DE19939729C2

DE19939729C2 - Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE19939729C2
Application number: DE1999139729
Authority: DE
Inventors: Harald Hersel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-21
Filing date: 1999-08-21
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2019-08-22
Also published as: DE19939729A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (1), mit einer ersten und mit einer zweiten Welle (2, 9), die auf einer gemeinsamen Achse (8) gelegen mit ihren Endabschnitten (3, 10) durch wenigstens ein Verbindungsmittel (17) verbunden sind, welches durch verspannbare konische Ringe (19) gestaltet ist und wobei die erste Welle (2) an ihrem Endabschnitt (3) einen auf der gemeinsamen Achse (8) gelegenen Hohlraum (4) aufweist, in dem der Endabschnitt (10) der zweiten Welle (9) eingefügt und über das wenigstens eine von außen auf den Endabschnitt (3) der ersten Welle (2) aufsetzbare Verbindungsmittel (17) mit der zweiten Welle (9) verspannt ist. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Endabschnitt (10) der zweiten Welle (9) zumindest ein weiteres Verbindungsmittel (18) trägt, das zum weiteren Verspannen der zweiten Welle (9) mit der ersten Welle (2) bestimmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, mit einer ersten und mit ei ner zweiten Welle, die auf einer gemeinsamen Achse gelegen mit ihren Endabschnitten durch wenigstens ein Verbindungsmittel verbunden sind, welches durch verspannbare konische Ringe gestaltet ist und wobei die erste Welle an ihrem Endabschnitt einen auf der gemeinsamen Achse gelegenen Hohlraum aufweist, in dem der Endabschnitt der zweiten Welle eingefügt und über das wenigstens eine von außen auf den Endabschnitt der ersten Welle aufsetzbare Verbindungsmittel mit der zweiten Welle verspannt ist.

Es ist bekannt, Maschinenelemente der Antriebstechnik mit Hilfe von Ver bindungsmitteln, die als axial ineinandergreifende konische Ringe gestaltet sind, zu verbinden. Solche Verbindungsmittel sind in Fachkreisen z. B. unter der Bezeichnung "Schrumpfscheiben" oder Spannelemente" bekannt. Her steller dieser Verbindungsmittel ist beispielsweise die Firma RINGFEDER GMBH in D-47807 Krefeld, in deren Prospekten S. 112.1. 31.12.96 und S. 044.3 31.4 verschiedenste Ausführungsbeispiele aufgeführt sind. Im zuerst genannten Prospekt wird in einem in Bild 14 gezeigten Ausführungs beispiel vorgeschlagen, den Endabschnitt einer ersten Welle mit einem zentrisch angeordneten, stirnseitig zugänglichen Hohlraum auszustatten und in diesen Hohlraum den Endabschnitt einer auf gleicher Achse befindlichen zweiten Welle paßgenau einzufügen, wobei eine von außen auf den Endabschnitt der ersten Welle aufgesetzte und verspannte Schrumpfscheibe für einen festen und sicheren Zusammenhalt der so geschaffenen Antriebsanordnung sorgt. Die Ausführungsbeispiele im zweiten genannten Prospekt befassen sich mit der Befestigung von Maschinenelementen auf einer Welle, wobei diese Ma schinenelemente beispielsweise als Zahnräder, Laufscheiben und derglei chen gestaltet sein können. Das aufzusetzende Maschinenelement weist da bei eine zentrisch angeordnete Vertiefung auf, in welche wenigstens ein auf der Welle aufgesetztes Spannelement eingefügt und mit der Welle und dem Maschinenelement verspannt ist.

Die in den eben genannten Prospekten gezeigten und allgemein gehaltenen Ausführungsbeispiele haben in der Praxis zu technischen Ausführungen geführt, die unter anderem auch in der Patentliteratur Eingang gefunden haben. So beschreibt zum Beispiel das deutsche Gebrauchsmuster G 81 19 722.5 eine Anordnung zur Ankopplung einer Hohlwelle an eine Vollwelle, deren Wellenende mittels einer Konusspannverbindung reibschlüssig mit der Hohlwelle verbunden ist, wobei eine Kupplungshülse vorgesehen ist, die am einen Ende in die Hohlwelle passt und von innen mittels der Konus spannverbindung mit der Hohlwelle verspannt ist und mit dem anderen En de das Wellenende der Vollwelle außen umgreift und mittels einer weiteren Konusspannverbindung von außen mit dem Wellenende der Vollwelle ebenfalls verspannt ist. Die hier vorgeschlagene Anordnung benötigt als weiteres zusätzliches Teil eine relativ aufwendig gestaltete Kupplungshülse.

