DE3419307A1

DE3419307A1 - Arrangement for the releasable frictional connection between a gearbox input shaft designed as a hollow shaft and a drive shaft which can be inserted into the latter

Info

Publication number: DE3419307A1
Application number: DE19843419307
Authority: DE
Inventors: Curt Hudiksvall Falk
Original assignee: Metalform Safeset AB
Current assignee: Metalform Safeset AB
Priority date: 1983-05-24
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1985-01-31
Also published as: SE8302928L; SE442665B; SE8302928D0

Abstract

The subject-matter of the invention is a releasable frictional connection between a gearbox input shaft designed as a hollow shaft and supported within a housing in spaced bearings and a drive shaft which can be inserted into the abovementioned shaft. To achieve a connection which can be cancelled easily in the event of overloading, an annular chamber (9) having a small radial width and filled with high-pressure fluid is formed in the gearbox input shaft (2). The wall of the gearbox input shaft expands and establishes the frictional connection between the shafts. In order to avoid damage in the bearings (3, 4), the annular chamber (9) extends axially only into the vicinity of the bearings (3, 4) and an arrangement (10), accessible from outside, for setting the pressure in the annular chamber (9) is connected to the annular chamber (9) via a duct (15). <IMAGE>

Description

Bezeichnung: Anordnung zur lösbaren ReibschlußverbindungDesignation: Arrangement for a releasable frictional connection

zwischen einer als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle und einer in diese einschiebbaren Antriebswelle. between a transmission input shaft designed as a hollow shaft and a drive shaft that can be pushed into this.

Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur lösbaren Reibschlußverbindung zwischen einer als Hohlwelle ausgebildeten und in beabstandeten Lagern innerhalb eines Gehäuses gelagerten Getriebeeingangswelle und einer in diese einschiebbaren Antriebswelle. Description The invention relates to an arrangement for a releasable frictional connection between a hollow shaft and in spaced bearings within of a housing mounted gearbox input shaft and one that can be pushed into it Drive shaft.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art ragt die als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle aus dem Gehäuse heraus und ist mit einem Klemmstück versehen, das die Hohlwelle mit großer Kraft radial nach einwärts zusammendrückt und so die drehfeste Verbindung zur Antriebswelle herstellt. Solche Klemmverbindungen sind jedoch mechanischen Beschädigungen und Korrosionen ausgesetzt. Nach einer gewissen Betriebszeit sind sie daher schwer zu lösen. Auch benötigen sie ziemlich viel Platz in axialer Richtung.In known arrangements of this type, the hollow shaft protrudes Gearbox input shaft out of the housing and is provided with a clamping piece, which compresses the hollow shaft radially inwards with great force and so the Establishes a non-rotatable connection to the drive shaft. Such clamp connections are but exposed to mechanical damage and corrosion. After a certain Operating time, they are therefore difficult to solve. They also take up a lot of space in the axial direction.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnungen besteht darin, daß sich kein einfacher Überlastungsschutz zwischen der Getriebeeingangswelle und der Antriebswelle anordnen läßt, der bei Uberlastung die Klemmverbindung aufhebt.Another disadvantage of these known arrangements is that that there is no simple overload protection between the transmission input shaft and the drive shaft can be arranged, which cancels the clamping connection in the event of overload.

