DE2323943A1 - Zahnwellenverbindung - Google Patents

Description

• Zahnwellenverbindung Die Erfindung betrifft eine Zahnwellenverbindung mit einer durch Zahnpaarung auf ein Wellenende aufgesetzten Nabe zur Ubertragung von Drehmomenten größerer Stärke.
• Zur Übertragung größerer Drehmomente werden feste Schrumpfverbindungen oder Zahnwellenverbindungen verwendet, die gegebenenfalls, beispielsweise zu Anpassungszwecken in geringem Naße gegeneinander verschieblich sein können. Die Zahnwellenverbindungen und ihre Ausführungen sind in DIN 548o beschrieben.
• Diese Zahnwellenverbindungen sind im hinblick auf die Belastung von aufeinanderfolgenden im Bereich der Nabe liegenden Querschnitten nicht ideal.
• Durch die Deformatiosbehinderung der frei tordierten Welle am Eintritt in die Nabe treten dort erwartungsgemäß die maximalen Spannungen auf, die sehr rasch und weit vor dem Ende der Zahnpaarung abklingen. Nan kann bei dieser Betrachtung insbesondere von Spannungen im Zahngrund ausgehen, die infolge der Deformationsbehinderung durch die Nabe im Zahngrund der Welle am größten sind. Der Abklingungsstrekke nachfolgende Querschnitte werden deshalb nicht eigentlich zum Tragen herangezogen, sondern übernehmen nur eine geringfügig stützende Wirkung.
• Die Kenntnis von diesem Spannungsverlauf führte dazu, die Aufgabe zu stellen, eine Gestaltungßoptimierung zusammen mit Spannungs- und Gewichtsentlastungen herbeizuführen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, das Spannungsniveau in der Einleitungszone der Kraftübertragung zu senken und die nachfolgenden Querschnitte zum Tragen heranzuziehen, weiterhin die Gestaltung des das Drehmoment übertragenden, aua Wellenstück und Nabe zusammengesetzten Teils zu optimieren, sein Gewicht zu vermindern und die Dauerfestigkeit desselben zu erhöhen. Damit soll einhergehen, daß durch dio Optimierung der Cestalt des das Drehmoment übertragenden Teils dasselbe insgesamt kleiner dimensioniert werden kann, obwohl das gleiche Drehmoment wie früher übertragen wird.
• Diese Aufgaben werden durch die Erfindung dadurch gelöst, daß die Welle von ihrem mit der Nabe verbundenen Wellenende her huber den größten Teil der Nabenerstreckung ausgehöhlt ist. Diese Aushöhlung kann stufenförmig durchgeführt werden, indem sicii an einen Abschnitt mit einer Ausbohrung größeren Durchmessers ein Abschnitt mit einer Ausbohrung geringeren Durchmessers anschließt. Die Aushöhlung kann im Längsschnitt aber auch kegelförmig oder parabelförmig sein.
• Die Tiefe der Aushöhlung soll nun aber keineswegs die Nabenbreite übertreffen. Vielmehr soll die tragende Nabenbreite der mit dem Wellenende bündig aufgesetzten Nabe die Tiefe der Aushöhlung noch um einen Abstand a übertreffen, der von der Grobe des Verzahlungsmoduls abhängt und etwa zweibis dreimal so gro sein soll wie dieser.
• Aus der Schraubentechnik kennt man zwar eine ähnliche Zuordnung von Schraube und Mutter, die darin besteht1 dan die Mutter ausgekesselt ist, also eine ringförmige Ausnehmung aufweist. Die Gründe für die Anwendung dieser flaßnahme sind jedoc vollkommen anderer Natur, da mutter und Schaft unter ihrer Belastung entgegengesetzte Deformationen erleiden, die man dadurch behindert.
• Optimiert wird die Verbindung zwischen Welle und Nabe außerdem dadurch daß man die Steifigkeit der Nabe zum Paarungsbeginn geringer macht als zum Ende desselben hin. Dadurch entsteht eine weiche§ Anlaufzone bei harter Welle mit fortschreitend härter werdender Schulter bei durch die Aushöhlung weicher werdender Welle. Dies erreicht man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß die Nabe vom Deginn ihrer Verzahnung ab zu ihrem flanschartigen Ende hin, vorzugsweise durch Vergrößerung ihres Durchmessers, kontinuierlich steifer gemacht wird.
• Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Zahnpaarung mit auf dem Wellenende aufsitzenden Zähnen, Fig. 2 eine Zahnpaarung mit in das Wellenende eingefrästen Zähnen.
• Ein Drehmoment SIt wird von der Welle 1 auf die Nabe 2 durch eine Verzahnung 3 übertragen, die am Wellenende 4 angeordnet ist und der eine in der Bohrung der Nabe angeordnete Innenverzahnung 5 angepaßt ist. Die Verzahnung hat einen fiiodul m.
• Vom Wellenende her wird nun eine ushöiilung 6 angebracht, die in den dargestellten Ausführungsbeispielen den Querschnitt einer Parabel aufweist. Die Aushöhlung kann auch zylindrisch oder stufenförmig oder konisch ausgeführt werden.
• Die Aushöhlung 6 soll etwa in einem Abstand a vom Beginn der Zahnpaarung ab enden. Die Zahnpaarung beginnt jeweils am Kreis 7 bzw. 7a, dort wo die Innenverzahnung erstmals mit der Außenverzahnung kämmt.
• Der Abstand a hängt vom verwendeten Modul m ab; a soll etwa zwei- bis dreimal so groß sein wie m.
• Die Nabe 2 soll vom Beginn ihrer Verzahnung 8 ab zu ihrem flanschartigen Ende 9 hin durch allmähliche Vergrößerung ihres Außendurchmessers kontinuierlich steifer gemacht werden.
• Dadurch wird in Verbindung mit der Aushöhlung 6 die Steifigkeit der Verbindung beim Paarungsbeginn 7 geringer sein als am Paarungsende, das in derselben Ebene wie das Nabenende 9 liegt. Dadurch entsteht eine "weiche" Anlaufzone bei harter Welle in fortschreitend härter werdender Schulter der Nabe 2 bei zum Wellenende 4 hin weicher werdender Welle. Die Nabe 2 soll etwa wie in Fig. 1 dargestellt ist, die Verzahnung der Welle etwas überragen, jedoch soll die Überragung nicht sehr groß sein, da dadurch unnötige Überstände entstehen, die im llinblick auf die beabsichtigte Übertragung des Drehmomentes nichts bringen und lediglich eine Vergeudung von blatsrial darstellen. Andererseits darf aber noch weniger die Nabe gegenüber der Verzahnung zurückstehen, d.h. also die Verzahnung der Welle freistehen, bevor die Nabe in die Verzahnung eingreift. Dadurch entstehen Doppelkerbungen durch Toraion und Verbiegung in zwei aufeinanderstehenden Ebenen, die eine ungünstige Beanspruchung von Welle und Nabe mit sich bringen und dadurch die mögliche Größe des zu übertragenden Drehmomentes verringern. Auch eine weit überstehende Nabe bringt aunerdem bei Übertragung des Drehmomentes funktionelle Nachteile mit sich, da der Kontaktbeginn, der eine hohe Kantenpressung mit sich bringt, in die Zone maximaler Torsionskerbung fällt. Außerdem tritt die Möglichkeit einer Reibkorrosion ein.
• Im übrigen soll der Radius R, d.h. die Übergangsphase von der Welle zur Verzahnung - in Fig. 1 zum Durchmesser der Außenverzahnung und in Fig. 2 zum Durchmesser der Innenverzahnung an der Welle - möglichst gron gehalten werden.
• Außerdem soll eine Abfasung am Innendurchmesser der Innenverzahnung der Nabe klein gehalten werden, weil eine große Abfasung beispielsweise eine Ab fa sung unter einem Winkel von 45 die am Zahnende direkt vom Zahnfundurchmesser zum Zahnkopfdurchmesser führt, eine erhöhte Biegung am Wellenzahn mit sich bringt.

