DE1255402B

DE1255402B - Toleranzring

Info

Publication number: DE1255402B
Application number: DEA40118A
Authority: DE
Inventors: Stanley Fearns
Original assignee: George Angus and Co Ltd
Current assignee: George Angus and Co Ltd
Priority date: 1961-11-02
Filing date: 1962-05-02
Publication date: 1967-11-30
Also published as: BE624354A; FR1337146A; GB1036181A; CH396519A

Description

Toleranzring Die Erfindung betrifft einen Toleranzring zur Befestigung von Naben mit runden Bohrungen auf Wellen, Achsen oder Zapfen, bestehend aus einem kreisförmig gebogenen Streifen aus federhartem Blech, aus dem im Mittelfeld senkrecht zur Umfangsrichtung stehende wellenartige Sicken ausgeprägt sind und dessen zu beiden Seiten in axialer Richtung verbleibende Randstreifen glatt ausgeführt sind.
Mit einem solchen Toleranzring können Naben, beispielsweise auf einer Welle, drehfest befestigt werden, ohne daß es zusätzlicher Befestigungsmittel wie Keile, Splinte od. dgl. bedarf. Außerdem hat die Verwendung der Toleranzringe den Vorteil, daß die Bohrungen in den Naben bzw. die Wellendurchmesser nicht mit der sonst erforderlichen hohen Genauigkeit hergestellt werden müssen. Die Toleranzen können wesentlich größer sein.
Um eine drehfeste Verbindung zwischen Nabe und Welle zu erreichen, muß die Nabenbohrung so bemessen werden, daß beim Aufschieben der Nabe, zusammen mit dem Toleranzring auf die Welle, die ausgeprägten Sicken des Ringes federnd verformt werden, d. h. so, daß sie ihre federnden Eigenschaften behalten. Nur dann wird die Pressung zwischen Welle und Nabe aufrechterhalten, d. h. die Kraft, die in Verbindung mit dem Reibungskoeffizienten die Übertragung des erforderlichen Drehmomentes sicherstellt.
Ist die Nabe im Betrieb radial gerichteten Kräften unterworfen, so werden die Sicken des Toleranzringes zusätzlich verformt. Es besteht dann die Gefahr der plastischen Verformung der Sicken, zumindest aber die, daß der zentrische Sitz der Nabe zur Welle nicht gewahrt bleibt. Um dies zu verhindern, ist es bekannt (»Technische Rundschau«, Nr. 39 vom 15. September 1961, Seite 33, Spalte 1, Absatz »Verbindungselemente«, Bild 33), die Welle auf die Breite des Toleranzringes abzudrehen, den Ring in diese Vertiefung zu setzen und dann die Nabe aufzuschieben. Die Tiefe der Abdrehung wird dann so gewählt, daß eine übermäßige Verformung der Sicken oder Wellen nicht eintreten kann. Diese bekannte und in A b b. 1 dargestellte Methode erfordert aber einen zusätzlichen Arbeitsaufwand, der die mit den Toleranzringen erreichbare Ersparnis teilweise zunichte macht.
Bekannt (deutsche Auslegeschrift 1105 669) ist ferner ein hülsenförmiges Spannelement zur Verbindung von Naben mit einer Welle, das über einen Teil seiner Ringe außen und innen verzahnt ist und über den verbleibenden Teil seiner Ringe außen und innen glatte Zentrierflächen aufweist. Die innere glatte Zentrierfläche liegt an der Welle und die äußere an der Nabenbohrung an. Der glatte Teil des Spannelementes dient also ausschließlich zur Zentrierung der Nabe relativ zur Welle, während sich die Zähne des gezahnten Teiles in die Welle bzw. die Nabe eindrücken. Ohne das Vorhandensein des glatten zentrierenden Hülsenteiles wäre wegen der plastischen Verformung von Nabe und Welle eine genau zentrische Lage der Welle relativ zur Nabe nicht gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Toleranzring der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die Verformung der wellenartigen Sikken auch bei Verwendung einer glatten Welle so begrenzt ist, daß eine plastische Verformung vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sickenlosen Randstreifen Verdickungen aufweisen, deren äußerer Durchmesser um den möglichen radialen Federweg der Sicken kleiner ist als der äußere Berührungskreis der Sicken.
Der Durchmesser der Verdickungen ist zwar nur wenig kleiner als die Bohrung der aufzusetzenden Nabe, hat jedoch keine die Nabe zentrierende Wirkung. Die Zentrierung erfolgt vielmehr ausschließlich durch die federnde Anpressung der Sicken an die Bohrungswand. Erst bei einer radialen Verschiebung der Nabe relativ zur Welle kommt die Bohrungswand in Berührung mit dem verdickten Randteil. Da dieser Randteil starr ist, ist eine weitere radiale Versetzung und damit ein weiteres radiales Zusammendrücken der Sicken nicht mehr möglich. Dadurch wird eine weitere radiale Versetzung aufgehalten, bevor eine plastische Verformung der Sicken, die gleichbedeutend mit einer Zerstörung des Toleranzringes wäre, stattgefunden hat.
Die Erfindung bringt gegenüber dem Stand der Technik den Fortschritt, daß ein besonderer Einstich in die Welle und damit ein besonderer Arbeitsgang vermieden wird. Es kann eine glatte Welle verwendet werden, z. B. eine gezogene Welle, auf die der Ring mit dem zu befestigenden Maschinenelement ohne einen vorhergehenden spanabhebenden Bearbeitungsvorgang aufgesetzt werden kann.