Aus der DE-OS 29 23 902 ist es bekannt, zwischen einer Welle und einer auf dieser drehfest anzubringenden Nabe eine an den Enden geschlossene doppelwandige Hülse anzuordnen, deren zwischen den beiden Wandungen gebildeter Ringraum mit Flüssigkeit gefüllt ist, die unter Druck gesetzt werden kann. Hierbei dehnen sich die Wandungen der Hülse aus und stellen eine Reibschlußverbindung zwischen Welle und Nabe her. Bei Uberlastung kann der Druck leicht zum Abfallen gebracht werden, wodurch augenblicklich die Verbindung zwischen der Welle und der Nabe aufgehoben wird. Eine solche Wellen-Naben-Verbindung benötigt jedoch in axialer Richtung beträchtlich viel Platz, wie er insbesondere innerhalb eines optimal bemessenen Getriebegehäuses nicht vorhanden ist. Auch kann im Fall der Anwendung bei einer Anordnung der eingangs genannten Art die eingeschobene Hülse nicht zu nahe in den Bereich der Lager gebracht werden, weil durch den hohen Druck zwischen den Wandungen der Hülse die Hohlwelle im Bereich der Lager aufgeweitet würde und dadurch Schäden im Lager auftreten könnten.From DE-OS 29 23 902 it is known between a shaft and a a double-walled one closed at the ends on this hub, which is to be attached non-rotatably To arrange the sleeve, the annular space formed between the two walls with liquid is filled that can be pressurized. The walls expand here the sleeve and establish a frictional connection between the shaft and the hub. In the event of overload, the pressure can easily be brought to a drop, causing instantaneous the connection between the shaft and the hub is canceled. Such a shaft-hub connection however, requires a considerable amount of space in the axial direction, as he in particular does not exist within an optimally dimensioned gear housing. Also can in the case of use in an arrangement of the type mentioned above, the inserted The sleeve must not be brought too close to the bearing area because of the high Pressure between the walls the sleeve the hollow shaft in the area the camp would widen and damage could occur in the camp.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur lösbaren Reibschlußverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich ohne Gefährdung der Lager platzsparend innerhalb des Getriebegehäuses anbringen läßt und darüber hinaus eine einfache Uberlastungssicherung ermöglicht.The invention is therefore based on the object of providing an arrangement for to create releasable frictional connection of the type mentioned, without Endangerment of the bearing can be attached within the gear housing in a space-saving manner and also enables a simple overload protection.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Getriebeeingangswelle eine vor den Lagern endende, mit Flüssigkeit gefüllte Ringkammer von geringer radialer Weite ausgebildet ist und daß wenigstens an einem Ende der Getriebeeingangswelle eine mit der Ringkammer in Verbindung stehende Einrichtung zum Ausüben von Druck auf die Flüssigkeit und dadurch zum Festklemmen der Getriebeeingangswelle auf der Antriebswelle vorgesehen ist.According to the invention this object is achieved in that in the transmission input shaft a liquid-filled annular chamber of less radial direction ending in front of the bearings Width is formed and that at least one end of the transmission input shaft means for exerting pressure in communication with the annular chamber on the liquid and thereby to clamp the transmission input shaft on the Drive shaft is provided.

Bei der Erfindung ist demzufolge die bekannte Expansionshülse in die hohle Getriebeeingangswelle integriert und enthält selbst eine mit Flüssigkeit gefüllte Ringkammer in der erforderlichen axialen Länge sowie eine Einrichtung zum Druckausüben, die einen bestimmten Platz auf der Außenseite des Getriebegehäuses einnimmt und eine gesteuerte Ein- und Auskupplung des Reibschlusses zwischen der Hohlwelle und der Antriebswelle auf minimalem Raum mit der Wirkung einer Keilverbindung herstellt.In the invention, the known expansion sleeve is in the Integrated hollow transmission input shaft and contains a liquid-filled one itself Annular chamber in the required axial length and a device for exerting pressure, which occupies a certain space on the outside of the gear housing and a controlled coupling and decoupling of the frictional connection between the hollow shaft and of the drive shaft in a minimal space with the effect of a spline connection.

