DE2724800C3

DE2724800C3 - Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einer Antriebswelle und einem mit dieser umlaufenden Maschinenteil und durch das Verfahren hergestellte Verbindung

Info

Publication number: DE2724800C3
Application number: DE2724800A
Authority: DE
Inventors: Franz 2330 Eckernfoerde Kozel
Original assignee: Punker GmbH
Current assignee: Punker GmbH
Priority date: 1977-06-02
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1981-07-23
Also published as: FR2393189A1; SE7806212L; FR2393189B1; DE2724800B2; GB1601159A; DE2724800A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einer Antriebswelle und einem mit dieser umlaufenden Maschinenteil, dessen Nabe mit einer dünnwandigen Halspartie versehen ist, deren Bohrungswand kraftschlüssig an der Welle anliegt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine mit dem neuen Verfahren hergestellte Verbindung.

Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der FR-PS 627 bekannt. Dort wird der Kraftschluß der dünnwandigen Halspartie der Nabe mit der Bohrungswand dadurch hergestellt, daß über die Halspartie ein Spannring geschoben wird, der eine radial zur Antriebswelle verlaufende Schraube sowie zwei ebenfalls radial verlaufende und nach innen weisende Stifte, die zueinander und zur Schraube equidistant angeordnet sind, aufweist, so daß bei Anziehen der Schraube sich Schraube und Stift an die Halspartie von außen anlegen und diese auf die Antriebswelle zu bewegen. Bei der vorgeschlagenen Art der Befestigung einer Nabe auf einer Antriebswelle erweist es sich jedoch von Nachteil, daß einerseits die Herstellung aufwendig und damit teuer wird, da sie als zusätzliches Teil einen Spannring erfordernder durch seine Schraube und seine Stifte von vergleichsweise komplizierter Gestalt ist, und andererseits eine derartige Nabenwellenverbindung eine geringe Eigenelastizität besitzt und demzufolge die Gefahr besteht, daß sich bei längerem Gebrauch und/oder bei Temperalurschwankungen der Spannring und damit die Nabe lockern kann.

Weiter ist in der CH-PS 4 61183 bereits ein Verfahren zur Befestigung eines Maschinenteils auf einer Welle angegeben, bei dem der zu befestigende Maschinenteil eine Bohrung aufweist, dessen umschriebener Kreis größer und dessen eingeschriebener Kreis kleiner als der Durchmesser der Welle ist. Das Zusammenfügen erfordert die Anwendung von durch besondere Hilfsmittel erzeugten äußeren Kräften, die den Querschnitt der Bohrung so weit deformieren, daß beide Teile aufeinandergeschoben werden können und anschließend durch Aufhebung der Krafteinwirkung von außen ein Kraftschluß entsteht. Dabei hat die Deformation über die gesamte Länge des auf der Welle zu befestigenden Maschinenteiles zu erfolgen, woraus eine besonders innige Verbindung resultieren soll, die sich vor allem für die Verbindung schwerer Maschinenteile eignen soll. Bei dieser bekannten Verbindung, bei der nicht von einem ursprünglichen Schiebesitz ausgegangen wird und außerdem nicht nur die dünnwandige Halspartie verformt wird, erweist es sich jedoch als nachteilig, daß die Montage einen vergleichsweise großen Aufwand erfordert und schwierig durchzuführen ist, da während der Gesamtdauer des Zusammenfügen wenigstens ein Maschinenteil durch äußere, übei die gesamte Länge wirkende Kräfte unter ständiger Deformation gehalten werden muß.

