DE202012000142U1

DE202012000142U1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE202012000142U1
Application number: DE201220000142
Authority: DE
Original assignee: Ruia Global Fasteners AG
Current assignee: Ruia Global Fasteners AG
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2012-02-13
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: DE112012005618A5; WO2013104352A1

Abstract

Befestigungselement (20; 40) zur Befestigung auf einer Profilwelle (10) durch Verdrehen des Befestigungselementes (20; 40) gegenüber der Profilwelle (10) in einer Umfangsrichtung der Profilwelle (10), die über ihren Außenumfang eine Anzahl abwechselnder Bereiche größeren (12) und kleineren (14) Außendurchmessers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (20; 40) eine runde Durchtrittsöffnung (21; 41) für die Profilwelle (10) aufweist, deren Innendurchmesser größer ist als der größte Außendurchmesser der Profilwelle (10), und dass die Durchtrittsöffnung (21; 41) mit einer der Anzahl der Bereiche kleineren Außendurchmessers (14) auf der Profilwelle (10) entsprechenden Anzahl Klemmelemente (24; 44) versehen ist, die sich in Umfangsrichtung der Durchtrittsöffnung (21; 41) jeweils über einen geringeren Winkel erstrecken als die Bereiche (14) kleineren Außendurchmessers auf der Profilwelle (10), und in der Durchtrittsöffnung (21; 41) soweit vorstehen, dass sie dort einen Innendurchmesser frei lassen, der kleiner als der größere Außendurchmesser der Profilwelle (10), aber größer als der kleinere Außendurchmesser der Profilwelle...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Befestigung auf einer Profilwelle durch Verdrehen des Befestigungselements gegenüber der Profilwelle in einer Umfangsrichtung der Profilwelle, die über ihren Außenumfang eine Anzahl abwechselnde Bereiche größeren und kleineren Außendurchmessers aufweist.
In der Industrie stellt sich häufig die Aufgabe, ein Bauteil oder eine Baugruppe auf einer Profilwelle zu befestigen. Die Befestigung soll dabei möglichst auch noch einen Toleranzausgleich zulassen, eine hohe Abzugskraft aufweisen und keine Vorbearbeitung der Welle erforderlich machen.
Bisher wurde diese Befestigungslösung durch Verschweißen oder Vernietung des Bauteils oder der Baugruppe auf der Profilwelle oder durch Aufdrücken eines Federringes, Vorsehen einer Querbohrung mit Splint, oder durch Aufschrauben einer Mutter oder die Verwendung eines Wellensicherungsringes gelöst.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Befestigungselement zur Befestigung eines Bauteils oder einer Baugruppe auf einer Profilwelle zu schaffen, welches ohne Vorbearbeitung der Welle eingesetzt werden kann, und sowohl einen Toleranzausgleich als auch eine hohe Abzugskraft aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Befestigungselement zur Befestigung auf einer Profilwelle durch Verdrehen des Befestigungselementes gegenüber der Profilwelle in einer Umfangsrichtung der Profilwelle, die über ihren Außenumfang eine Anzahl abwechselnder Bereiche größeren und kleineren Außendurchmessers aufweist, gelöst, in dem das Befestigungselement mit einer runden Durchtrittsöffnung für die Profilwelle versehen ist, deren Innendurchmesser größer ist als der größte Außendurchmesser der Profilwelle, und dadurch, dass die Durchtrittsöffnung mit einem der Anzahl der Bereiche kleineren Außendurchmessers auf der Profilwelle entsprechenden Anzahl Klemmelemente versehen ist, die sich in Umfangsrichtung der Durchtrittsöffnung jeweils über einen geringeren Winkel erstrecken als die Bereiche kleineren Außendurchmessers auf der Profilwelle, und die in der Durchtrittsöffnung soweit vorstehen, dass sie dort einen Innendurchmesser freilassen, der kleiner als der größere Außendurchmesser der Profilwelle aber größer als der kleinere Außendurchmesser der Profilwelle ist.
Vorzugsweise können dabei die Klemmelemente als Klemmkeile ausgebildet sein, die senkrecht zur Rotationsachse der Profilwelle verlaufen, und die sich in Richtung der Verdrehung immer weniger weit in die Durchtrittsöffnung erstrecken.
Alternativ können die Klemmelemente als Kreissektoren eines Gewindeganges eines unterbrochenen Schraubengewindes ausgebildet werden.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Klemmelemente in einem kleinen spitzen Winkel schräg zur Senkrechten auf der Rotationsachse der Profilwelle verlaufen.
