DE2209678B2 - Drehfeste Verbindung zweier einander umschließender Maschinenelemente, insbesondere einer Nabe mit einer Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehfeste Verbindung zweier einander unter Ausbildung eines Ringraumes umschließender Maschinenelemente, insbesondere einer Nabe mit einer Welle, mittels wenigstens eines in den Ringraum eingesetzten Kupplungsglieds aus abgeschnittenem und gebogenem metallischen Strangmaterial, wobei die eine Fläche eines jeden Flächenpaars, welches das Kupplungsglied mit jedem der Maschinenelemente bildet, mit achsparalleien Riefen versehen ist, deren Zwischenbereiche sich beim Zusammenbau in die andere Fläche einschneiden oder eindrücken.

Bei einer bekannten Verbindungsanordnung der vorgenannten Art (US-PS 33 99 910 bzw. BE-PS 6 62 627) besteht das Kupplungsglied aus einem oder

ίο mehreren am Umfang geschlitzten Ringen aus hochwertigem Bandstahl, der in einer Fertigungsstraße zunächst erwärmt und auf beiden Seiten geriffelt, dann unter Herstellung von Längsnuten zur Bildung von Schneidkanten an der Riffelung geschliffen, stückweise abgeschnitten und zu Ringen gebogen und schließlich gehärtet wird, wobei eine automatische Fertigungskontrolle die genaue Einhaltung der Form und der Abmessungen überwacht. Mit derartigen Spannringen lassen sich zwar die zu verbindenden Maschinenelemente in jeder gewünschten relativen Drehstellung für hohe Drehmomente formschlüssig miteinander verbinden; das Einsetzen der geriffelten Ringe zwischen die zu verbindenden Maschinenelemente erfordert wegen des dabei stattfindenden Schneidvorganges in den Stahlflächen der Elemente jedoch besondere Vorrichtungen zum Aufbringen der notwendigen Kräfte, und eine spätere Korrektur der relativen Drehstellung durch Ziehen und erneutes Einsetzen der Ringe, die ohnehin nur stufenweise in der Teilung der Riefen möglich wäre, stellt die durch die Ringe zu schaffende Zentrierung in Frage und führt unweigerlich zur Entstehung von Losen. Insgesamt ist die bekannte Anordnung somit aufwendig in der Herstellung der Ringe und deren Montage und läßt sich dort nur schwer verwenden, wo Welle und/oder Nabe selbst aus hochfestem oder gehärtetem Stahl bestehen.

Zur Schalung einer einrückbaren und wieder lösbaren Wellen-Naben-Verbindung ist es ferner bekannt (AT-PS 2 67 972), eine mit einer Keilverzahnung versehene Welle in einen von einer Ringnut der Nabenbohrung aufgenommenen Gummiring einzuschieben, so daß die Köpfe der Keile unter elastischer Verformung des Gummirings sich in diesen eindrücken, während sich der Gummiring gleichzeitig in der Ringnut der Nabenbohrung verspreizt. Dabei ist auch eine Teilung des Gummirings in sektorförmige Abschnitte in Betracht gezogen. Das Drehmomentübertragungsvermögen einer solchen Verbindung ist jedoch wegen der begrenzten Festigkeit von Gummi, insbesondere gegenüber Scherbeanspruchung, gering und vermag auch nur dann einigermaßen befriedigende Werte zu erreichen, wenn die Kopfflanken der Keilverzahnung möglichst scharfkantig ausgebildet sind, was eine genaue Bearbeitung erfordert. Auch diese Verbindungsanordnung ist daher im Verhältnis zu ihrer Leistungsfähigkeit recht aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie sich bei Gewährleistung einer hochwertigen Arretierung, d.h. einem hohen Drehmomentübertragungsvermögen, dennoch einfach montieren läßt, wobei auch spätere Nachjustierungen der relativen Drehstellung zwischen den Maschinenelementen auf einfache Weise möglich sein sollen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kupplungsglied aus unbearbeitetem Profilmaterial von geringerer Härte als die Maschinenelemente besteht und die Riefen an den wie bekannt sich