Das deutsche Gebrauchsmuster GM 77 18 439 schlägt eine kraftschlüssige, lösbare Nabenbefestigungsvorrichtung für eine Radscheibe vor, die auf das Ende einer Welle aufgesetzt ist und zu diesem Zwecke einen dass Wellen ende umfassenden Nabenansatz aufweist. Auf dem Nabenansatz befindet sich ein Stauchring, auf den zwei Spannscheiben aufgesetzt sind, die sich durch Schrauben verspannen lassen mit der Wirkung, dass der doppelkoni sche Stauchring gegen den Nabenansatz gepresst wird und so die Radschei be auf der Welle sichert. Eine derartige Ausgestaltung ist auch in einem der beiden eingangs genannten Prospekte gezeigt.

Mit dem Aufsetzen eines eine Nabe aufweisenden Teiles auf das Ende einer Welle beschäftigt sich auch das deutsche Gebrauchsmuster 17 88 710. Die ses Gebrauchsmuster bezieht sich auf Druckflansche in Verbindung mit aus Bandstahl gerollten geschlossenen Druck-, Zwischen- und Endbuchsen zur axialen Beaufschlagung und Distanzierung von Ringfeder-Spannelementen als spielfreie kraftschlüssige Mitnehmerverbindung von Naben aller Art mit einer Welle, wobei vorgeschlagen wird, dass zur axialen Beaufschlagung der Ringfeder-Spannelemente der für die naben- und wellenseitige Ver spannung bestimmte Druckflansch durch eine glatte Scheibe mit am Um fang angeordneten Bohrungen zur Aufnahme von Spannschrauben gebildet ist, mit deren Hilfe der Druckflansch an die Stirnseite einer Nabe an schraubbar ist und gegen die aus Federstahl gerollten Druck-, Zwischen- und Endbuchsen gepresst wird, so dass eine Verspannung der Ringfeder- Spannelemente mit der Nabe und der Welle aufgebaut wird.

Das Wirtschaftspatent DD 276 607 A3 der Deutschen Demokratischen Re publik beschreibt eine Vorrichtung zur bewegungsfreien lösbaren Verbin dung zwischen einer Hohlwelle und einer eingesteckten Maschinenwelle, mit zwei Kegelpaaren zur Herstellung der Verbindung zwischen der Hohl- und der Maschinenwelle, wobei vorgeschlagen wird, dass sich an einer Seite der Hohlwelle zwei Endstücke befinden und eines der Endstücke an der Stirnseite der Hohlwelle und das andere Endstück an der Stirnseite des Innenkegels angeordnet ist und wobei beide Endstücke über Schrauben un abhängig verstellbar mit der Einsteckwelle verbunden sind. Auch dieses Ausführungsbeispiel beschäftigt sich mit dem Befestigen eines hohlwel lenartigen Teiles auf dem Endabschnitt einer Welle, wobei das hohlwel lenartige Teil nicht in Längsrichtung der Welle über diese hinaus weiterge führt ist. Die Endstücke bilden dabei den Abschluss der Vorrichtung.

Schließlich beschreibt die US 2,956,826 eine Kupplungseinrichtung, die zum lösbaren Befestigen eines mit einer Nabe ausgestatteten Teiles auf dem abgesetzten Ende einer Welle bestimmt ist. Ähnlich wie beim Ausführungs beispiel des vorab genannten Gebrauchsmusters 17 88 710 befinden sich auch hier zwischen dem abgesetzten Ende der Welle und der Nabe eine An zahl konischer Spannelemente und zwei Spannringe, wobei am äußeren der beiden Spannringe eine auf einem Gewindezapfen der Welle aufgeschraubte Mutter anliegt und durch Anziehen gegen den äußeren Spannring gepresst wird. Auch dieses Ausführungsbeispiel beschäftigt sich lediglich mit dem Aufsetzen eines mit einer Nabe ausgestatteten Teiles auf das Ende einer Welle.

Ausgehend vom geschilderten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß diese insbesondere in der Lage ist, große, quer zur Längsachse der ersten oder quer zur Längsachse der zweiten Welle wir kende Kräfte, beispielsweise Kippkräfte, schadlos aufzunehmen. Die zu schaffende Antriebsanordnung soll dabei nach außen nicht aufbauen und zudem kostengünstig herstellbar sein.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der Endabschnitt der zweiten Welle zumindest ein weiteres Verbindungsmittel trägt, das zum Verspannen der zweiten Welle mit der ersten Welle bestimmt ist.

