DE3940314A1 - Drive with gear hub and shaft joint - has solid shaft with bored ends to limit overload torque - Google Patents

Drive with gear hub and shaft joint - has solid shaft with bored ends to limit overload torque

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DE3940314A1
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Guenther Thurau
Gerd Fuehrer
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16D1/0817—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to rotation along an eccentric surface, e.g. arcuate wedging elements
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    • F16D9/00—Couplings with safety member for disconnecting, e.g. breaking or melting member
    • F16D9/06—Couplings with safety member for disconnecting, e.g. breaking or melting member by breaking due to shear stress

Abstract

The joint shaft is solid and has the ends shaped into a polygonal, or non-circular cross section. The shape fits into the hub units (3) to which the gears are connected. Ccentral bores (7) in the shaft ends limit the max. torque transmitted by the system without dmaaging the gears. The hollow ends of the shafts suffer plastic deformation under excessive torques. The solid shaft transmits large torques without distortion. ADVANTAGE - No damage by overloads either to the hub, or bearings.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung mit einer Wellen-Naben-Verbindung, bei welcher eine aus Stahl hergestellte Welle einen als Polygon-Profil ausgebildeten Anschlußzapfen aufweist und formschlüssig auf diesem eine Nabe eines ebenfalls aus Stahl hergestellten Antriebselements angeordnet ist.The invention relates to a drive device with a shaft-hub connection, in which one out Steel made one as a polygon profile trained connecting pin and form-fitting this one hub also made of steel Drive elements is arranged.

Eine Antriebseinrichtung der vorgenannten Gattung ist aus der DE-OS 34 25 600 bekannt. Dabei ist auf dem als Polygon-Profil ausgebildeten Anschlußzapfen ein Zahnrad formschlüssig befestigt. Die durch ein Innendruckumformverfahren aus einem Stahlrohr hergestellte Hohlwelle ist zur Übertragung hoher Antriebsdrehmomente nicht geeignet.A drive device of the aforementioned type is known from DE-OS 34 25 600. It is on the as Polygon-shaped connecting pin a gear positively attached. The one Internal pressure forming process made from a steel tube Hollow shaft is for the transmission of high drive torques not suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung zur Übertragung hoher Drehmomente zu schaffen, bei welcher Drehmomentspitzen nicht zur Zerstörung bzw. Aufweitung der Nabe des Antriebselements sowie zur Zerstörung eines die Nabe umgebenden Lagers führen.The invention has for its object a Drive device for transmitting high torques create at which torque peaks do not destroy or expansion of the hub of the drive element and Destruction of a bearing surrounding the hub.

Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs dadurch gelöst, daß die Welle als Vollwelle ausgebildet und zur Schaffung eines Überlastungsschutzes im Bereich des Anschlußzapfens mit einer koaxialen Bohrung versehen ist. Eine Überschreitung des maximalen Drehmoments führt danach nicht mehr zur Zerstörung des unter großem Aufwand zu demontierenden Antriebselements, sondern zu einer plastischen Verformung des Polygon-Profils des Anschlußzapfens nach innen, während das Polygon-Profil der Nabe unbeschädigt bleibt. This task is performed according to the distinctive part of the Claimed solved in that the shaft as a solid shaft trained and to create an overload protection in Area of the connecting pin with a coaxial bore is provided. Exceeding the maximum torque then no longer leads to the destruction of the large Effort to dismantle drive elements, but to one plastic deformation of the polygon profile of the Connection pin inside, while the polygon profile of the The hub remains undamaged.  

Aus der DE-OS 32 30 116 ist eine über ihre gesamte Länge ein konstantes inneres Polygon-Profil aufweisende Hohlwelle bekannt, in welches formschlüssig ein Zapfen einsteckbar ist. Dieser aus einem metallischen Werkstoff hergestellte Zapfen ist zwar zur Masseverminderung und Abmilderung von Steifigkeitssprüngen teilweise ausgehöhlt, damit wird er aber nur hinsichtlich seiner Steifigkeit abgestimmt auf die aus Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus mit Kohlefasern verstärktem Kunstharz hergestellte Hohlwelle. Ein Überlastungsschutz innerhalb einer Wellen-Naben-Verbindung soll nicht geschaffen werden.From DE-OS 32 30 116 is one over its entire Length with a constant inner polygon profile Hollow shaft known, in which a pin is form-fitting is insertable. This made of a metallic material manufactured cone is for mass reduction and Mitigation of stiffness changes partially hollowed out, but this only makes it stiff matched to those made of fiber composite material, in particular made of synthetic resin reinforced with carbon fibers Hollow shaft. Overload protection within one Shaft-hub connection should not be created.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.To further explain the invention reference is made to the Drawing referenced in the one embodiment is shown.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellen-Naben-Verbindung und Fig. 1 shows a longitudinal section through an inventive shaft-hub connection and