Bei kleinem Außendurchmesser der Hohlwelle kann diese mit einem freien Ende versehen sein, das teilweise geschlossen und mit einer nach außen hin offenen Ausnehmung versehen ist, in welcher die Einrichtung für das Unterdrucksetzen der Ringkammer untergebracht ist. Eine geringe Wandstärke der Hohlwelle ist deshalb kein Nachteil für die Anwendung der Erfindung. Außerdem oder alternativ kann das Ende der Hohlwelle einen größeren Durchmesser als ihr übriger Teil aufweisen, wodurch genügend Platz für die Unterbringung der Einrichtung zum Unterdrucksetzen geschaffen wird. Dadurch wird gleichzeitig natürlich auch das Lager auf dieser Seite der Hohlwelle größer, was jedoch keinen Nachteil darstellt.If the outer diameter of the hollow shaft is small, it can be replaced with a free one End that is partially closed and with an open to the outside Recess is provided in which the device for pressurizing the Annular chamber is housed. A small wall thickness of the hollow shaft is therefore no disadvantage for the application of the invention. In addition or as an alternative, this can be End of the hollow shaft have a larger diameter than the rest of the part, whereby created enough space to accommodate the pressurization device will. As a result, of course, the bearing on this side of the hollow shaft is also at the same time larger, but this is not a disadvantage.

Wenn die Klemmung der Hohlwelle aus irgend-einem Grund nicht ausreicht, um das erforderliche Drehmoment zu übertragen, beispielsweise bei unzureichender Montage oder augenblicklicher Überlastung, kann ein Gleiten zwischen den Wellen in Umfangsrichtung auftreten. Wenn dieses Gleiten über längere Zeit andauert, entsteht eine Scherwirkung zwischen Hohlwelle und Antriebswelle, und, da diese Scherwirkung in einem Getriebe mit kleinem Spiel zwischen den rotierenden Teilen eingeht, ist die normale Folge, daß das ganze Getriebe abschert und unbrauchbar wird. Um dies zu verhindern, sieht ein besonderes Ausbildungsmerkmal der Erfindung vor, daß die Antriebswelle ein radial nach auswärts erstreckendes Glied aufweist und daß an der Getriebeeingangswelle eine von dem Glied aus lösbare Einrichtung angeordnet ist, die bei Relativdrehung zwischen den beiden Wellen die Ringkammer vom Flüssigkeitsdruck entlastet.If the clamping of the hollow shaft is not sufficient for any reason, to transmit the required torque, for example when insufficient Mounting, or instantaneous overload, can result in sliding between the shafts occur in the circumferential direction. If this sliding continues over a long period of time, it arises a shear action between the hollow shaft and the drive shaft, and, since this shear action is received in a transmission with small play between the rotating parts the normal consequence that the whole gear shears off and becomes unusable. To this to prevent, provides a special feature of the invention that the Drive shaft has a radially outwardly extending member and that on the Transmission input shaft is arranged a detachable device from the link, the annular chamber from the liquid pressure when the two shafts rotate relative to one another relieved.

Schließlich kann gemäß noch einem weiteren Ausbildungsmerkmal der Erfindung das Vorhandensein eines auf der Getriebeeingangswelle drehfest angeordneten Zahnrades mit Vorteil dazu verwendet werden, eine Deformation der Hohlwelle radial nach auswärts infolge des hohlen Drucks in der Ringkammer zu vermeiden, indem die axiale Erstreckung der Ringkammer im wesentlichen mit der axialen Erstreckung der Nabe des Zahnrades übereinstimmt.Finally, according to yet another training feature, the Invention the presence of a rotatably arranged on the transmission input shaft Gear can be used with advantage to radially deform the hollow shaft to avoid moving the outward as a result of the hollow pressure in the annular chamber axial extension of the annular chamber essentially with the axial extension of the Hub of the gear.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung bei einer als Stummelwelle ausgebildeten Antriebswelle und Fig. 2 einen entsprechenden Längsschnitt durch eine alternative Ausführungsform, bei welcher die Antriebswelle als durchgehende Welle innerhalb der Getriebeeingangswelle ausgebildet ist.The invention is illustrated below with reference to two in the drawing Embodiments explained in more detail. They show: FIG. 1 a longitudinal section through a first embodiment of the arrangement according to the invention in a stub shaft trained drive shaft and FIG. 2 shows a corresponding longitudinal section through a alternative embodiment in which the drive shaft is a continuous shaft is formed within the transmission input shaft.