Das unterbrochene Schraubengewinde kann vorzugsweise als selbstfurchendes Gewinde ausgebildet werden.
Besonders hohe Abzugskräfte ergeben sich, wenn mehrere Kreissektoren des Gewindeganges in Verlaufsrichtung der Rotationsachse der Profilwelle nebeneinander angeordnet sind.
Um dann das Aufschrauben zu erleichtern, empfiehlt es sich, dass die Höhe der nebeneinander angeordneten Kreissektoren des Gewindeganges entgegen der Einschraubrichtung zunimmt.
Bei der Ausführung der Klemmelemente als Klemmkeile ist es bevorzugt, wenn diese einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Alternativ kann auch ein trapezförmiger Querschnitt vorgesehen sein.
In allen Fällen ist es bevorzugt, wenn der Außenumfang des Befestigungselementes plane Kraftangriffsflächen aufweist.
Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt:
1 die Schnittdarstellung einer Profilwelle, auf die ein erfindungsgemäßes Befestigungselement aufgesetzt werden soll;
2 eine Schnittdarstellung entlang der Rotationsachse der Durchtrittsöffnung eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes mit Schraubengewinde;
3 eine Darstellung des Befestigungselementes der 2 von vorne;
4 ein weiteres erfindungsgemäßes Befestigungselement, bei dem die Klemmelemente als Klemmkeile ausgebildet sind, geschnitten entlang der Rotationsachse;
5 das Befestigungselement der 4 von vorne; und
6 das Detail A der 4.
1 dient der Erläuterung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Es soll ein Befestigungselement geschaffen werden, welches auf eine Profilwelle 10, wie sie in 1 von vorne dargestellt ist, aufgeschoben werden kann, und dieses erfindungsgemäße Befestigungselement soll ohne weitere Vorbearbeitung der Profilwelle 10 an einer beliebigen Stelle auf der Profilwelle 10 mit einfachen Mitteln befestigt werden können, und dann eine hohe Abzugskraft aufweisen.
Die Profilwelle 10 weist im vorliegenden Beispiel je drei Bereiche 12 mit größerem Außendurchmesser sowie drei weitere Bereiche 14 mit geringerem Außendurchmesser auf, die sich jeweils abwechseln. Die Profilwelle 10 ist hier hohl dargestellt, die vorliegende Erfindung ist aber bei Wellen aus Vollmaterial in gleicher Weise anwendbar.
Ebenso kann die vorliegende Erfindung bei entsprechender Anpassung auf Profilwellen mit einer anderen Anzahl von abwechselnden Bereichen größeren und kleineren Außendurchmessers 12, 14 ebenso verwendet werden, beispielsweise bei Profilwellen mit jeweils 2, 4, 5, 6, etc. Bereichen größeren und kleineren Außendurchmessers.
2 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein erfindungsgemäßes Befestigungselement weist dabei die Form eines Hohlzylinders beziehungsweise eines kurzen abgeschnittenen Rohrstücks auf. In seiner Mitte weist es eine konzentrische Durchtrittsöffnung 21 auf, deren Innendurchmesser größer ist als der größte Außendurchmesser der Profilwelle 10. In diese Durchtrittsöffnung 21 ragen mit einem Innengewinde versehene Abschnitte 24 hinein, und vermindern in ihren Bereichen den Innendurchmesser auf einen Wert zwischen dem Außendurchmesser der Abschnitte 12 der Profilwelle 10 mit dem größeren Außendurchmesser und dem Außendurchmesser der Abschnitte 14 der Profilwelle 10 mit dem kleineren Außendurchmesser. Dabei ist das erfindungsgemäße Befestigungselement 20 entlang seiner Rotationsachse geschnitten dargestellt, sodass die abwechselnden mit einem Innengewinde versehenen Abschnitte 24 und die Abschnitte 26, in denen das Innengewinde unterbrochen ist, deutlich erkennbar sind. Der leicht schräge Verlauf eines jeden Gewindeganges 28 gegenüber der Senkrechten auf der Rotationsachse 22 wird hierbei deutlich erkennbar. Ebenso wird erkennbar, dass die einzelnen Gewindegänge 28 entlang der Verlaufsrichtung der Rotationsachse 22 nebeneinander angeordnet sind, sodass sie parallel verlaufen. Vorzugsweise ist das aus diesen Gewindegängen 28 gebildete Innengewinde 24 als selbstfurchendes Gewinde ausgebildet. Dabei kann die Hohe der Gewindegänge auf die Einschraubseite hin, das heißt in Einschraubrichtung abnehmen, sodass die Höhe der einzelnen Abschnitte des Gewindeganges entgegen der Einschraubrichtung zunimmt.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Befestigungselement 20 mit planen Kraftangriffsflächen 30 an seinem Außenumfang versehen sein, um die Montage zu erleichtern. Ebenso kann es mit jeder anderen Art marktüblicher Antriebe versehen werden (beispielsweise 4-kant, 6-kant, hexalobulär etc.). Auch die sonstige Außengeometrie des Befestigungselements 20 kann frei gewählt werden.