Die Erfindung hat es sich deshalb zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren zum Herstellen einer Naben-Wellen-Verb'ndung der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, Jas eine einfache und billige Herstellung mit relativ einfacher Montage ermöglicht und die Erzeugung einer genauen und zuverlässigen Verbindung gestattet, deren Eigenelastizität relativ groß ist und die daher betriebssicher ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens vorgesehen, daß man zur Herstellung der Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Laufradnabe die Nabenbohrung mit einer Schiebesitzpassung versieht, daß man dann die Halspartie über einen Teil ihrer Länge vom Ende her und an mindestens zwei Umfangsbereichen derart verformt, daß der kleinere Innenhüllkreis etwas kleiner ist als der Wellendurchmesser, und daß man schließlich die Nabe und die WdIe unter genauer Zentrierung zueinander auf- bzw. ineinanderpreßt, wobei die Halspartie etwa auf ihre Ursprungsform zurückgebildet wird. Damit wird die erfindungsgemäße Wellen-Naben-Verbindung billiger herstell- und wesentlich einfacher auf die Welle kraftschlüssig montierbar. Zweckmäßigerweise erfolgt die Herstellung der Nabe zunächst auf einem Drehautomaten, um im Anschluß daran an ihrer Halspartie durch Backenwerk/euge in der erfindungsgemäßen Weise verformt zu werden, so daß ein Innenhüllkreis entsteht, der etwas kleiner als der Durchmesser der Welle ist. Dann erfolgt das Aufpressen der Nabe auf die Welle bzw. umgekehrt, was eine genaue Zentrierung von Nabe und Welle und eine genaue Führung zur Folge hat. wobei nach dem Aufpressen die Halspartie der Nabe nahezu wieder ihre Ursprungsform zurückerhält. Dabei behält andererseits zumindest die Halspartie eine genügend große Restfederung in ihrem zuvor verformten elastischen Bereich, so daß sich diese Verbindung auch bei einer Vielzahl von Temperaturintervallen oder Erschütterungen oder Anläufen nicht lockern kann. Die erfindungsgemäße Verbindung besitzt also auf Grund ihrer relativ großen Eigenelastizität ein hohes Maß an Betriebssicherheit. Sie ist darüber hinaus schnell montiert, da ein Schrauben oder dergleichen zeitraubende Maßnahmen nicht erforderlich sind und/oder ein

oder beide Maschienteile während des Zusammenbaues durch von außen angreifende Hilfsmittel nicht unter Deformation gehalten werden müssen.

In einer bevorzug»en Ausführungsform der Erfindung ist die Halspartie mit einem angeformten Schutzring im Abstand umgeben, dessen Stirnfläche die Stirn der Halspartie überragt. Die Funktion dieses Schutzringes ist einerseits darin zu sehen, daß er einen Anschlagsbzw. Auflagefläche bildet, deren Vorteil in der Erleichterung des Zusammenbaues von Nabe und Weile zu sehen ist, und andererseits in dem dadurch entstehenden Beschädigungsschutz für die Halspartie.

Für eine nach dem neuen Verfahren hergestellte Verbindung wird vorgeschlagen, die Halspartie an einem als Hohlkegel ausgebildeten Teil der Nabe anzuformen. Dabei ist es möglich, in den Hohlkegel eine Halspartie der Ronde des Laufrades einzuziehen.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt, teilweise abgebrochen, durch ein mit einer Naben-Wellen-Verbindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung versehenes Ventilatorrad,

Fig.2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt längs der Linie 11-11 der F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt ähnlich der F i g. 2, jedoch durch die Nabe allein und unter Darstellung der ausgeführten Verformung,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine Naben-Wellen-Verbindung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fi g. 5 einen Längsschnitt durch eine Naben-Wellen-Verbindung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine Naben-Wellen-Verbindung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Die in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellte erfindungsgemäße Naben-Wellen-Verbindung dient zur formschlüssigen Kraftübertragung von einer Antriebswelle 12 auf eine Nabe 13 eines Ventilatorlaufrades 14, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer mit der Nabe 13 kraftschlüssig verbundenen Radscheibe bzw. Ronde 16 und einem außenumfangsseitigen Kranz von Schaufeln 17 besteht. Das Ventilatorlaufrad 14 kann dabei die Form eines Radial- oder Axialrades besitzen. Die Verbindung von Nabe 13 und Rad· cheibe 16 kann ebenfalls in bekannter Weise erfolgen.

