen bei. Wie2 zeigt, wird die Drehmitnahme durch zwei Fixierschrauben22 hergestellt, die in den Klemmring6 durchsetzenden Öffnungen23 liegen und mit ihren freien Enden in Gewindeöffnungen24 in zwei der Kupplungssegmente5 eingreifen. Die Gewindeöffnungen24 sind vorteilhaft Durchgangsöffnungen, die die entsprechenden Kupplungssegmente5 durchsetzen. Die Gewindeöffnungen24 können grundsätzlich aber auch nur Vertiefungen sein, in welche die Fixierschrauben22 eingreifen. - Im Ausführungsbeispiel gemäß den
1 und2 liegen die beiden Fixier- bzw. Mitnehmerschrauben22 diametral einander gegenüber. Diese Lage der Fixierschrauben22 ist jedoch nicht zwingend. Die Fixierschrauben können auch winklig zueinander liegen. Dabei können auch mehr als zwei Fixierschrauben22 vorgesehen sein. Grundsätzlich aber reicht auch nur eine Fixierschraube22 für die Verbindung der zu kuppelnden Welle mit der Hohlwelle1 aus. - Die Öffnungen
23 münden in den Boden einer Vertiefung25 , die größeren Durchmesser als die Öffnung23 hat und in die äußere Mantelfläche des Klemmringes6 mündet. Die Fixierschrauben22 liegen in der Einbaulage mit ihrem Kopf26 am Boden der Vertiefungen25 an. - Soll die Welle in die Hohlwelle
1 geschoben werden, wird die Spannschraube14 zurückgedreht, wodurch der Klemmring6 aufgeweitet wird. Über die Fixierschrauben22 werden die entsprechenden Kupplungssegmente5 mitgenommen und dadurch der Endabschnitt2 der Hohlwelle1 radial elastisch aufgeweitet, so dass sich die Welle problemlos in die Hohlwelle1 einschieben lässt. Anschließend wird der Klemmring6 mit der Spannschraube14 zusammengezogen. Hierbei werden die Kupplungssegmente5 des Endabschnittes2 der Hohlwelle1 radial nach innen elastisch verformt und fest gegen den Umfang der Welle gedrückt. Dadurch wird eine kraftschlüssige Drehmomentübertragung erreicht. Die Fixierschrauben22 tragen zur Drehmomentübertragung zwischen der eingeschobenen Welle und der Hohlwelle1 bei. - Da zum Einschieben der Welle der Klemmring
6 aufgeweitet werden kann, kann die Welle auch bei ungünstiger Toleranzlage, wenn der Endabschnitt2 der Hohlwelle1 das Kleinstmaß und die Welle das Größtmaß aufweist, problemlos in den Aufnahmeraum10 der Hohlwelle1 eingeschoben werden. Da der Endabschnitt2 der Hohlwelle1 aufgeweitet werden kann, wird die vom Klemmring6 erzeugte Klemmkraft vollständig zur Drehmomentübertragung zwischen der Hohlwelle1 und der Welle herangezogen. - Die Fixierschrauben
22 dienen auch zur Axialsicherung des Klemmringes6 auf dem Endabschnitt2 . Dadurch ist gewährleistet, dass der Klemmring6 seine zum Spannen optimale Lage auf dem Endabschnitt2 der Hohlwelle1 einnimmt. - Bei der Ausführungsform gemäß den
3 bis6 erfolgt die Mitnahme der Kupplungssegmente5 beim Aufweiten des Klemmringes6 durch einen Profilteil29 , der an der Innenseite des Klemmringes6 im Bereich seiner vom Wellenabschnitt7 abgewandten Stirnseite28 vorgesehen ist (3 und5 ). Der Profilteil29 ist im Axialschnitt L-förmig profiliert und übergreift die Kupplungselemente5 stirnseitig. Die Kupplungselemente5 sind an ihrer entsprechenden Stirnseite mit einer über ihre Umfangslänge verlaufenden Vertiefung30 versehen, die radial nach innen offen ist und in die der Profilteil29 mit seinem abgewinkelten Ende eingreift. Durch diesen Formschluss wird erreicht, dass die Kupplungselemente5 beim Aufweiten des Klemmringes6 mitgenommen werden. - Zur Axialsicherung des Klemmringes
6 auf dem Endabschnitt2 mit den Kupplungssegmenten5 ist wenigstens eine Fixierschraube31 vorgesehen, die in eine Gewindebohrung32 des Klemmrings6 geschraubt ist und mit ihrem verjüngten Ende in eine Öffnung33 in einer der Kupplungssegmente5 ragt. - Die Klemmkupplung nach den
3 bis6 arbeitet im Übrigen gleich wie das Ausführungsbeispiel nach den1 und2 .