Aus 3 wird die kreissektorenförmige Anordnung der einzelnen Abschnitte der Gewindegänge 28 des Innengewindes 24 noch besser erkennbar. In Anpassung an die Profilwelle 10 sind hier drei Abschnitte mit Innengewinde 24 ausgebildet, zwischen denen sich kreissektorenförmige Abschnitte 26 befinden, in denen kein Gewinde vorgesehen ist, und der Innendurchmesser des Befestigungselementes 20 größer ist. Aus fertigungstechnischen Gründen kann es erforderlich sein, die Abschnitte 26 auch mit Gewinde auszustatten. In diesem Bereich ist jedoch kein funktionelles Gewinde vorgesehen, lediglich eine unvollständige Auformung.
Der notwendige Mindestdurchmesser für die Abschnitte 26 muss größer als der größte Außendurchmesser der Profilwelle 10 sein.
Da im vorliegenden Beispiel die Umfangserstreckung der Sektoren 12 der Profilwelle 10 deutlich weniger als 60 Winkelgrad beträgt, sind hier die Abschnitte mit Innengewinde 24 und die frei gelassenen Abschnitte 26 mit größeren Durchmesser abwechselnd jeweils über einen Kreisbogen von 60° am Innendurchmesser des erfindungsgemäßen Befestigungselementes 20 ausgebildet.
In 3 ist ebenfalls gut zu erkennen, wie plane Schlüsselflächen 30 an dem erfindungsgemäßen Befestigungselement 20 als Außenkraftangriffe vorgesehen sind.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes 40, bei dem die Klemmelemente als Klemmkeile 44 ausgebildet sind. Diese verlaufen hier senkrecht zur Rotationsachse 42 des Befestigungselementes 40 und erstrecken sich in Richtung der Verdrehung immer weniger wert in die Durchtrittsöffnung 41 hinein. Auch hier sind diese Klemmkeile 44 in Anpassung an die Form der Profilwelle 10 jeweils über einen Kreissektor von 60 Winkelgrad ausgebildet, während dazwischen ein weiterer Kreissektor von 60° frei bleibt und einen größeren Innendurchmesser aufweist, als der Außendurchmesser der Abschnitte 12 der Profilwelle 10 mit dem größeren Außendurchmesser.
Auch hier ist das Befestigungselement 40 mit planen Kraftangriffsflächen 50 als Außenkraftangriff für einen Schlüssel ausgebildet.
Die Verteilung der mit den Klemmkeilen 44 versehenen Sektoren wird in 5 besonders gut erkennbar.
Wie in 6 besonders gut zu erkennen, weisen die Klemmkeile 44 einen halbkreisförmigen Querschnitt 48 auf, dessen Radius nach innen in die Durchtrittsöffnung zeigt. Die Ausführung des Querschnitts der Klemmkeile 44 ist auch als Trapezform denkbar, z. B. wenn die Profilwelle 10 zu dünnwandig ist besteht die Gefahr, dass mit den Radien der Klemmkeile 44 oder dem Gewinde 28 die Profilwelle 10 zu stark geschwächt wird, bzw. ein Durchschnitt der Profilwelle 10 erfolgt. Bei Ausführung als Klemmkeil mit Trapezform wird die Profilwelle 10 deformiert, und nicht die Oberfläche der Profilwelle 10 aufgetrennt.
