DE2259985A1

DE2259985A1 - Anordnung zum loesbaren befestigen einer nabe oder eines rades auf einer welle

Info

Publication number: DE2259985A1
Application number: DE19722259985
Authority: DE
Inventors: Kjell Gustav Landaeus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-14
Filing date: 1972-12-07
Publication date: 1973-06-20
Also published as: CH565960A5; SE356105B; JPS4865353A; GB1398920A; FI60762C; SU470122A3; NL7216215A; DE2259985B2; FR2163521B1; FR2163521A1; DE2259985C3; FI60762B; JPS5632485B2

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER

DR.-ING. H. KINKELDEY

DR.-1NG. W. STOCKMAIR, Ae. E. (cauf inst.oftechn>

PATENTANWÄLTE

8000 MÜNCHEN 22 Maximiliansfraße 43 Telefon 2971 00/296744 Telegramme Monopaf München Telex 05-28380

P 5659

Kjeil Gustav LAIiDAEUS Stora Tomegatan 29 ■

223 51

Schweden

Anordnung zum lösbaren Befestigen einer Habe oder eines Rades auf einer Welle

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum lösbaren Befestigen einer Nabe oder eines Rades auf einer Welle,.mit einer zwischen der Nabe oder dem Rad und der Welle eingesetzten, doppelwandigen, zwischen ihren Wandungen' einen an einem Ende geschlossenen Hohlraum für die Aufnahme eines Druckmitteln aufweisenden Muffe und einem in Anlage an dein Druckmittel in dem Hohlraum angeordneten, gegenüber der Muffe verachieblichen Druckstück zum Ausüben eines ver-

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Bankkonten: H. Aufhäuser, München 173533 · Deutsche Bank, München 16/25078 · Postscheckkonto München 46212 BAD ORIGINAL

anderIichen Drucks auf das Druckmittel, unter dessen Einfluß Änderungen der radialen Abmessungen der Muffe bewirkbar sind.

Eine Befestigunpsanordnung der genannten Art int beispielsweise aus der SR-PS 408 552 bekannt, weist jedoch noch verschiedene Mängel auf. Diese beruhen in der Hauptsache darauf, daß der Kraftfluß _t"jev/eils über das Befestigungselement und die Nabe bzw. das Rad verläuft. Dies erfordert verschiedenerlei Bearbeitungen der Nabe bzw. des Rades, so daß also genormte Naben oder Räder nicht ohne besondere Bearbeitung verwendbar sind. Ferner müssen in die Nabe bzw. das Rad Löcher für das Befestigungselement haltende Schrauben gebohrt sowie ein axialer Anschlag oder Sitz in der Nabe oder dem Bad für den ganzen Ring des enthaltenden Befestigungselementes gebildet werden.

Die Erfindung beseitigt die angeführten Mangel der bekannten Ausführung und sieht bei einer Anordnung der eingangs genannten Art vor, daß die Muffe und das Druckstück kraftübertragend miteinander verbunden sind, so daß der durch das Druckstück auf das Druckmittel in dem Hohlraum ausgeübten axialen Kraft eine ausschließlich durch die Muffe hindurch verlaufende Reaktionskraft entgegenwirkt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Diuckstück ein Gewinde aufweist, welches mit einem Gewinde im inneren zylindrischen Teil der Muffe an deren äußeren Ende derart zusammenwirkt, daß sich das Druckstiick in den Muffenhohlraum einschrauben läßt. Vorzugsweise ist das Druckstück als Druckring mit Innengewinde ausgebildet, während die innere Wandung der Muffe ein Außengewinde trägt.

Beim Einschrauben in den Hohlraum der Muffe komprimiert dar· Druckstiick das zwischen deren Wandungen eingeschlossene Druckmittel, welches dadurch die Wandungen in Di-uckanlare an der Welle br.v;. an der Nabe oder dem Rad auseinandertreibt. Diene Ausführunp:sform der Erfindung ergibt eine sichere

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Verbindung zwischen der Welle und der Nabe bzw. dem Bad. Die Verbindung ist ohne Schwierigkeit lösbar, indem man das Druckstück aus dem Hohlraum herausschraubt, wobei die doppelwandige Muffe im wesentlichen wieder ihre ursprüngliche Form annimmt und die Welle sowie die Nabe bzw. das Rad freigibt.

