DE2007849C3

DE2007849C3 - Vorrichtung zum kraftschlüssigen Befestigen eines Zahnrades auf einer keillosen Welle

Info

Publication number: DE2007849C3
Application number: DE2007849A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Hahner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-02-20
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1975-07-03
Also published as: SE362290B; NL162862B; DE2007849B2; NL162862C; US3667310A; FR2080365A5; DE2007849A1; NL7102251A; CH532211A

Description

Eine bekannte Vorrichtung (deutsche Auslegeschrift 1 196 907) nach dem Ausgangspunkt der Erfindung ist als Scheibenreibungskupplung ausgebildet, die mittels einer Hilfsreibscheibe und schraubenförmigen Schrägflächen axial einrückbar ist. Dabei ist lose auf der Welle zwischen einem Bund und einer mit einer Schraube festziehbaren Scheibe ein Nabenkörper und eine Gegenscheibe angeordnet; die einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Nabenkörpers und der Gegenscheibe weisen eine oder mehrere ineinandergreifende schraubenförmige Keilflächen auf, die den Nabenkörper an den Bund der Welle anpressen können und entsprechend der Drehrichtung, in der die Mitnahme gefordert ist, geneigt sind. Es können auch, um eine Mitnahme in beiden Drehrichtungen zu bewirken, beidseitig des Nabenkörpers je eine Gegenscheibe mit Keilflächen entsprechender Neigung angeordnet sein. Beim Anlaufen soll die Welle die Gegenscheibe durch Reibung an der Welle und an der Scheibe mitnehmen, während der Nabenkörper durch seine größere Masse und die Trägheit angeschlossener Elemente gehemmt ist. Die dabei auftretende Drehung der Gegenscheibe gegenüber dem Nabenkörper soll die Schrägflächen des Nabenkörpers auf die der Gegenscheibe auflaufen lassen, wodurch sich diese beiden Teile zwischen dem Bund und der Scheibe axial verspannen.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß es von den jeweiligen Reibungsverhältnissen abhängt, ob die an der Scheibe wie an dem Nabenkörper anliegende Gegenscheibe dem Bewegungszustand der Scheibe und der Welle folgt, die mit einer zylindrischen und mit einer ebenen Fläche auf die Gegenscheibe zu wirken suchen, oder ob sie dem Bewegmigszustand des Nabenkörpers folgt, den sie mit Schrägflächen berührt. Folgt die Gegenscheibe dem

ίο Bewegungszustand der Welle und der Scheibe, so tritt die erwünschte Axialverspannung ein, und die Nabe wird von der Welle mitgenommen. Folgt im ungünstigen Falle die Gegenscheibc aber dem Bewegungszustand des Nabenkörpers, so ist eine Axialver-

spannung ausgeschlossen. Eine Kraft, die die Gegenscheibe veranlassen würde, sich fest an die mit der Welle umlaufende Scheibe anzulegen, um von dieser mitgenommen zu werden, ist nicht vorhanden, so daß das Zustandekommen der gewünschten Axialver-

=0 spannung nicht mit Sicherheit zu erwarten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur Erzeugung der Anpressung der Nabe notwendige Bewegung der Schrägflächen gegeneinander eindeutig und sicher hervorzurufen.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung sind die Schrägilächcn als Schraubverbindung zwischen einem Außengewinde der Welle und einer Mutter ausgebildet, ist der Abstand zwischen der mit der Welle verbundenen ebenen Fläche und dem der ebenen Fläche zugekehrten Ende des Gewindes der Welle kleiner als der Abstand der Stirnflächen des Zahnrades, entspricht der Steigungssinn der SdirUgverzahnung bei auf das abtriebsseitige Ende gesehen links drehbarer keilloser Welle der Steigung eines Rechtsgewindes und umgekehrt und ist bei auf das Abtriebsende gesehen links drehbarer keilloser Welle das Gewinde der Schraubverbindung rechtsgängig und umgekehrt.

Zum Befestigen wird das Zahnrad auf die Welle geschoben, bis es an der mit der Welle verbundenen ebenen Fläche anliegt. Dann wird die Mutter von Hand auf das Gewinde der Welle geschraubt, bis sie an dem Zahnrad anliegt. Festziehen und Sichern der Mutter ist nicht nötig; die Anordnung zieht sich während des Anlaufens und der ersten belasteten Umläufe der Welle selbsttätig fest, indem beim Anlaufen der Welle das zunächst zurückbleibende Zahnrad durch Reibung die Mutter festhält und die Welle sich in die Mutter hineinschraubt, wobei sie das Zahnrad axial festklemmt. Hat das Zahnrad ein Drehmoment zu übertragen, das größer ist als der Einklemmung des Zahnrades entspricht, so gleitet das Zahnrad auf der Welle, die Welle schraubt sich wiederum in die von dem Zahnrad durch Reibschluß festgehaltene Mutter und zieht das Zahnrad noch fester, bis dieses auch das erhöhte Drehmoment überträgt.

