-
Kraftschlüssige Nabenbefestigung Die Erfindung bezieht sich auf eine
kraftschlüssige Nabenbefestigung mit mehreren in einem Ringraum zwischen einer Welle
und einer Nabe in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten, federverbundenen
Klemmhebeln, die zur Drehmomentübertragung in beiden Richtungen jeweils abwechselnd
in entgegengesetzten Richtungen gegenüber dem Radius in Umfangsrichtung geneigt
sind.
-
Es sind Verbindungen zwischen Wellen und Naben bekannt, bei denen
in einem Ringraum eine Anzahl von Klemmkörpern angeordnet ist. Hierbei handelt es
sich meist um ein- und ausrückbare Wellenkupplungen in Form sogenannter Freiläufe,
die immer nur in einer Richtung wirksam werden können. Es ist auch bekannt, zwei
solcher Freiläufe in entgegengesetztem Sinn in einem Gehäuse anzuordnen, welches
axial verschiebbar ist, um wahlweise entweder die eine oder die andere der beiden
Kupplungen arbeiten zu lassen.
-
Es ist weiterhin eine Blockiervorrichtung bekannt, bei der in entgegengesetzten
Richtungen geneigte Klemmkörper dazu dienen, einen drehbaren Teil gegenüber einem
feststehenden Gehäuseteil zu blockieren. Die Abstützung der Klemmkörper erfolgt
hierbei durch eine formschlüssige Aufnahme in der Welle und eine kraftschlüssige
Abstützung in der Bohrung des nabenartigen Gehäuseteils. Zwischen die Klemmkörper
greifen Anschläge oder Klauen ein, die zur Blockierung oder zum Lösen dienen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirtschaftliche
Verbindung mit Klemmhebeln zwischen einem treibenden Teil, wie z. B. einer Welle,
und einem getriebenen Teil, wie z. B. einer Nabe, zur ständigen Drehmomentübertragung
zu schaffen.
-
Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, daß Klemmhebel,
die bisher nur für zeitweilig wirksam werdende Wellenkupplungen, wie Freiläufe,
verwendet werden, auch zur Herstellung einer ständigen drehmomentübertragenden Verbindung
dienen können. Nach der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Klemmhebel in an
sich bekannter Weise mit ihren Enden ständig an der inneren und äußeren Begrenzungsfläche
des Ringraumes in Klemmstellung anliegen und abwechselnd jeweils eine Feder mit
beiden Enden außerhalb und die nächste Feder mit beiden Enden innerhalb eines den
Ringraum der Höhe nach halbierenden Kreises liegend an benachbarten Klemmhebeln
abgestützt sind.
-
Eine solche aus Klemmhebeln und zwischengeschalteten Federn gebildete
kettenförmige Anordnung stellt ein einfaches Element dar. welches ohne jeglichen
besonderen Aufwand in seine Arbeitslage zwischen Welle und Nabe eingesetzt werden
kann. Zusätzliche Vorrichtungen zur Aufbringung der Schließkraft sind nicht erforderlich.
Bei der Erfindung wird für die Bearbeitung von Welle und Nabe nur ein Fertigungsverfahren
benötigt, z. B. Drehen. Welle und Nabe werden nicht geschwächt und gewährleisten
einen homogenen Kraftfluß. Die Fertigungsgenauigkeit kann relativ klein sein. Es
ist sogar möglich, ohne besondere spanende Vorbereitung eine sichere Verbindung
von kraftübertragenden Nabenteilen mit der Welle zu erreichen, was z. B. bei langen
glatten Wellen, wie sie etwa im Textilmaschinenbau angewendet werden, und bei sogenannten
Triebwerkswellen einen außerordentlichen Vorteil darstellt.
-
Darüber hinaus ist es möglich, daß außer einer kraftschlüssigen Drehmomentübertragung
in beiden Drehrichtungen bei Bedarf auch eine axiale Verschiebung stattfinden kann.
Falls erforderlich, kann hierzu der Schrägstellungswinkel der Klemmhebel und deren
Anfederung an die Ringflächen von Nabe und Welle bzw. die Ausbildung der Klemmhebel
den jeweiligen Gleitverhältnissen in axialer Richtung entsprechend angemessen oder
angepaßt werden.
-
Die Verbindung kann in weiterer Ausgestaltung eine oder mehrere Reihen
von hintereinander angeordneten Klemmhebeln enthalten.
-
In besonders praktischer Ausführung ist die aus Klemmhebeln mit zwischengeschalteten
Federn bestehende Reihe eine von einem Stück beliebiger Länge abtrennbare Gebrauchslänge.
Dies ist für die Verwendung im Betrieb von großem Vorteil.