unmittelbar zentrierenden Maschinenelementen angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Verlagerung der Riefen auf die Maschinenelemente, die einander unmittelbar zentrieren, in Verbindung mit einem Profil,naterial von geringerer Härte als letztere, das zur Bildung des Kupplungsglieds bzw. der Kupplungsglieder ohne weitere Bearbeitung vom Strang abgeschnitten und zumindest zu einem Teil eines Kreises gebogen wird, kann für letzteres ein sehr billiges Material ohne besondere Anforderungen an die Maßhaltigkeit des Profils verwendet werden, dessen Zerstörung im Fall einer Erforderlichen Lösung und erneuten Zusammenfügung unter Ersatz durch neue solche Strangstücke im Fall einer erforderlichen Neujustierung der relativen Drehstellung ohne weiteres in Kauf genommen werden kann. Das Einsetzen des Strangstücks bzw. der Strangstücke kann mit einfachsten Werkzeugen unter Verwendung eines Hammers erfolgen, wobei das Biegen gegebenenfalls auch gleichzeitig mit dem Einsetzen vorgenommen werden kann. Auch läßt sich durch entsprechende Auswahl der Bruchfestigkeit des Strangmaterials und Beschränkung der davon abgeschnittenen Stücke auf nur einen Teil des Ringraumumfangs eine sehr einfache Bruchsicherheitsvorrichtung erzielen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 die Anwendung der Erfindung auf eine Welle-Naben-Verbindung mit zwei Kupplungsgliedern beiderseits der Zentrierflächen,

F i g. 2 in größerem Maßstab den von einem Kreis mit der Bezeichnung II in Fig. 1 umschlossenen Ausschnitt aus dieser Figur,

F i g. 3 und 5 Axialschnitte durch die Nabe nach F i g. 1 und 2 im Bereich der Verbindungsstelle zur Veranschaulichung zweier verschiedener Ausführungsformen der Zwischenbereiche zwischen den Riefen,

F i g. 4 und 6 die den Ausführungsformen nach F i g. 3 und 5 entsprechenden Zwischenbereiche auf der Welle in perspektivischer Darstellung, wobei die Welle im übrigen weggebrochen ist,

F i g. 7 und 8 Axialschnitte ähnlich F i g. 2 mit zwei abgeänderten Ausführungsformen des Kupplungsglieds,

F i g. 9 einen weiteren Axialschnitt mit einer anderen Ausbildung des Ringraums unter Verwendung eines Kupplungsglieds nach F i g. 1 und 2,

Fig. 10 im Axialschnitt die Anwendung einer Verbindung ähnlich F i g. 2 zwischen dem äußeren Laufring eines Kugellagers und einem diesen aufnehmenden Gehäuse,

Fig. 11 die Anwendung einer solchen Verbindung zwischen der Mutter eines Kugelschraubgetriebes und einem darin eingesetzten Endring und

Fig. 12 in Stirnansicht eine Welle-Nabe-Verbindung mit zwei als Bruchsicherheitsvorrichtung dienenden verhältnismäßig kurzen Kupplungsgliedern.

F i g. 1 zeig* als typisches Beispiel für die Anwendung der Erfindung eine Welle-Nabe-Verbindung mit einer Welle 10, auf deren im Durchmesser verringertem Fortsatz 11 eine Nabe 12 aufgeschoben ist. Zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen Welle 10 und Nabe 12 ist der Fortsatz 11 an jedem Ende mit einem Bund H 3 versehen, dessen Umfangsfläche achsparallele Riefen enthält, zwischen denen erhabene Zwischenbereiche 1:8 vorhanden sind. Die Nabe 12, die unmittelbar von dem Fortsatz 11 getragen wird, ist im Bereich der Runde 13 mit Ausnehmungen versehen, die dort Ringräume bilden, welche gegenüber den Bunden 13 von flanschähnlichen Abschnitten 14 begrenzt sind, die ebenso wie die Bunde 13 Rillen unter Bildung von Zwischenbereichen 18 enthalten. In jeden zwischen Bund 13 und Abschnitt 14 gebildeten Ringraum 22 (Fig.2) ist ein Kupplungsgüed 15 hineingedrückt, welches aus einem abgeschnittenen und ?.u einem Kreis