Die mit der beschriebenen Anordnung erzielbaren Vorteile fallen besonders bei Kraftwerkzeugen ins Gewicht. Diese in der Hand des Benützenden liegen-

den Maschinen sind naturgemäß besonders empfindlich gegen Schwingungen, die z. B. von einer auch nur sehr kleinen Verbiegung der Welle des schnellau fenden Antriebsmotors ausgehen. Solche Verbingungen können als Folge des Aufpressens eines Zahnrades auf die Motorwelle entstehen, sie können auch durch das einseitige Einfräsen einer Keilnut verursacht sein. Auf eine Welle aufgepreßte Zahnräder bedingen mehrteilige Gehäusebauarten; solche Gehäuse

sind teurer, größer und damit unhandlicher und schwerer, was wiederum erhebliche Nachteile für ein Kraftwerkzeug mit sich bringt. Alle diese Nachteile werden durch die beschriebene Vorrichtung vermieden.

Das Lösungsprinzip des Axialverspannens durch Krafischluß und gegenläufige Schrägflächen ist bei einer Nachstellvorrichtung für Gelenkverbindungen bekannt geworden (USA.-Paienlsdiriit 3 410 5S7). Im inneren der Kapsel ruht der Gelenkkopf in einer entsprechend ausgebildeten Gegenflächc eines Gewindestopfens. Die Kapsel isl durch einen Deckel verschlossen; zwischen diesem und einer Stufe der Kapselwand ist ein Ring mit Innengewinde eingespannt, der mit dem Außengewinde des Gewindestopfens zusammenarbeitet. Ein abgebogener Draht steckt mit einem Ende etwa radial in dem Gewindestopfen, während er sich mit dem anderen Ende in dem Innengewinde des Ringes abstützt. Der Draht erlaubt durch seine Formgebung dem Gewindcslopfen nur das Drehen in dem Sinne, daß er sich gegen den Gelenkkopf hin bewegt. Zur Erhöhung der Reibung zwischen den Flächen am Gewindeslopfen und am Gelenkkopf ist in eine Fläche eine Ringnut eingeformt, in der z. B. ein O-Ring aus einem Werkstoff erhöhter Reibungszahl liegt. Diese für die Gelenkkopfverbindungcn bei den gelenkten Rädern von Kraftfahrzeugen entwickelte Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Der Gelenkkopf macht gegenüber der Kapsel drehende und schiebende Bewegungen. Dabei stützt er sich immer wieder gegen den Gewindestopfen und übt auf diesen bei Drehbewegungen ein Moment aus.

Durch den O-Ring ist die Reibung zwischen dem Gelenkkopf und dem Gcwindesiopfen größer als zwischen dem Außengewinde des Gewindestopfens und dem Innengewinde des Ringes. Der Gewindestopfen kann den Drehbewegungen des Gelenkkopfcs wegen des Drahtes nur in einer Richtung folgen und zieht sich nach und nach gegen den Gelenkkopf, diesen dabei an die Gegenfläche drängend. Wenn durch Verschleiß des Gelenkkopfes und/oder der an ihm anliegenden Gegenfläche und/oder des Gewindestopfens der Gelenkkopf Spiel bekommt, stellt sich der Stopfen selbsttätig nach.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei Kegelrädern kann ein auf die Kegelspitze gerichteter Axialschub aus der Verzahnung bekanntlich nur durch gebogene Zähne erreicht werden (Zirpke, Zahnräder, Fachbuchverlag Leipzig 1960, S. 270 und 271). Einzelheiten sind nachstehend an Hand ein-js in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein auf einer keilloseti Welle befestigtes erstes Kegelrad und das Kegelrad in Eingriff mit einem zweiten Kegelrad,

F i g. 2 sinnbildlich die Richtung der Bogenverzahnung der beiden Kegelräder der F i g. 1.

Im folgenden ist mit »antriebsseitig« die Richtung zu der das erste Kegelrad tragenden keillosen Welle, mit »abtriebsseitig« die entgegengesetzte Richtung; mit »unten« die Richtung zu der das zweite Kegelrad tragenden zweiten Welle hin, mit »oben« die entgegengesetzte Richtung bezeichnet.

Eine keillose Welle 1 ist mit einer Schulter 2 gegen einen zylindrischen Bereich 3 kleineren Durchmessers der Welle abgesetzt. Auf den zylindrischen Bereich 3 der Welle ist der Innenring 4 eines Kugellagers 5 aufgezogen, dessen Außenring 6 in einem Gehäuse 7 aufgenommen ist. Abtriebsseitig vor dem zylindrischen Abschnitt 3 ist die Welle auf einen Abschnitte wiederum kleineren Durchmessers abgesetzt, auf den ein erstes Kegelrad 9 mit seiner Nabe 10 drehbar und verschiebbai aufgeschoben ist. Abtriebsseitig vor dem Abschnitte endet die Welle 1

ίο mit einem achsgleichen Zapfen 11, auf den ein Rechtsgewinde 12 aufgeschnitten ist. Auf das Gewinde 12 ist eine Mutter 13 aufgeschraubt, die eine antriebsseitig zur Achse senkrechte Stirnfläche 20 hat. In dem Gehäuse 7 ist rechtwinklig zu der keillosen Welle eine zweite Welle 14 gelagert, auf der in beliebiger Weise ein zweites Kegelrad 15 drehfest angeordnet ist. Das zweite Kegelrad 15 greift in das erste Kegelrad 9. Beide Kegelräder sind bogenverzahnt. Die Zähne des ersten Kegelrades 9 sind zum wachsenden Durchmesser hin im Uhrzeigersinn gekrümmt, die Zähne des zweiten Kegelrades 15 zum wachsenden Durchmesser hin gegen den L'hrzeigcrsinn.