Da sich die einzelnen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Naben-Wellen-Verbindung 11 hinsichtlich der Herstellung und Ausführung des Kraftschlusses im wesentlichen gleichen, sei das wesentliche der Erfindung anhand des ersten Ausführungsbcispieles der Fig. 1 — 3 erläutert. Die Nabe 13, die als Drehteil auf einem Drehautomaten hergestellt wird, besitzt eine Schulterpartie 21, an der die Radscheibe bzw. Ronde 16 kraftschlüssig befestigt ist, und eine an die Schulterpartie 21 angeformte dünnwandige Halspartie 22, die sich der Radscheibe 16 abgewandt erstreckt und außenseitig zum freien Ende hin konisch verläuft. Die relativ dünnwandige Halspartie 22 wird ebenso wie die Schulterpartie 21 mit einer dem Durchmesser d der Welle 12 entsprechenden Innenbohrung 23 versehen. Diese Innenbohrung 23 erhält mit der Herstellung eine genaue Schiebesitz-Passungstoleranz, die auf die Passung der Welle 12 abgestimmt ist. Ist dieses Drehteil 13 mit der Bohrungspassung nergestellt, so wird die Halspartie 22, wie in F i g. 3 schematisch dargestellt ist, zwischen die Backen 26 eines Werkzeugs 27 eingespannt Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Werkzeug 27 drei über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Backen 26, die gemäß den Pfeilen A radial aufeinander zu bewegt werden. Dabei wird die Halspartie 22 der Nabe 13 an beim Ausführungsbeispiel drei Umfangsstellen verformL Es versteht sich, daß die Verformung ggf. auch an zwei oder mehr als drei Stellen erfolgen kann. Diese Verformung, die in Fig.3 der Deutlichkeit halber in ihren Verhältnissen übertrieben dargestellt ist, bewirkt ein entsprechendes Verformen der Innenbohrung 23 im Bereich der Halspartie 22 derart, daß sich an den zusammengedrückten drei Bereichen ein gemeinsamer, strichpunktiert angedeuteter innerer Hüllkreis 28 ergibt, dessen Durchmesser d' etwas kleiner ist als der Durchmesser d der Innenbohrung 23 an der unverformten Halspartie 22 bzw. der Durchmesser der Welle 12.

Die Welle 12, die an einem Ende eine Fase 29 oder einen kleinen Konus besitzt, wird in die auf diese Weise verformte und in F i g. 3 im Bereich der Halspartie 22 dargestellte Nabe 13 vom Schulterteil 21 her eingeschoben bzw. eingepreßt. Es versteht sich, daß der Vorgang auch umgekehrt erfolgen kann, daß also die Nabe 13 mit ihrem Schulterteil 21 voraus über die Welle 12 geschoben wird. Aufgrund der Durchmesserverhältnisse von Halspartie 22 und Welle 12 spricht man bei diesem Vorgang von einem Aufpressen der Nabe 13 auf die Welle 12, wobei die Welle 12 im wesentlichen genau zentriert und geführt wird und die Halspartie 22 der Nabe 13 nahezu ihre Ursprungsform wieder zurückerhält. Dies ist in Fig. 2, die den aufgepreßten, d. h. den montierten Zustand der Kraftschluß-Verbindung 11 wiedergibt, in etwa dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Nabe 13 aus einem Metall besteht, das sich zwar plastisch, jedoch auch bis zu einem gewissen Grade elastisch verformen läßt. Daraus ergibt sich auch, daß nach dem Aufpressen der Nabe 13 auf die Welle 12 der elastische Bereich, d. h. die Halspartie 22 noch eine genügend große Restfederung besitzt, die gewährleistet, daß sich die Halspartie 22 der Nabe 13 gemäß den Pfeilen B an den verformten Stellen radial aktiv an die Welle 12 anlegt bzw. diese umklammert. Dadurch ist auch gewährleistet, daß sich die erfindungsgemäße Verbindung 11 auch nach öfteren und erheblichen Temperaturintervallen, Erschütterungen, Anläufen od. dgl. Betriebseigenschaften nicht lockern kann.