Die Verdickung kann aus dem äußeren Teil des Randstreifens bestehen, der dann um 180' nach außen umgelegt ist. Statt aus einem zusammenhängenden Streifen können die Verdickungen auch aus zahnartigen, um l80° nach außen umgelegten Lappen des Randstreifens bestehen. Bei großer Höhe der wellenartigen Sicken können die zahnartigen Lappen des Randstreifens zweimal um 180° umgelegt sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt A b b. 1. die Befestigung eines Maschinenelementes auf einer Welle in an sich bekannter Weise, A b b . 2 die gleiche Befestigung mit einem Toleranzring gemäß der Erfindung und A b b . 3 und 4 zwei Ausführungsformen des Toleranzringes.
Wie A b b. 1 zeigt, soll auf einer Welle 1 ein Maschinenelement beliebiger Art, z. B. eine Riemenscheibe, befestigt werden. Zu diesem Zweck ist aus der Welle 1 eine Ringnut 3 ausgedreht und in diese Nut ein Toleranzring 4 bekannter Ausbildung gesetzt. Er besteht aus einem kreisförmig gebogenen federharten Blech, aus dem Sicken 5 so ausgeprägt sind, daß glatte Randteile 6 verbleiben. Die Sicken haben eine solche Form, daß sie beim Aufschieben des Maschinenelementes 2 auf die Welle zusammengedrückt werden. Jede Sicke drückt dann mit einer bestimmten Kraft auf die Innenwand des Maschinenelementes 2. Diese Kräfte multipliziert mit dem Reibungskoeffizienten ergeben dann die Haftkraft und bestimmen so das übertragbare Drehmoment. Die Tiefe der Nut 3 ist so gewählt, daß die notwendige Verformung der Sicken 5 zustande kommt, aber eine Verformung darüber hinaus verhindert ist.
In A b b . 2 ist das gleiche Maschinenelement 2 auf einer glatten Welle 7 befestigt, und zwar mit Hilfe eines Toleranzringes 8, dessen glatte Enden 9 um 180° nach innen umgelegt sind, d. h. einen verdickten Rand von dem Doppelten der Blechstärke des Ringes bilden. Die umgelegten Teile sind mit 10 bezeichnet. Man braucht jetzt nicht mehr die Nut 3 der A b b. 1.. Der verdickte Rand 9, 10 begrenzt die zulässige Durchfederung der wieder mit 5 bezeichneten Sicken.
Die A b b. 3 zeigt das Umlegen der glatten Ränder 9 des Toleranzringes B. Die Ränder 9 sind zahnartig profiliert, damit die Lappen 10 sich bequem um 180° umlegen lassen. Handelt es sich um Ringe, bei denen die Höhe der Sicken groß ist gegenüber der Wandstärke, so kann nach A b b. 4 verfahren werden, d. h., die glatten und gezahnten Ränder 9 des Toleranzringes 8 können zweimal um 180° gefaltet werden, d. h. zunächst nach innen und darunter und anschließend nach innen und darüber. In A b b . 4 sind die hinzukommenden Teile mit 11 bezeichnet. Man erhält so eine Begrenzung der Durchfederung der Sicken auch bei Ringen mit sehr hohen Sicken.
Die Verdickung der Ränder durch Umlegen der glatten Randteile ist der einfachste Weg, diese zu verstärken. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, beispielsweise können die Ränder der Toleranzringe durch einen zusätzlichen Streifen verdickt werden, wie z. B. durch einen U-förmig gebogenen Streifen, der die Ränder umfaßt. Auch können die Toleranzringe aus besonders profilierten Metallstreifen hergestellt werden, die längs der Randteile stärker sind als längs der mittleren Teile, aus denen die Sikken geformt werden.
Bei einem praktisch ausgeführten Toleranzring aus einem Federbandstahl von 0,4 mm Dicke hatten die Sicken eine Höhe von 1 mm. Die durch einfaches Falten umgelegten Ränder hatten eine Stärke von 0,8 mm, so daß die Verformung der Sicken auf 0,2 mm beschränkt war. Längere Versuche mit oszillierender Belastung des Ringes ergaben keinerlei bleibende Verformung der Sicken, keine Verschlechterung der Haftkraft der Ringe und auch keine Schäden an den gefalteten Rändern.

Claims

Patentansprüche: 1. Toleranzring zur Befestigung von Naben mit runden Bohrungen auf Wellen, Achsen oder Zapfen, bestehend aus einem kreisförmig gebogenen Streifen aus federhartem Blech, aus dem im Mittelfeld senkrecht zur Umfangsrichtung stehende wellenartige Sicken ausgeprägt sind und dessen zu beiden Seiten in axialer Richtung verbleibende Randstreifen glatt ausgeführt sind, d a d u r c h e k e n n z e i c h n e t, daß die sickenlosen Randstreifen (9) Verdickungen (10, 11) aufweisen, deren äußerer Durchmesser um den möglichen radialen Federweg der Sicken (8) kleiner ist als der äußere Berührungskreis der Sicken (8).
2. Toleranzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (10) aus dem äußeren Teil des Randstreifens (9) besteht, der um 180° nach außen umgelegt ist.
3. Toleranzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (10) aus zahnartigen Lappen des Radstreifens (9) besteht, die um 180° nach außen umgelegt sind.
4. Toleranzring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zahnartigen Lappen des Randstreifens (9) zweimal um 180° umgelegt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1105 669; »Technische Rundschau«, Nr. 39, 1961, S. 33.