Claims (6)

Ansprüche

1. Zahnwellenverbindung mit Zahnwellenve rb indung mit einer durch Zahnpaarung auf ein Wellenende aufgesetzten Nabe zur Lbertragung von Drellmomenten, d a d u r c h S e k e n n z e i c h n e t daß die Welle (1) von ihrem mit der Nabe (2) verbundenen Wellenende (ins) her über den größten Teil der Nabenerstreckung ausgehöhlt (6) ist.

2. Zahnwellenverbindung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Aushöhlung (6) stufenförmig verringert.

3. zuZahwe Zahnwellenverbindungnach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aushöhlung (6) im Längsschnitt kegelförmig ist.

4. Zahnwellenverbindung nach Anspruch 1, d n d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aushöhlung (6) im Längsschnitt parabelförmig ist.

5. Zahnwellenverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Scheitel der Aushöhlung (6) in Längsrichtung der Wellenachse einen Abstand (a) vom Beginn (7) der Zahnpaarung hat, der zwei-bis dreimal so groß ist wie die Zahnhöhe (m).

6. Zahnwellenverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c Ii n e t , dan die Nabe (2) vom Beginn (8) ihrer Verzahnung ab zu ihrem flanschartigen Lnde (9) hin vorzugsweise durch Vergrößerung ihres Durchmessers Ivontinuierlich steifer wird. Leerseite