Dadurch daß die weitere Verspannung von erster und zweiter Welle inner halb der ersten Welle erfolgt, wird nicht nur die Bauweise der so geschaffe nen Antriebsanordnung klein und damit auch die Herstellkosten gering ge halten, sondern durch die weitere Verspannung, die in einem Abstand zur ersten Verspannung erfolgt, ist die Antriebsanordnung in der Lage, auch große Kippkräfte aufzunehmen. Nach außen sehr stark aufbauende Fest kupplungen, die bisher für solche Verbindungen erforderlich waren, können nunmehr entfallen. Dieser Vorteil macht sich besonders dann bemerkbar, wenn es erforderlich ist Wellen mit großem Durchmesser zu verbinden. Antriebsanordnungen dieser Art sind etwa in der Wasserkrafttechnik üblich, wo es zum Beispiel gilt, eine ein großes Wasserrad tragende Welle mit einer weiteren Welle zu verbinden, die beispielsweise zu einem Generator führt. Dieses Beispiel soll jedoch nicht dazu verleiten, die Anwendung der erfin derischen Antriebsanordnung nur im Bereich der Wasserkrafttechnik oder des Schwermaschinenbaues zu suchen. Die erfinderische Idee läßt sich auch in kleineren Dimensionen verwirklichen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Antriebsanordnung 1 mit einem Teil und einem Endabschnitt 3 einer ersten Welle 2 sowie mit einem Teil und einem End abschnitt 10 einer zweiten Welle 9, die auf einer gemeinsamen Achse 8 angeordnet sind. Die erste Welle 2 weist an ihrem Endabschnitt 3 einen stirn seitig zugänglichen Hohlraum 4 auf, der ebenfalls auf der gemeinsamen Achse 8 angeordnet ist. Der Hohlraum 4 besitzt im Beispiel einen ersten zylindrischen Abschnitt 5, an den sich nach innen weiterführend ein bei spielsweise kegelstumpfförmiger Abschnitt 6 anschließt, dem schließlich ein zweiter zylindrischer Abschnitt 7 folgt, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des ersten Abschnittes 5. Im Hohlraum 4 befindet sich der Endabschnitt 10 der zweiten Welle 9. Der Endabschnitt 10 weist einen zylindrischen Abschnitt 11 auf, der paßgenau in den zylindrischen Ab schnitt 5 des Hohlraumes 4 eingefügt ist. Dem Abschnitt 11 folgt nach in nen ein beispielsweise kegelstumpfförmiger Abschnitt 12, der mit großem Spiel den kegelstumpfförmigen Abschnitt 6 des Hohlraumes 4 durchdringt. Dem Abschnitt 12 folgt ein weiterer zylindrischer Abschnitt 13, dessen Au ßendurchmesser nicht nur kleiner ist als der Innendurchmesser des zweiten zylindrischen Abschnittes 7 des Hohlraumes 4, sondern der auch gegenüber dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 12 so abgesetzt ist, daß ein Bund 15 gebildet ist. Am Ende 4' des Hohlraumes 4 ist in den zylindrischen Ab schnitt 7 des Hohlraumes 4 ein Distanzring 16 paßgenau eingefügt, der sich am Ende 4' des Hohlraumes 4 abstützt. Der Innendurchmesser des Distanz ringes 16 ist bevorzugt geringfügig größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnittes 13 der zweiten Welle 9, wobei der zylindrische Abschnitt 13 in einem Abstand A vor dem Ende 4' des Hohlraumes 4 endet. Zwischen dem zylindrischen Abschnitt 13 und dem zylindrischen Abschnitt 7 ist somit ein ringförmiger Raum 14 gebildet, in dem wenigstens ein durch zwei axial ineinandergreifende, verspannbare konische Ringe 19 gebildetes Verbindungsmittel 18 eingefügt ist, das durch die bekannten Spannelemente der eingangs genannten Firma gebildet sein kann. Dabei stützt sich der in nere konische Ring 19 des Verbindungsmittels 18 in axialer Richtung am Bund 15 und der äußere konische Ring 19 des Verbindungsmittels 18 in ebenfalls axialer Richtung am Distanzring 16 ab. Von außen ist auf den Endabschnitt 3 der ersten Welle 2 wenigstens ein durch drei konische Ringe 19 gebildetes Verbindungsmittel 17 aufgesetzt, das durch die bekannten Schrumpfscheiben ebenfalls dieser Firma gestaltet sein kann.