-
Die aus Klemmhebeln und Federn bestehende Reihe kann zur Bildung einer
Einbaueinheit auch mit einer Fassung versehen sein. Damit ergibt sich in zweckmäßiger
Weise ein vorgefertigter Einsatz, der sich dann in den betreffenden Ringraum zwischen
Nabe und Welle einfügen läßt. Die Fassung kann
unter Verwendung
von Bandmaterial gebildet sein, insbesondere Stahlband, Die Klemmhebelreihe kann
beispielsweise innen und außen von einem solchen Band eingefaßt sein.
-
Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen.
Es zeigt F i g. 1. eine Ausführung einer Klemmhebelkette in nicht eingebautem Zustand
(Ruhelage), F i g. 2 die Klemmhebelkette nach F i g. 1 auseinandergezogener Lage,
F i g. 3 die Klemmhebelkette nach F i g. 1 in eingebautem Zustand und F i g. 4 einen
Längsschnitt durch eine Wellen-Naben-Verbindung, bei dem der oberhalb der Mittellinie
liegende Teil dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 mit axialer Verschiebemöglichkeit
entspricht und der unterhalb der Mittellinie liegende 'feil eine Ausführung mit
formschlüssiger Axialsicherung erkennen läßt.
-
In F i g. 1 ist eine kettenförmige Anordnung von Klemmhebeln 1 in
Form von Platten dargestellt, die wechselseitig mit Federn 2, insbesondere Zugfedern,
verbunden sind. An Stelle der Zugfedern können auch andere elastische Verbindungsglieder
verwendet werden, z. B. anvulkanisierte elastische Gummiglieder. Bei der Ausführung
nach F i g. 1 handelt es sich um eine endliche Kette 3, die in beliebiger Länge
herstellbar ist und von der die für den Bedarfsfall erforderliche Länge abgetrennt
wird.
-
Die plattenförmigen Klemmhebel 1 liegen in der Kette 3 im Ausgangszustand
gemäß F i g. 1 parallel zueinander. Die Federn 2 sind in Längsrichtung der Kette
3 abwechselnd relativ zur Mitte der Klemmhebel 1 nach der einen und der anderen
Seite hin versetzt angeordnet. Wird nun auf die Kette 3 beispielsweise eine Zugkraft
ausgeübt, so wirkt infolge der versetzten Anordnung der Federn 2 auf die Klemmhebel
1 ein Drehmoment, welches die Klemmhebel mit wechselndem Neigungssinn schräg stellt,
wie dies in F i g. 2 veranschaulicht ist. Hat die Kette 3 in ihrem Ausgangszustand
gemäß F i g. 1 eine Höhe, die gleich der Höhe der Klemmhebel ist, so verringert
sich die Höhe der Kette 3, sobald sich die Klemmhebel 1 infolge der Auswirkung einer
Zugkraft entsprechend F i g. 2 schräg stellen. Die Höhe wird bis zu einem Grenzwert
um so kleiner, je größer die Zugkraft wird.
-
Zur Herstellung der kraftschlüssigen Drehmomentverbindung zwischen
einer Welle 4 und einer Nabe 5 (F i g. 3) wird die entsprechend F i g. 2 gespannte
Kette 3 in den Ringraum 6 eingelegt, der sich zwischen Welle und Nabe befindet.
Die Kette 3 ist dabei so weit gespannt, daß ihre Höhe kleiner ist als die Höhe des
Ringraumes 6, d. h. als der Abstand zwischen der Nabenringfläche 9 und der Wellenringfläche
10. Die Höhe des Ringraumes 6 ist wiederum um ein bestimmtes Maß kleiner
als die Höhe der Kette 3 im Ausgangszustand entsprechend F i g. 1.. Beim Entspannen
der in den Ringraum eingelegten Kette 3 versucht diese ihren Ausgangszustand einzunehmen.
Durch die geringere Höhe des Rind raumes 6 kann sich jedoch die Kette 3 nur
so weit entspannen, bis die Enden 7 und 8 der Klemmhebel 1 an der Nabenringfläche
9 und an der Wellenringfläche 10 zur Anlage kommen. Die Klemmhebel 1 nehmen dadurch
in ihrer Aufeinanderfolge in Umfangsrichtung des Ringraumes 6 eine abwechselnde
Schrägstellung gegenüber dem Radius ein. Die Federn gewährleisten dabei, daß alle
Enden 7 und 8 aller Klemmhebel 1 an den Dingflächen 9 bzw. 10 anliegen.
-
Die Höhendifferenz zwischen der Höhe des Ringraumes 6 und der Höhe
der Klemmhebel 1 ist so bemessen, daß der Schrägstellungswinkel teer Klemmhebel
kleiner ist als der maxireale Selbsthemmung3-winkel, der sich auf Grund des Reibungskoeffizienten
ergibt, welcher die Reibung zwischen den Enden 7 und der Ringfläche 9 bzw. den Enden
8 und der Ringfläche 10 bestimmt.