Figur 1 zeigt im Längsschnitt einen Teil eines Getriebegehäuses 1 für ein sogenanntes Zapfengetriebe. Im Getriebegehäuse 1 ist eine als Eingangswelle dienende Hohlwelle 2 drehbar in zwei beabstandeten Lagern 3, 4 gelagert und trägt dazwischen ein Zahnrad 5, das mittels einer Paßfeder 6 drehfest mit der Hohlwelle 2 verbunden ist. Die Hohlwelle 2 ist an ihrem einen Ende 2a völlig offen und nimmt eine in sie eingeschobene Abtriebswelle 7 einer (nicht gezeigten) Antriebsmaschine wie beispielsweise eines Elektromotors auf. Innerhalb der Hohlwelle 2 ist nahe der die Antriebswelle 7 aufnehmenden Bohrung 8 eine koaxial zur Wellenachse verlaufende Ringkammer 9 von verhältnismäßig geringer radialer Weite angeordnet. Die Ringkammer 9 erstreckt sich in axialer Richtung bis in die Nähe der Lager 3, 4 und ist, wie an sich für die Zusammenkpplung einer Welle mit einer auf dieser angeordneten Nabe durch ein eingeschobenes Element bekannt (DE-OS 29 23 902), eine dünnwandige Hülse, in welcher die erwähnte Ringkammer sich befindet und so die Verbindung herstellt.FIG. 1 shows part of a gear housing 1 in longitudinal section for a so-called pin gear. In the transmission housing 1 is one as an input shaft serving hollow shaft 2 rotatably mounted in two spaced bearings 3, 4 and carries in between a gear 5, which by means of a feather key 6 rotatably with the hollow shaft 2 is connected. The hollow shaft 2 is completely open at one end 2a and takes an output shaft 7 of a drive machine (not shown) pushed into it such as an electric motor. Inside the hollow shaft 2 is close to the the drive shaft 7 receiving bore 8 extending coaxially to the shaft axis Annular chamber 9 arranged from a relatively small radial width. The ring chamber 9 extends in the axial direction up to the vicinity of the bearings 3, 4 and is how per se for the coupling of a shaft with a hub arranged on it known by an inserted element (DE-OS 29 23 902), a thin-walled sleeve, in which the mentioned annular chamber is located and thus establishes the connection.

In gleicher Weise wie bei der bekannten Kupplung ist bei der im Ausführungsbeispiel gezeigten Anordnung die Ringkammer 9 der Hohlwelle 2 mit einer Einrichtung lo zum Unterdrucksetzen der Ringkammer 9 mit einer Druckflüssigkeit für die elastische Verformung der Bohrungsfläche 8 in Reichtung zur Antriebswelle 7 sowie einer Einrichtung 11 zum Druckentlasten der Ringkammer 9 versehen, wenn die Freikupplung der Hohlwelle 2 gegenüber der Antriebswelle 7 gewünscht wird. Die Einrichtung 10 umfaßt einen Kolben 12, der mit einer Schraube 13 abgedichtet verschiebbar in einer Bohrung 14 verschieblich ist, die über einen Kanal 15 mit der Ringkammer 9 verbunden und in einem teilweise geschlossenen Ende 16 der Hohlwelle 2 in der Verlängerung der Antriebswelle 7 gelegen ist Die Einrichtung 11 besteht einerseits aus einem axial an der Stirnseite der Hohlwelle 2 vorstehenden Stift 17, der exzentrisch in das teilweise geschlossene Ende 16 der Hohlwelle 2 eingesetzt ist und mit einer nach außen geschlossenen Bohrung über einen Kanal 18 mit der Ringkammer 9 in Verbindung steht, und zum anderen aus einem radialen Arm 19, der über eine zapfenförmige Verlängerung 20 an der Antriebswelle 7 befestigt ist und bei einer Relativbewegung zwischen den Wellen 2, 7 in Drehrichtung den Stift 17 abreißt, so daß die Druckflüssigkeit aus der Ringkammer 9 auszuströmen vermag und sich die Hohlwelle 2 von der Antriebswelle 7 lösen kann.In the same way as in the known coupling is in the embodiment The arrangement shown, the annular chamber 9 of the hollow shaft 2 with a device lo for Pressurizing the annular chamber 9 with a pressure fluid for the elastic Deformation of the bore surface 8 in the direction of the drive shaft 7 and a device 11 provided to relieve the pressure of the annular chamber 9 when the coupling of the hollow shaft 2 with respect to the drive shaft 7 is desired. The device 10 includes a Piston 12, which is sealed with a screw 13 and slidable in a bore 14 is displaceable, which is connected via a channel 15 to the annular chamber 9 and in a partially closed end 16 of the hollow shaft 2 in the extension of the drive shaft 7 is located The device 11 consists on the one hand of an axially on the end face the hollow shaft 2 protruding pin 17, the eccentric in the partially closed End 16 of the hollow shaft 2 is inserted and with an outwardly closed bore communicates with the annular chamber 9 via a channel 18, and on the other hand from a radial arm 19, which has a pin-shaped extension 20 on the drive shaft 7 attached is and with a relative movement between the waves 2, 7 tear off the pin 17 in the direction of rotation, so that the pressure fluid from the annular chamber 9 can flow out and the hollow shaft 2 can detach from the drive shaft 7.