Beim Zusammenbau der Antriebsanordnung 1 wird der Endabschnitt 10 der zweiten Welle 9 in den Hohlraum 4 der ersten Welle 2 gedrückt, so daß das wenigstens eine Verbindungsmittel 18 eine Verspannung des zylindrischen Abschnittes 13 der zweiten Welle 9 mit dem zylindrischen Abschnitt 7 bzw. dem Hohlraum 4 der ersten Welle 2 aufbaut. Damit ist auch eine erste Füh rung und Abstützung des Endabschnittes 10 der zweiten Welle 9 im Hohl raum 4 der ersten Welle 2 garantiert. Die weitere paßgenaue Führung und Abstützung erfolgt über die zylindrischen Abschnitte 5 und 11. Um die An triebsanordnung 1 gebrauchstauglich zu machen, werden schließlich die Schraubmittel 20 des als Schrumpfscheibe gestalteten Verbindungsmittels 17 angezogen, so daß zwischen dem Endabschnitt 3 der ersten Welle 2 und dem zylindrischen Abschnitt 11 der zweiten Welle 9 ein Preßsitz aufgebaut wird, der in der Lage ist, große Kräfte aufzunehmen und zu übertragen. Aus der Zeichnung ist es für den Fachmann leicht erkennbar, daß von der vorge schlagenen Antriebsanordnung 1 auch große Kippkräfte schadlos aufge nommen werden können. Der Fachmann erkennt ferner, daß der Zusam menbau der Antriebsanordnung 1 äußerst schnell und unkompliziert durch geführt werden kann. Anstelle der kegelstumpfförmigen Abschnitte 6, 12 können auch anders gestaltete Abschnitte vorgesehen werden, die mit gro ßem Spiel zueinander angeordnet sind. Wird auf einen Distanzring 16 ver zichtet, stützt sich das Verbindungsmittel 18 am Bund 15 und direkt am Ende 4' des Hohlraumes 4 ab.

Claims

1. Antriebsanordnung (1), mit einer ersten und mit einer zweiten Welle (2, 9), die auf einer gemeinsamen Achse (8) gelegen über Endabschnitte (3, 10) durch wenigstens ein Verbindungsmittel (17) verbunden sind, wel ches durch verspannbare konische Ringe (19) gestaltet ist und wobei die erste Welle (2) an ihrem Endabschnitt (3) einen auf der gemeinsamen Achse (8) gelegenen Hohlraum (4) aufweist, in dem der Endabschnitt (10) der zweiten Welle (9) eingefügt und über das wenigstens eine von außen auf den Endabschnitt (3) der ersten Welle (2) aufgesetzte Verbin dungsmittel (17) mit der zweiten Welle (9) verspannt ist, dadurch ge kennzeichnet, dass der Endabschnitt (10) der zweiten Welle (9) zumin dest ein weiteres, durch verspannbare konische Ringe gebildetes Verbin dungsmittel (18) trägt, das zum weiteren Verspannen der zweiten Welle (9) mit der ersten Welle (2) bestimmt ist und dass die zweite Welle (9) in axialer Richtung über das weitere Verbindungsmittel (18) an der ersten Welle (2) abgestützt ist.

2. Antriebsordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (3) der ersten Welle (2) einen ersten zylindrischen Ab schnitt (5) und in einem Abstand zu diesem einen zweiten zylindrischen Abschnitt (7) aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der des ersten Abschnittes (5).

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (10) der zweiten Welle (9) einen ersten zylindrischen Ab schnitt (11) und in einem Abstand zu diesem einen zweiten zylindrischen Abschnitt (13) aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der des ersten Abschnittes (11).

4. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Außendurchmesser des Abschnittes (13) kleiner ist als der Innendurchmesser des Abschnittes (7).

5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen dem Abschnitt (12) und dem Abschnitt (13) ein Bund (15) gebildet ist.

6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass im zylindrischen Abschnitt (7) ein Distanzring (16) einge fügt ist.

7. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das wenigstens eine weitere Verbindungsmittel (18) in dem durch die Abschnitte (7, 13) gebildeten ringförmigen Raum (14) an geordnet ist.

8. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass sich das Verbindungsmittel (18) in axialer Richtung am Bund (15) und am Distanzring (16) oder am Ende (4') des Hohlraumes (4) abstützt.

9. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Abschnitt (11) der zweiten Welle (9) paßgenau in den Abschnitt (5) des Hohlraumes (4) der ersten Welle (2) eingefügt ist.

10. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der zwischen den Abschnitten (5, 7) angeordnete Ab schnitt (6) der ersten Welle (2) und der zwischen den Abschnitten (11, 13) befindliche Abschnitt (12) der zweiten Welle (9) mit großem Spiel zueinander angeordnet sind.