-
Erhält z. B. die Nabe 5 gegenüber der Welle 4 ein Drehmoment entgegen
dem Uhrzeigersinn, so wird dieses Drehmoment durch alle nach rechts geneigten Klemmhebel
1 auf die Welle 4 übertragen. Sinngemäß übertragen die nach links geneigten Klemrnhebell
ein im Uhrzeigersinn drehendes Moment der Nabe 5. Die in den Ringraum
6 eingelegte Kette 3 hat eine endliche Länge, die so bemessen ist,
daß die an den Enden der Kette befindlichen Klemmhebel 11 und 12
in
montiertem Zustand möglichst nahe beieinander liegen.
-
Durch die Wirkungsweise der Klemmhebel 1 bedingt, spielen die
Durchmesserbeträge der Ringfläche 9 und 10 weniger eine Rolle. Maßgebend ist lediglich
die Durchmesserdifferenz bzw, die Höhe des Ringraumes 6. Damit wird es möglich,
ein und dieselbe Ausführung der Kette 3 innerhalb eines relativ großen Durchmesserbereiches
anzuwenden.
-
F i g. 4 veranschaulicht zwei verschiedene Ausführungen zur Drehmomentübertragung
zwischen einer Welle und einer Nabe im Längsschnitt. Der oberhalb der Mittellinie
liegende Teil der F i g. 4 zeigt die Anwendung der Klemmhebelkette zur Drehmomentübertragung
ohne formschlüssige axiale Sicherung der Nabe 5. Es sind hierbei zwei Reihen von
Ketten 3 in beiderseitigen Ausdrehungen 13 der Nabe angeordnet und in ihrer Lage
gegenüber der Nabe durch in Nuten derselben eingesetzte Spreng- und Sicherungsringe
14 festgelegt. Diese Ausführung erlaubt eine axiale Verschiebung der Nabe 5 auf
der Welle 4,
wenn zwischen Nabe und Welle kein Drehmoment wirksam ist.
-
Die untere Hälfte der F i g. 4 gibt das Ausführungsbeispiel einer
kraftschlüssigen Drehmomentübertragung mit formschlüssiger axialer Sicherung zwischen
Welle und Nabe wieder. Die Nabo 5' ist auf der Welle 4' mit der Zylinderfläche 15
zentriert. Zwischen abgesetzten Wellenringflächen 16 und ausgedrehten Nabenringflächen
17 sitzen zwei Reihen von Ketten 3', die in ihrem Aufbau der Kette nach F i g. 1
entsprechen. Die Axialsicherung erfolgt über die in Ringnuten 18 der Welle
4' eingesetztere Sicherungsringe 19, die jeweils außen an den Seiten der
Ketten 3' anliegen.
-
Bei weiteren, nicht besonders dargestellten Ausführungen der Erfindung
ist die Klennnhebelkette mit einer Fassung versehen, insbesondere mit einer aus
Stahlband ,gebildeten Fassung.
-
Die Kette kann dabei außen und innen von je einem offene oder geschlossene
Ringform aufweisenden Band umgeben sein. Diese Bänder liegen bei der Ausführung
nach F i g. 3 zwischen den Enden der Klemmhebel 1 und den Ringflächen 9 und 10 von
Welle und Nabe. Bei geschlossener Form des ringförmigen, vorgefertigten Einsatzes
ist dessen Größe auf die jeweilige Größe des Einbaudurchmessers abgestimmt. Bei
der offenen Form ist hinsichtlich des Durchmessers ein größerer Spielraum möglich.
Im
Betrieb wirken die Klemmhebel über die Bänder auf Welle und Nabe.
Das Band kann sich entsprechend anpassen oder einstellen, z. B. eine Streckung in
Vieleckform erfahren. Es ist auch möglich, das Band an zwischen den einzelnen Klemmhebeln
liegenden Stellen jeweils mit senkrecht zur Umfangsrichtung verlaufenden Einbuchtungen
oder Windungen zu versehen.
-
Eine andere Ausführung besteht darin, daß auf einer oder beiden Seiten
der Kette eine die Kanten der Klemmhebel umgreifende Einfassung vorgesehen ist.
Die Klemmhebel können dabei auch an ihren oberen und unteren Enden jeweils über
die seitliche Einfassung in Höhenrichtung vorstehende mittlere Teile aufweisen,
die dann also unmittelbar an den Ringflächen von Welle und Nabe anliegen, während
seitliche, abgesetzte Flächenteile an den oberen und unteren Enden der Klemmhebel
von der Einfassung überdeckt sind. Die Einfassung, die dabei im Querschnitt beispielsweise
winkelförmig ist, kann auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen.
-
Die Fassung der Kette zur Bildung einer Einbaueinheit kann auch durch
einen oder mehrere ringförmige Teile erfolgen, die von innerhalb der Enden der Klemmhebel
in diesen vorgesehenen Ausnehmungen derart aufgenommen sind, daß die Kette in ihrer
kreisförmigen Grundform ;gehalten wird, die Klemmhebel sich jedoch in der erforderlichen
Weise an die Ringflächen von Welle und Nabe anlegen können.