Claims (12)
- Klemmkupplung zur drehfesten Verbindung zweier drehender Teile (
1 ), vorzugsweise Welle und Nabe, mit einem geschlitzten Klemm/Spannring (6 ), der mittels wenigstens einer Spannschraube (14 ) elastisch aufweitbar ist und auf dem einen drehbaren Teil (1 ) sitzt, der im Bereich des Klemm/Spannringes (6 ) mit axial verlaufenden Schlitzen (3 ) versehen ist, die Kupplungssegmente (5 ) des drehenden Teiles (1 ) voneinander trennen, die den anderen drehenden Teil umgeben und mit dem Klemm/Spannring (6 ) auf dem anderen drehenden Teil festklemmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemm/Spannring (6 ) mit wenigstens einem Mitnahmeteil (22 ,29 ) versehen ist, das in Aufweitrichtung des Klemm/Spannringes fest mit wenigstens einem der Kupplungssegmente (5 ) verbunden ist, dass die Schlitze (3 ) sich bis zum freien Ende des drehbaren Teils (1 ) erstrecken, und dass im Bewegungsweg des Kopfes (17 ) der Spannschraube (14 ) beim Aufweiten des Klemm/Spannringes (6 ) ein Anschlag (21 ) liegt, - Klemmkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnahmeteil (
22 ) eine im Klemm/Spannring (6 ) gelagerte Schraube ist, die in eine Gewindeöffnung (24 ) des Kupplungssegmentes (5 ) geschraubt ist. - Klemmkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnahmeteil (
29 ) durch wenigstens ein Profilteil gebildet ist, das stirnseitig am Klemm/Spannring (6 ) vorgesehen ist. - Klemmkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemm/Spannring (
6 ) das Kupplungssegment (5 ) stirnseitig umgreift. - Klemmkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssegment (
5 ) an seiner einen Stirnseite mit einer Vertiefung (30 ) versehen ist, in die der Profilteil (29 ) des Klemm/Spannringes (6 ) eingreift. - Klemmkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (
30 ) des Kupplungssegmentes (5 ) radial nach innen offen ist. - Klemmkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemm/Spannring (
6 ) durch wenigstens ein Fixierelement (22 ,31 ) auf dem einen drehbaren Teil (1 ) axial gesichert ist. - Klemmkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement durch das Mitnahmeteil (
22 ) gebildet ist. - Klemmkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (
31 ) eine im Klemm/Spannring (6 ) gelagerte Schraube ist, die mit ihrem freien Ende in eine Öffnung (33 ) des einen Kupplungssegmentes (5 ) ragt. - Klemmkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube (
14 ) mit ihrem Kopf (17 ) in einer Vertiefung (18 ) in der äußeren Mantelfläche des Klemm/Spannringes (6 ) liegt. - Klemmkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (
17 ) der Spannschraube (14 ) zwischen einem Boden (20 ) der Vertiefung (18 ) und dem Anschlag (21 ) liegt. - Klemmkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (
21 ) ein die Vertiefung (18 ) quer zur Achse der Spannschraube (14 ) durchsetzender Stift ist.
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