ίο gebogenen Stück Strangmaterial von kreisflächigem Querschnitt besteht, das weicher ist als das Material der Welle 10 und der Nabe 12, so daß die Zwischenbereiche 18 zwischen den Riefen in die Kupplungsglieder 15 derart einschneiden, daß diese deformiert werden und wirksam die Welle 10 und die Nabe 12 gegeneinander arretieren.

Die Nabe 12 kann mittels einer Mutter 16, die in bekannter Weise auf ein Gewindeende 17 am Fortsatz 11 aufgeschraubt ist, gegen Axialverschiebung auf dem Fortsatz 11 gesichert sein.

Wie F i g. 2 sowie die F i g. 3 und 4 zeigen, können die Zwischenbereiche 18 zwischen den Riefen, die einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, an den Einführenden keilförmige Endkanten 19 aufweisen, die mit ihren scharfen Kanten leichter in das weiche Material des Kupplungsgliedes 15 eindringen und dieses an den Eindringstellen radial zusammenpressen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 und 6 sind demgegenüber die dort mit 18a bezeichneten Zwischenbereiche zwischen den Riefen an den Einführenden von Schneidkanten 20 begrenzt, die, wenn das Kupplungsgüed 15 in den Ringraum 22 eingeführt wird, entsprechende Rillen in das aus weicherem Material bestehende Kupplungsglied 15 einschneiden.

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen haben, wie bereits erwähnt, die Kupplungsglieder 15 Kreisquerschnitt, wobei es nicht notwendig ist, daß die Enden des aus dem Strangmaterial gebogenen Kreisrings genau zusammenpassen. In vielen Fällen ist auch ein geringer Abstand zwischen den Ringenden noch ausreichend, so daß die Genauigkeit beim Zuschneiden der Länge nicht groß zu sein braucht.

F i g. 7 zeigt demgegenüber ein Kupplungsgüed 15c von rechteckigem Querschnitt, an dessen Einführseite ein keilförmiger Stirnteil 21 vorspringt. Die größte Abmessung des Querschnitts ist im Hinblick auf das für das Kupplungsglied 15c verwendete Material so gewählt, daß die Riefen in den zu verbindenden Maschinenelementen im wesentlichen ausgefüllt werden, wenn das Kupplungsglied in den Ringraum 22 eingesetzt ist. Eine Ringnut 23 am inneren Ende des Ringraums 22, in welche die dortigen Enden der Riefen auslaufen, ermöglicht die Aufnahme der beim Einsetzen des Kupplungsglieds 15c entstehenden Späne.

Fig.8 zeigt ein Kupplungsgüed 15a mit ovalem Querschnitt, wodurch gleichfalls dessen Einfügen in die Zwischenbereiche 18 der Riefen des Wellenfortsatzes 11 und der Nabe 12 erleichtert wird. Auch hier ist am inneren Ende des Ringraums 22 eine Ringnut 23 vorgesehen, in welche die Riefen auslaufen.

Fig.9 zeigt eine andere Ausführungsform der Maschinenelemente 11a, 12a, bei der der Ringraum 22a zu seinem offenen Ende hin, im Längsschnitt betrachtet, keilförmig erweitert ist. Bei dieser Ausführungsform wird zweckmäßig ein Kupplungsglied 15 von kreisflächigem Querschnitt verwendet, in welches sich beim Einfügen in den Ringraum 22a die Riefen einpressen.

Eine nicht bezeichnete Sicherungsscheibe kann in diesem Fall ein selbständiges Lösen des Kupplungsglieds 15 aus dem Ringraum 22a verhindern.