Das Einschrauben des Gewinde-Druckrings in die mit Gewinde versehene Muffe verursacht zuweilen gewisse Schwierigkeiten, da hierzu ein relativ großes Drehmoment erforderlich ist. Dies erfordert wiederum das Vorhandensein einer Reaktionskraft an der Muffe, so daß diese sich nicht zusammen mit dem Druckstück dreht. In der vorstehenden Ausführungsform findet eine Übertragung des Drehmoments von der Welle auf die Nabe bzw. das Rad lediglich an dem den Boden des Hohlraums bildenden Ende der Muffe statt, ist also hinsichtlich der Größe des Drehmoments begrenzt. Außerdem steht ein Teil der Befestigungsanordnung aus der Nabe hervor, so daß zuweilen eine unnötig große Axiallänge x*orhanden ist.

Deshalb ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß das als Druckring ausgebildete Druckstück in Axialrichtung frei beweglich im Hohlraum der Muffe angeordnet ist und daß zum Andrücken des Druckrings an das im Hohlraum enthaltene Druckmittel wenigstens drei symmetrisch angeordnete Schrauben vorhanden sind.

In der beschriebenen Grundausführung der Erfindung treten am geschlossenen Ende der Muffe übermäßig starke örtliche Spannungen auf. Diese lassen sich dadurch verringern, daß das in dem Hohlraum vorhandene Druckmittel seinen Druck nicht in unmittelbarer Nähe der Verbindung zwischen der äußeren und der inneren Wandung ausübt. Deshalb ist in einer v/eiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß der Hohlraum der doppelwandigen Muffe in einigem Abstard von seinem Boden jeweils eine Stufe in der inneren und der äußeren Wandung aufweist und daß sich auf den Stufen eine Rinp-

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scheibe· abstützt, welche beim Einpressen des Druckstueks in den Hohlraum von dem elastischen Druckmittel beaufschlagt ist.

Somit schafft die Erfindung eine Verbindungsanordnung zum Befestigen einer Nahe oder eines Rades auf einer Welle, welche zum Abnehmen .oder Freigeben der Nabe bzw. des Rades von der Welle ohne Schwierigkeit lösbar ist. Die genannte Anordnung ermöglicht das gegenseitige Verbinden von genormten Maschinenteilen, wobei an Toleranzen keine hohen Ansprüche gestellt werden. Die Befestigung erfolgt ohne bleibende Vorformungen der miteinander zu verbindenden Teile. Die Anordnung hat einen einfachen Aufbau, so daß sie auch von ungeübten Personen gehandhabt werden kann. Vorzugsweise ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung nicht nur die Befestigung oiner Nabe bzw. eines Rades auf einer Welle sondern auch die Verbindung von zwei in gegenseitiger Verlängerung verlaufenden Rohren oder Wellen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, darin zeigt:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht einer Grundausführung der erfindungsgemäßen Anordnung zum Befestigen eines Rades auf einer Welle,

Fig. 2 eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. ?,

Fig. 4 eine Fig. J> entsprechende Ansicht einer Anordnung zum Befestigen eines Rades und zum Verbinden zweier in gegenseitiger Verlängerung verlaufender Wollen mit im wesentli chon gleichen Durchmesser,

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Fig. 5 eine schematisierte Darstellung von in verschiedenen Teilen der Anordnung auftretenden Kräften,

Fig. 6 eine Ausführungsform der Erfindung, "boi welcher einige der aufgrund solcher Kräfte auftretenden Spannungen verringert sind.und

Fig. 7. noch eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung ist für die kraftschlüssige Verbindung eines Rades 9 mit einer Welle 13 hestimmt und weist eine doppelwandige Muffe 10 auf. Diese hat eine Innenwandung 10a und eine in radialem Abstand dazu verlaufende, an einem Ende über einen Steg 11 damit verbundene Außenwandung 10b. Die Wandungen 10a und 10b der Muffe 10 sind zweckmäßig getrennt hergestellt und über den Steg 11 miteinander verschweißt oder sonstwie verbunden. Anderenfalls kann die Muffe 10 auch in der Weise hergestellt sein, daß zwischen den beiden Wandungen ein Hohlraum 15 ausgedreht ist.

Wie man in Fig. 1 erkennt, hat die Muffe 10 einen Ü-förmigen Querschnitt mit einem offenen Ende. In dem Hohlraum 15 der Muffe 10 ist ein elastisches Druckmittel 14, wie etwa Gummi, eingeschlossen. Zusammen mit einer Ringscheibe 7 aus Metall oder einem Kunstharz und einer Mutter 12 bildet die Muffe 10 mit dem darin eingeschlossenen Druckmittel 14 ein lösbares Verbindungselement. Zum Befestigen eines Rades 9 auf einer Welle 13 wird das Verbindungselement in den Zwischenraum zwischen dem Rad und der Welle eingeschoben. Anschließend wird die Mutter 12 eingeschraubt, so daß sich der auf das Druckmittel 14 ausgeübte und von diesem übertragene Druck · erhöht. Die Ringscheibe 7i Vielehe auch weggelassen werden kann, wirkt als Abdichtung für das Druckmittel und erleichtert· das Einschrauben der Mutter durch Verringerung der Reibung zwischen ihr und dem Druckmittel. Damit ist nun die Welle 13 über das Verbindungselement mit dem Rad 9 verbunden.