Beim Zusammenbau des in Fig. 1 gezeigten Zapfengetriebes ist die Ringkammer 9 drucklos, und der Arm 19 ist von der zapfenförmigen Verlängerung 20 der Antriebswelle 7 abgenommen. Nachdem das Zapfengetriebe auf die Antriebswelle 7 derart aufgeschoben ist, daß die zapfenförmige Verlängerung So durch die Zentralbohrung im Ende 16 der Hohlwelle 2 herausragt, wird der Arm 19 in Eingriff mit dem Stift 17 auf die zapfenförmige Verlängerung 20 aufgesetzt und mit dieser drehfest verbunden, so daß die Hohlwelle 2 im Betrieb, wenn sie auf der Antriebswelle 7 in Umfangsrichtung gleitet, den Stift 17 mit Hilfe des Arms 19 abreißt. Mit dem in dieser Stellung festgelegten Arm 19 wird dann die Schraube 13 der Einrichtung zum Unterdrucksetzen tiefer eingeschraubt, so daß der Kolben 12 verschoben wird und der Druck in der Ringkammer 9 ansteigt, bis ein (nicht gezeigtes) Druckbegrenzungsventil anspricht und dadurch den Maximaldruck festlegt. Dadurch wird die Innenwand der Hohlwelle 2 innerhalb der Ringkammer 9 fest gegen die Antriebswelle 7 verspannt. Auch die außerhalb der Ringkammer 9 gelegene Wand der Hohlwelle 2, wird sich in radialer Richtung axial außerhalb des Zahnrades 5 verformen; jedoch besteht, da die Ringkammer 9 mit Axialabstand zu den Lagern 3 und 4 endet, nicht die Gefahr, daß sich die Verformung auf die Lager 3, 4 überträgt.When assembling the pin gear shown in Fig. 1, the annular chamber 9 pressureless, and the arm 19 is from the pin-shaped extension 20 of the drive shaft 7 removed. After the pin gear is pushed onto the drive shaft 7 in this way is that the peg-shaped extension So through the central bore in the end 16 of the Hollow shaft 2 protrudes, the arm 19 is in engagement with the pin 17 on the peg-shaped Extension 20 placed and rotatably connected to this so that the hollow shaft 2 in operation, when it slides on the drive shaft 7 in the circumferential direction, the pin 17 tears off with the aid of the arm 19. With the arm 19 fixed in this position the screw 13 of the pressurization device is then screwed in deeper, so that the piston 12 is displaced and the pressure in the annular chamber 9 increases, until a pressure relief valve (not shown) responds and thereby the maximum pressure specifies. As a result, the inner wall of the hollow shaft 2 becomes inside the annular chamber 9 clamped firmly against the drive shaft 7. Also the one outside of the annular chamber 9 Wall of the hollow shaft 2 is located axially outside the gear in the radial direction 5 deform; However, there is, as the annular chamber 9 with an axial distance to the bearings 3 and 4 ends, there is no risk that the deformation will be transferred to the bearings 3, 4.