Das in F i g. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten lediglich dadurch, daß die Nabe 13 zusätzlich einen angeformten Ring 31 besitzt, der in einem Abstand die Halspartie 22 umgibt, wobei die Stirn 32 des Ringes 31 die Stirn der Halspartie 22 überragt und dabei eine Anschlag- bzw. Auflagefläche zum Herstellen der zwischen der Radscheibe 16 und dem Schulterteil 21 bestehenden kraftschlüssigen Nietverbindung 33 schafft. Gleichzeitig bildet der Ring 31 einen Beschädigungsschutz für die Halspartie 22. Die kraftschlüssige Verbindung 11 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in derselben Weise hergestellt, wie dies anhand der Fig. 1 — 3 beschrieben wurde.

Beim in F ig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung besitzt die Nabe 13 außer der Halspartie 22, die sich einstückig an das eine Ende der Schulterpartie 21 anschließt, noch eine zweite Halspartie 36, die an das andere Ende der Schulterpartie 21 angeformt ist und innerhalb der Nietverbindung 33

verläuft und diese überragt. Die Halspartie 3b ist dabei ebenso wie die Halspartie 22 mit der Innenbohrung 23 mit Schiebesitz-Passungstoleranz versehen und zur Bildung der kraftschlüssigen Verbindung 11 mit der Welle 12 mit einem Werkzeug 27 derart verformt, daß der Innendurchmesser der Bohrung 23 auch dort einen kleineren Hüllkreis bildet, als dem Durchmesser der Welle 12 entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also eine zweifache kraftschlüssige Verbindung 11 dadurch hergestellt, daß der Kraftschluß an zwei Halspartien 22 und 36 wirkt, so daß bei diesem Ausführungsbeispiel das Ventilatorlaufrad 14 mit einem höheren Drehmoment von der Welle 12 aus angetrieben werden kann.

Beim in F i g. 6 dargestellten vierten Ausführungsbeispie! vorliegender Erfindung ist die an die Halspartie 22 anschließende Schulterpartie 41 der Nabe 13' als Hohlkegel ausgebildet, dessen umgebogenes, abgeflach-. tes Ende 42 über die Niete 43 an der Radscheibe bzw. Ronde 46 befestigt ist.

Die Radscheibe 46 ist in spanloser Verformung mit einer in die hohle Schulterpartie 41 ragenden Halspartie 47 versehen. Diese Halspartie 47 schafft in entsprechender Weise wie die Halspartien 22, 36 der Naben 13 eine kraftschlüssige Verbindung W mit der Welle 12. Die Halspartie 47 erhält also ebenfalls einen Innendurchmesser 48 mit einer Schiebesitz-Passungstoleranz und wird anschließend in einem Werkzeug, entsprechend der F i g. 3, verformt, worauf die Radscheibe 46 mit der Nabe 13 auf die Welle 12 aufgepreßt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch die Nabe 13' in spanloser Verformung hergestellt werden. Damit ergibt sich eine besonders einfache und billige Ausführungsform der erfindungsgemäßen kraftschlüssigen Verbindung U, die aufgrund der Verformung der Nabe 13' und der zusätzlichen Radscheibennabe in Form der Halspartie 47 zweifach wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einer Antriebswelle und einem mit dieser umlaufenden Maschinenteil, dessen Nabe mit einer dünnwandigen Halspartie versehen ist, deren Bohrungswand kraftschlüssig an der Welle anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung der Verbindung zwischen der Antriebswelle (12) und der Laufradnabe (13, 13') die Nabenbohrung (23) mit einer Schiebesitzpassung versieht, daß man dann die Halspartie (22, 36) über einen Teil ihrer Länge vom Ende her und an mindestens zwei Umfangsbereichen derart verformt, daß der kleinere Innenhüllkreis etwas kleiner ist als der Wellendurchmesser, und daß man schließlich die Nabe und die Welle unter genauer* Zentrierung zueinander auf- bzw. ineinanderpreßt, wobei die Halspartie etwa auf ihre Ursprungsform zurückgebildet wird.

2. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellte Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (22, 36) von einem angeformten Schutzring (31) in Abstand umgeben ist, dessen Stirnfläche (32) die Stirn der Halspartie (36) überragt.

3. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellte Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (22) an einem als Hohlkegel (41) ausgebildeten Teil der Nabe (13') angeformt ist.

4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlkegel (41) eine Halspartie (47) der Ronde (46) des Laufrades (14) eingezogen ist.

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