Die Montage der erfindungsgemäßen Befestigungselemente 20, 40 erfolgt für beide in gleicher Weise:
Das Befestigungselement 20, 40 wird auf die Welle 10 geschoben, in Montageposition gebracht, und durch eine Drehung über vorzugsweise etwa 45° fixiert. Dabei kann das erfindungsgemäße Befestigungselement 20, 40 wie ein Wellensicherungsring bis zum zu befestigenden Bauteil geschoben werden, wodurch ein erheblicher Toleranzausgleich erzielt werden kann. Durch das Verdrehen des erfindungsgemäßen Befestigungselementes 20, 40 graben sich die Keile 44 oder das Gewinde 24 in die Welle 10, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen Welle 10 und Befestigungselement 20, 40 erzeugt wird, die eine hohe Abzugskraft von der Welle 10 aufweist. Hierbei ist es erfindungsgemäß erstmals nicht nötig, dass der Bereich der Welle 10, in dem das Befestigungselement 20, 40 montiert werden soll, ein Außengewinde aufweist, wie dies im Stand der Technik erforderlich ist.
Erfindungsgemäß geht man hier erstmals von einer kraftschlüssigen (Beispiel Wellensicherungsring) Verbindung im Stand der Technik zu einer erfindungsgemäßen formschlüssigen Verbindung über, die dennoch keine Vorbearbeitung der Welle erfordert, wie dies bei Verwendung einer Mutter nach dem Stand der Technik nötig wäre.
Die vorliegende Erfindung weist somit folgende Vorteile auf:
Kurze Montagezeiten
Während der Montage ist ein Toleranzausgleich in axialer Richtung möglich.
Es sind wesentlich höhere Abzugskräfte möglich, als bei Systemen, die mit Flächenpressung arbeiten.
Es ist keine Querbearbeitung der Welle, wie bei Einsatz eines Splints als Verliersicherung notwendig.
Durch die Andruckkraft des Montagewerkzeugs können definierte Vorspannkräfte erzeugt werden.
Zum Aufbringen des Befestigungselementes ist es nicht nötig, dass das Wellenende mit einem Gewinde versehen ist.

Claims

Befestigungselement (20; 40) zur Befestigung auf einer Profilwelle (10) durch Verdrehen des Befestigungselementes (20; 40) gegenüber der Profilwelle (10) in einer Umfangsrichtung der Profilwelle (10), die über ihren Außenumfang eine Anzahl abwechselnder Bereiche größeren (12) und kleineren (14) Außendurchmessers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (20; 40) eine runde Durchtrittsöffnung (21; 41) für die Profilwelle (10) aufweist, deren Innendurchmesser größer ist als der größte Außendurchmesser der Profilwelle (10), und dass die Durchtrittsöffnung (21; 41) mit einer der Anzahl der Bereiche kleineren Außendurchmessers (14) auf der Profilwelle (10) entsprechenden Anzahl Klemmelemente (24; 44) versehen ist, die sich in Umfangsrichtung der Durchtrittsöffnung (21; 41) jeweils über einen geringeren Winkel erstrecken als die Bereiche (14) kleineren Außendurchmessers auf der Profilwelle (10), und in der Durchtrittsöffnung (21; 41) soweit vorstehen, dass sie dort einen Innendurchmesser frei lassen, der kleiner als der größere Außendurchmesser der Profilwelle (10), aber größer als der kleinere Außendurchmesser der Profilwelle (10) ist.
Befestigungselement (40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (44) als Klemmkeile ausgebildet sind, die senkrecht zur Rotationsachse der Profilwelle (10) verlaufen, und die sich in Richtung der Verdrehung immer weniger weit in die Durchtrittsöffnung (41) erstrecken.
Befestigungselement (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (24) als Kreissektoren eines Gewindeganges (28) eines unterbrochenen Innengewindes ausgebildet sind.
Befestigungselement (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (24) in einem kleinen spitzen Winkel schräg zur Senkrechten auf der Rotationsachse der Profilwelle (10) verlaufen.
Befestigungselement (20) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das unterbrochene Innengewinde als selbstfurchendes Gewinde, gewindeschneidend oder gewindeformend, ausgebildet ist.
Befestigungselement (20) nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kreissektoren des Gewindeganges (28) in Verlaufsrichtung der Rotationsachse der Profilwelle (10) nebeneinander angeordnet sind.
Befestigungselement (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der nebeneinander angeordneten Kreissektoren des Gewindeganges (28) entgegen der Einschraubrichtung zunimmt.
Befestigungselement (40) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (44) einen halbkreisförmigen Querschnitt (48) aufweisen.
Befestigungselement (20; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Befestigungselementes (20; 40) plane Kraftangriffsflächen (30; 50) aufweist.