Die letztere nach außen gerichtete radiale Verformung kann ziemlich groß werden, wenn man gezwungen ist, den Außendurchmesser der Hohlwelle 2 aus Platzgründen zu vermindern. In diesem Fall ist es ratsam, die Ringkammer 9 in ihrer axialen Erstreckung zu verkleinern, so daß die Erstreckung sich nur auf das Zahnrad 5 beschränkt und die entstehenden Radialkräfte vom Zahnrad 5 aufgenommen werden, was ziemlich hohe Drücke in der Ringkammer 9 ermöglicht.The latter outward radial deformation can be quite become large if you are forced to reduce the outer diameter of the hollow shaft 2 for reasons of space to diminish. In this case it is advisable to keep the annular chamber 9 in its axial extension to be reduced, so that the extent is limited only to the gear 5 and the resulting radial forces are absorbed by the gear 5, which is quite high Pressures in the annular chamber 9 allows.

Es ist jedoch auch möglich, das Getriebe zur Anbringung auf einer durchgehenden Welle 7' auszubilden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.However, it is also possible to mount the gear on a to form through shaft 7 ', as shown in FIG.

Hier ist das eine Ende 21 der Hohlwelle 20 im Durchmesser wesentlich größer gehalten und nimmt sowohl die Einrichtung 10 zum Unterdrucksetzen der Ringkammer 9 als auch die Einrichtung 11 zur Druckentlastung auf. Ein dem radialen Arm 19 in Fig. 1 entsprechender Arm 22 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mit einem Ring 23 fest verbunden, der drehfest auf der Antriebswelle 7' befestigt ist. Auch hier ist eine Uberlastungssicherung durch die Relativbewegung zwischen dem Arm 22 und der Einrichtung 11 in Drehrichtung erreicht, wie dies in Fig. 1 beim dortigen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.Here one end 21 of the hollow shaft 20 is essential in terms of diameter kept larger and takes both the device 10 for pressurizing the annular chamber 9 and the device 11 for pressure relief. One of the radial arm 19 in Fig. 1 corresponding arm 22 is in the embodiment of FIG. 2 with a ring 23 fixedly connected, which is fixed in a rotationally fixed manner on the drive shaft 7 '. Here too is an overload protection through the relative movement between the arm 22 and the device 11 is achieved in the direction of rotation, as shown in FIG. 1 in the exemplary embodiment there has been described.

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Claims

Claims 1. Arrangement for releasable frictional connection between one designed as a hollow shaft and in spaced bearings within a housing mounted transmission input shaft and a drive shaft that can be pushed into this, d a -d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that in the transmission input shaft (2; 20) an annular chamber (9) which ends in front of the bearings (3, 4) and is filled with liquid is formed of small radial width and that at least at one end of the Transmission input shaft (2; 20) one connected to the annular chamber (9) Means (io) for exerting pressure on the liquid and thereby for clamping the transmission input shaft (2; 20) is provided on the drive shaft (7; 7 ').

2. Arrangement according to claim 1, wherein the drive shaft as in the transmission input shaft is formed at one end of the retractable stub shaft is that the other end of the transmission input shaft (2) is essentially closed and protruding from the housing (1) Front side is provided with a recess (14), which the device for exerting pressure (10) picks up.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the drive shaft (7; 7 ') is located in front of one end of the transmission input shaft (2; 20) has radially outwardly extending member (19; 22) and that on the Transmission input shaft (2; 20) a device which can be triggered by the link (19; 22) (11) is arranged, the annular chamber with relative rotation between the two shafts (9) relieved of fluid pressure.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3 with one on the transmission input shaft arranged in a non-rotatable connection Gear, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h -n e t that the axial extent of the annular chamber (9) is essentially coincides with the axial extent of the hub of the gearwheel (5).