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In der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 ist der Hohlraum über den größten Teil seiner Tiefe mit einem elastischen Druckmittel, beispielweise Gummi, ausgefüllt. In seinem offenen Ende int ein Druckring 16 eingesetzt, welcher zum Ausüben von Druck auf das elastische Druckmittel dient. Dazu sind zwischen der Innenwandunp 10a und der Außenwandung 10b wenigstens drei symmetrisch angeordnete Gewindelöcher 17 für die Aufnahme von Schrauben 18 zum Komprimieren des Druckmittels 14 gebildet.

In entspanntem Zustand besteht zwischen dem Verbindungselement und dem Rad 9 einerseits und der Welle 13 andererseits ein Zwischenraum 8. Dieser ist in der Zeichnung zum Zweck- der Erläuterung übertrieben dargestellt. Beim Eindrehen der Schrauben wird auf das elastische Druckmittel 14 Druck ausgeübt. Die innere Wandung 10a und die äußere Wandung 10b werden durch den steigenden Innendruck des Druckmittels 14 auseinandergetrieben und in Druckanlage an der Well« 13 bzw. dem Rad 9 gebracht. Die Schrauben 18 lassen sich ohne Pesthalten der Muffe 10 in 4iese eindrehen. Die vorzugsweise als Gewindestift mit Inneneingriff für ein Werkzeug ausgeführten Schrauben 18 lassen sich ganz in die Muffe hineindrehen, stehen also mit keinem Teil darüber hervor. Neben dem Ausüben von Druck auf das Druckmittel 14 dienen die Schrauben 18 dazu, die Übertragung des Drehmoments zwischen der inneren und der äußeren Wandung 10a bzw. 10b zu verbessern. Zur weiteren Verbesserung der Drehmomentübertragung kann der Druckring 16 mit in die Schraubenlöcher 17 eingepaßten Vorsprüngen versehen sein und dadurch eine forraschlüssige Verbindung am offenen Ende der Muffe herstellen. Dadurch ist es dann möglich, den auf das Druckmittel 14 ausgeübten Druck ohne die Gefahr einer Beschädigung des Verbindungsstegs 11 zu verstärken. In jedem Falle wird jedoch ein Teil des Drehmoments mittels der Schrauben 18 übertragen.

In der Anordnung nach Fig. 4 findet das Verbindungselement Verwendung zum Verbinden von zwei Wellen 13a und 13b mit im

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wesentlichen gleichem Durchmesser* In ähnlicher Weise eignet sich das Verbindungselement zum Befestigen von zwei Rädern auf einer gemeinsamen Welle oder auch zum Befestigen von mehreren Rädern auf mehreren Wellen,

In der Fig. 1 entsprechenden Ausführung nach Fig. 5 findet eine Drehmomentübertragung zwischen der inneren und der äußeren Wandung 10a "bzw. 10h im wesentlicher· nur über den die Wandungen an einein Ende verbindenden Steg 11 statt. Dadurch treten am Steg 11 erhebliche Spannungen auf. Diese werden durch die bei der Drehmomentübertragung auftretenden Scherkräfte, durch die von dem Druck des Druckmittels 14 hervorgerufenen Zugkräfte und durch die beim Auseinanderweichen'* der Wandungen 10a und 10b zum Rad bzw. zur Welle hin unter dem Einfluß der Druckzunahme des Druckmittels am Punkt B auftretenden Biegekräfte hervorgerufen. Die aufgrund der Biegekräfte am Punkt B auftretenden Spannungen machen den größten Teil der gesamten Spannungen aus. Je größer das Spiel zwischen dem Verbindungselement und den miteinander zu verbindenden Teilen ist, um so größer werden auch die Biegespannungen an diesem Punkt. Diese Biegespannungen, durch welche der auf das Druckmittel ausgeübte zulässige Druck und damit das mittels des Verbindungselements übertragbare größte Drehmoment weitgehend begrenzt ist, lassen sich durch Verteilung der Biegekräfte übei* ein längex^es Teil des Verbindungselement wesentlich verringern. Aufgrund einer einfachen Berechnung der Spannungen läßt sich feststellen, sich die Biegespannungen bei einer Verdopplung der Länge, über welche die Biegung stattfindet, auf ein Viertel verringern lassen.