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1 durch einen Anschlußzapfen und eine Nabe dieser Wellen-Naben-Verbindung. Fig. 2 shows a cross section along line II-II in Fig. 1 by a connecting pin and a hub of this shaft-hub connection.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, in welchem koaxial zueinander eine Welle 2 und ein Antriebselement 3 gelagert sind. Die Welle 2 ist dabei antreibbar über ein Zahnrad 4, das mit einem nicht dargestellten weiteren Zahnrad im Eingriff ist. Außerdem weist die Welle 2 einen Anschlußzapfen 5 auf, der als Polygon-Profil ausgebildet ist und in eine Nabe 6 des Antriebselements 3 formschlüssig eingreift. Zur Schaffung einer Sollbruchstelle in der Verbindung der Welle 2 mit dem Antriebselement 3 weist die Welle 2 im Bereich des Anschlußzapfens 5 eine koaxiale Bohrung 7 auf. Es sind außerdem die Welle 2 über ein Kugellager 8 und die Nabe 6 über ein Kegelrollenlager 9 im Gehäuse 1 gelagert.In Fig. 1 a housing is indicated by 1, which are mounted coaxially with each other in a shaft 2 and a drive element 3. The shaft 2 can be driven via a gear 4 , which is in engagement with a further gear, not shown. In addition, the shaft 2 has a connecting pin 5 , which is designed as a polygonal profile and engages in a positive manner in a hub 6 of the drive element 3 . To create a predetermined breaking point in the connection of the shaft 2 with the drive element 3 , the shaft 2 has a coaxial bore 7 in the region of the connecting pin 5 . There are also the shaft 2 via a ball bearing 8 and the hub 6 via a tapered roller bearing 9 in the housing 1 .

Aus der Fig. 2 geht die Ausbildung des Polygon-Profils des Anschlußzapfens 5 hervor. Dieses Polygon-Profil ist ein von einem gleichzeitigen Dreieck abgeleitetes Profil mit stetigem Übergang der Krümmungen. Mit einem entsprechenden Innen-Profil ist die Nabe 6 versehen, so daß von der Welle 2 auf das Antriebselement 3 relativ hohe Drehmomente übertragen werden können, ohne daß Kerbwirkung auftritt. Die Problematik liegt nun darin, daß bei Überschreitung eines maximalen Drehmoments die Radialkräfte in der Wellennabenverbindung die Nabe 6 zerstören können oder die Nabe 6 aufweiten und das diese umgebende Kegelrollenlager 9 zerstören, mit der Folge, daß der Antrieb blockiert und auch zerstört wird. Ein Austausch des Antriebselements 3 ist aber mit einem hohen Reparaturaufwand verbunden. Durch die Anordnung der Bohrung 7 im Bereich des Anschlußzapfens 5 wird mit einfachen Mitteln eine Sollbruchsteile geschaffen, und zwar an der leicht demontierbaren Welle 2. From Fig. 2, the formation of the polygon profile of the connecting pin is produced. 5 This polygon profile is a profile derived from a simultaneous triangle with a continuous transition of the curvatures. The hub 6 is provided with a corresponding inner profile, so that relatively high torques can be transmitted from the shaft 2 to the drive element 3 without a notch effect occurring. The problem lies in the fact that if it exceeds a maximum torque, the radial forces can destroy the hub 6 in the shaft-hub connection or expand the hub 6 and the surrounding this taper roller bearings 9 destroy, with the result that the drive is blocked and is also destroyed. An exchange of the drive element 3 is associated with a high repair effort. By arranging the bore 7 in the area of the connecting pin 5 , a predetermined breaking part is created with simple means, namely on the easily removable shaft 2 .

BezugszeichenlisteReference symbol list

 1 Gehäuse
 2 Welle
 3 Antriebselement
 4 Zahnrad
 5 Anschlußzapfen
 6 Nabe
 7 Bohrung
 8 Kugellager
 9 Kegelrollenlager 1 housing
2 wave
3 drive element
4 gear
5 connecting pins
6 hub
7 hole
8 ball bearings
9 tapered roller bearings

Claims (1)

Antriebseinrichtung mit einer Wellen-Naben-Verbindung, bei welcher eine aus Stahl hergestellte Welle (2) einen als Polygon-Profil ausgebildeten Anschlußzapfen (5) aufweist und formschlüssig auf diesem eine Nabe (6) eines ebenfalls aus Stahl hergestellten Antriebselements (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) als Vollwelle ausgebildet und zur Schaffung eines Überlastungsschutzes im Bereich des Anschlußzapfens (5) mit einer koaxialen Bohrung (7) versehen ist.Drive device with a shaft-hub connection, in which a shaft ( 2 ) made of steel has a connecting pin ( 5 ) designed as a polygon profile and a hub ( 6 ) of a drive element ( 3 ), also made of steel, is positively arranged on this , characterized in that the shaft ( 2 ) is designed as a solid shaft and is provided with a coaxial bore ( 7 ) in order to provide overload protection in the area of the connecting pin ( 5 ).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007062152A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-25 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Shaft for supporting e.g. compressor in loading device i.e. exhaust gas turbocharger, of internal combustion engine in motor vehicle, has trochoid or hypo-trochoid cross section provided in axial end area
WO2010057838A2 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Thielert Aircraft Engines Gmbh Vertr. D. D. Insolvenzverwalter Dr. Bruno M. Kübler Fuel pump for internal combustion engines
DE102011017150A1 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Shaft-hub-connection for steering column of motor vehicle steering, has shaft having coupling portion and hub with another coupling portion, where coupling portions engage into each other

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Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

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