Die Nabe 10 des ersten Kegelrades 9 hat eine antriebseitige Stirnfläche 16 und eine abtriebseitige Stirnfläche 17. Der Innenring 4 des Kugellagers 5 hat eine antriebscitige Stirnfläche 18 und eine abtriebseitige Stirnfläche 19. Das Kugellager 5 liegt mit der antriebseitigen Stirnfläche 18 seines Innenringes an der abtriebseitigen Schulter 2 der keilloscn Welle 1 an. Der Innenring 4 des Kugellagers 5 steht abtriebseitig über den Abschnitt 3 der Welle 1 vor. Der Abstand zwischen der abtriebseitigen Stirnfläche 19 des Kugellagerinnenrings 4 und dem dem Abschnitt 8 der Welle 1 zugekehrten Ende des Gewindeabschnitts 11 ist kleiner als der Abstand der Stirnflächen 16 und 17 der Nabe 10 des ersten Kegelrades 9. Die Mutter 13 kann daher mit ihrer Stirnfläche 20 gegen die Nabe 10 des Zahnrades 9 angezogen werden und die Nabe 10 über den Kugellagerinnenring 4 gegen die Schulter 2 der Welle 1 verspannen.

Beim Zusammenbau der Vorrichtung wird nach dem Einbau der keillosen Welle 1 mittels des Kugellagers 5 in das Gehäuse 7 das erste Kegelrad 9 von Hand auf den zylindrischen Bereich 8 der Welle 1 geschoben. Dann wird die Mutter 13 von Hand auf das Gewinde 12 des Wellenzapfens 11 geschraubt, bis die Mutter 13 an der abtriebseitigen Stirnseite 17 des ersten Kegelrades 9, dieses mit seiner antriebseitigen

Stirnfläche 16 an der abtriebseitigen Stirnfläche 19 des Kugellagerinnenringes 4 und dieser mit seiner antriebseitigen Stirnfläche 18 an der Schulter 2 der Welle 1 anliegt. Dann wird die zweite Welle 14 mit dem zweiten Kegelrad 15 in das Gehäuse 7 eingebaut und das Gehäuse verschlossen.

Bei den ersten belasteten Umläufen der zweiten Welle 14 wird durch die Kreisbogenverzahnung der Kegelräder das erste Kegelrad 9 abtriebseitig gegen die Mutter 13 gezogen. Die Reibung zwischen dem

ersten Kegelrad und der Mutter in Verbindung mit dem zwischen der keillosen Welle und der Nabe 10 des ersten Kegelrades 9 auftretenden Schlupf läßt den Gewindezapfen 11 mittels des Gewindes 12 sich in die Mutter 13 hineinschrauben, wodurch die Mutter das erste Kegelrad gegen den Innenring 4 des Kugellagers 5 und damit gegen die Schulter 2 der Welle 1 verspannt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kraftschlüssigen Befestigen eines schrägverzahnten Zahnrades mit einer zylindrischen Bohrung auf einer keillosen, in nur einer Richtung drehenden Welle, mit zwei abtriebsseitig der Sitzstelle des Rades auf der Welle in Umfangsrichtung ansteigenden Schrägflächen zur Anpressung des Rades an eine mit der keillosen Welle verbundene und antriebsseitig ihrer Sitzstelle zugekehrte, zu der Achse senkrechte ebene Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen als Schraubverbindung (11, 13) zwischen einem Außengewinde (11) der Welle (1) und eir.^r Mutter (13) ausgebildet sind, daß der Abstand zwischen der mit der Welle (1) verbundenen ebenen Fläche (19) und dem der ebenen Fläche zugekehrten Ende des Gewindes (11) der Welle kleiner ist als der Abstand der Stirnflächen (16, 17) des Rades (9), daß der Steigungssinn der Schrägverzahnung bei auf das abtriebsseitge Ende gesehen links drehbarer keilloser Welle (1) der Steigung eines Rechtsgewindes entspricht und umgekehrt und daß bei auf das Abtriebsende gesehen links drehbarer keilloser Welle das Gewinde der Schraubverbindung rechtsgängig ist und umgekehrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Befestigung eines Stirnrades, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne gerade oder gebogen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Befestigung eines Kegelrades, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne gebogen, z. B. kreisbogenförmig ausgebildet sind.