Eine solche Verlängerung der Biegeteile der Wandungen 10a und 10b des Verbindunrrselements laßt sich in einer Ausführung gemäß Fig. 6 erzielen. Darin hat der Hohlraum 15 in geringem Abstand von geschlossenen Ende öp.t Muffe 10 eine "Riiigstufe 19, auf welche eine Ringscheibe 20 lose aufgelegt ist. Die Ringscheibe 20 'nimmt den Druck des Druckmittels 14 auf und über-

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tract ihn über die Ringstufe 19 auf die Innenwandung 10a und die Außenwandung 10b.

Wie man im unteren Teil von Fig. 5 erkennt, findet bei dieser Ausführung die Biegung nur über einen kurzen Bereich der Iluffe in Höhe des Punkts B statt, während in Fig* 6 gestrichelt dargestellt ist, wie hier die Biegung über einen längeren Bereich der Muffe, nämlich vom Boden des Hohlraums 15 bis in Höhe der Ringscheibe 20 eintritt.

Die in Fig. 7 gezeigte Ausführung ist der in Fig. 4- dargestellten ähnlich, wobei jedoch die äußere Wandung 10b an ihrem freien Ende einen radial auswärts stehenden Eing 10c trägt. Zum Vortreiben des Druckrings 16 gegen das Druckmittel 14- dient eine Ringscheibe 21, welche mittels in den Ring 10c geschraubter Schrauben 18 an diesem gehalten ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle im Rahmen der folgenden Ansprüche möglichen Abwandlungen.

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Claims

. 2253985 Patentans-orüche:

1.1 Anordnung zum lösbaren Befestigen einer Nabe oder eines Rades auf einer Welle, mit einer zwischen der Fabe bzw. dem Rad und der Welle eingesetzten, doppelwandigen, zwischen ihren Wandungen einen an einem Ende geschlossenen Hohlraum für die Aufnahme eines Druckmittels aufweisenden Muffe und einem in Anlage an dem Druckmittel in dem Hohl -. raum angeordneten, gegenüber der Muffe verschietlichen Druckstück zum Ausüben eines veränderlichen Drucks auf das Druckmittel, unter dessen Einfluß Änderungen der radialen Abmessungen der Muffe bewirkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (10) und das Druckstück (12 bzw. 16) kraftübertragend miteinander verbunden sind, so daß der vom Druckstück auf das Druckmittel in dem Hohlraum ausgeübten axialen Kraft eine ausschließlich durch die Muffe hindurch verlaufende Reaktionskraft entgegenwirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück'(12) ein Gewinde auf-. -weist, welches mit einem Gewinde im Hohlraum (15) eier Muffe (10) derart zusammenwirkt, daß sich das Druckstück in den Muffenhohlraum einschrauben läßt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (12) als Druckring mit Innengewinde ausgebildet ist, während die innere Wandung (10a) der Muffe (10) ein Außengewinde trägt.

M-. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sich die innere Wandung (10a) des Muffenhohlraums (15) axial über dessen . äußere Wandung (10b) hinaus erstreckt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Druckring (16) ausgebildetes Druckstück in Axialrichtung frei beweglich im Hohlraum (15)

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der Muffe (10) angeordnet ist und das zum Andrücken des Druckrings an das im Hohlraum enthaltene Druckmittel (14) wenigstens drei symmetrisch angeordnete Schrauben (18) vorhanden sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (18) zum Vortreiben des Druckrings (.16) zu einem Teil mit der äußeren Wandung (10b) und zu einem anderen Teil mit der inneren Wandung (10a) der Muffe (10) in Gewindesingriff stehen.

7. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zum Vortreiben des Druckrings (16) in den Hohlraum (1S) der doppelwand!gen Muffe (1.0) eine Ringscheibe (21) vorgesehen ist, welche mittels einer Anzahl von in einen radial von der äußeren Wandung (10b) der Muffe abstehenden Ring (10c) eingeschraubter Schrauben (18) auf das offene Ende der Muffe zu bewegbar ist.

8. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch ge kenn" ze ichnet, daß der Hohlraum (15) der doppelwandigen Muffe (10) in einigem Abstand von einem seinen Boden bildenden, die Wandungen der Muffe verbindenden Steg (11) jeweils eine Stufe in der inneren und der äußeren Wandung (10a bzv/. 10b) aufweist und daß sich auf den Stufen (19) eine Ringscheibe (20) abstützt, weiche beim Einpressen des Druckstücks (12 bzw. 16) in den Hohlraum von dem elastischen Druckmittel (14) beaufschlagt ist.

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