Fig. 10 zeigt die Anwendung einer Verbindung ähnlich Fig. 2 mit einem im Querschnitt kreisflächigen Kupplungsglied 35 zur drehfesten Verbindung des Außenrings 32 eines Wälzlagers 31 mit dem diesen in eine Bohrung aufnehmenden Gehäuse 33. Um ein Verdrehen des Außenrings 32 gegenüber dem Gehäuse 33 zu verhindern, war es bisher erforderlich, den Außenring 32 mit besonders festem Sitz oder einer herkömmlichen Arretierungsvorrichtung zu sichern. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 33 mit einer einen Ringraum 34 bildenden Ausdrehung versehen, wobei die Mantelfläche dieser Ausdrehung ebenso wie die Mantelfläche des Außenrings 32 im Bereich der Ausdrehung mit achsparallelen Riefen versehen sind, deren Zwischenbereiche sich in das Kupplungsglied 35 einschneiden. Eine Ringscheibe 36 sichert das Kupplungsglied 35 gegen selbsttätiges Lösen.

In F i g. 11 ist eine ähnliche Verbindung zwischen der

Mutter 38 eines Kugelschraubgetriebes und einem die Laufbahn der Kugeln axial begrenzenden Endring 37 unter Verwendung eines Kupplungsglieds 39 von kreisflächigem Querschnitt getroffen.

F i g. 12 zeigt schließlich in Stirnansicht eine Nabe 41 auf einer Welle 42, wobei in den zwischen der Nabe 41 und der Welle 42 vorgesehenen Ringraum zwei Teile eines Kupplungsglieds 40 von nur begrenzter Umfangserstreckung eingesetzt sind. Durch entsprechende Auswahl des Materials der Kupplungsgliedteile 40 und der Bemessung ihrer Umfangslänge kann das zu übertragende Drehmoment innerhalb weiter Grenzen variiert werden, wobei auch mehr als zwei Kupplungsgliedteile 40 verwendet werden können. Die Kupplungsgliedteile 40 können dabei als Bruchsicherheitsvorrichtung verwendet werden, die, wenn das Drehmoment den für sie festgelegten Wert übersteigt, gestört werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Drehfeste Verbindung zweier einander unter Ausbildung eines Ringraums umschließender Maschinenelemente, insbesondere einer Nabe mit einer Welle, mittels wenigstens eines in den Ringraum eingesetzten Kupplungsglieds aus abgeschnittenem und gebogenem metallischen Strangmaterial, wobei die eine Fläche eines jeden Flächenpaars, welches das Kupplungsglied mit jedem der Maschinenelemente bildet, mit achsparallelen Riefen versehen ist, deren Zwischenbereiche sich beim Zusammenbau in die andere Fläche einschneiden oder eindrücken, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (15; ISa; 15c; 35; 39; 40) aus unbearbeitetem Profilmaterial von geringerer Härte als die Maschinenelemente (11, 12; 11a, 12a; 32, 33; 37, 38; 41, 42) besteht und die Riefen an den wie bekannt, sich unmittelbar zentrierenden Maschinenelementen (11, 12; Ua, 12a; 32, 33; 37, 38; 41, 42) angeordnet sind.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (\5c) an der Einführseite einen, im Querschnitt betrachtet, keilförmigen Stirnteil (21) aufweist.

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (15a) ovalen Querschnitt besitzt.

4. Verbindung nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (15) kreisflächigen Querschnitt besitzt.

5. Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringraum (22a) zu seinem offenen Ende hin, im Längsschnitt betrachtet, keilförmig erweitert.

6. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbereiche (18; 18a,> zwischen den Riefen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbereiche (18) zwischen den Riefen an den Einführenden keilförmige Endkanten (19) aufweisen.

8. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbereiche (18a,) zwischen den Riefen an den Einführenden von Schneidkanten (20) begrenzt sind.

9. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Riefen an den dem inneren Ende des Ringraums (22) zugekehrten Enden in eine Ringnut (23) auslaufen.

10. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kupplungsglied (40) nur über einen Teil des Ringraumumfangs erstreckt, wobei seine Umfangslänge und sein Material so gewählt sind, daß das Kupplungsglied als Bruchsicherheitsvorrichtung wirkt.