DE4308975C2 - Wellen-Naben-Verbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellen-Naben-Verbindung der im Oberbegriff der Ansprü­ che 1 und 2 genannten Art.

Aus dem Fachbuch Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 14. Auflage, Springerverlag, 1981, Achsen und Wellen, Seiten 402-407, sind derartige Wellen- Naben-Verbindungen bekannt. Bild 5 zeigt in den Bildteilen e, f und g Formschluß­ verbindungen mit Zahn-, Keil- oder Polygonprofil. Verbindungen mit solchen Profilen eignen sich insbesondere zur Übertragung und Aufnahme großer Drehmomente. Zur Lagesicherung der Verbindung und zur Aufnahme und Übertragung von Axialkräften dienen die in Bild 8 dargestellten axialen Sicherungselemente.

Als nachteilig bei mit in dem Bildteil b dargestellten geschlitzten Ringen gesicherten Verbindungen wirkt sich deren umständliche Montage aus, da diese unter Anwen­ dung von speziellen Zangen gespreizt bzw. zusammengedrückt gehalten in auf der Welle bzw. in der Nabe eingebrachte Ringnute eingebracht werden müssen. Zudem weist eine so gesicherte Verbindung stets ein axiales Spiel auf.

Der im Bildteil d dargestellte Stellring weist den Nachteil auf, daß zu seiner Fixie­ rung auf der Welle der Wellen-Naben-Verbindung die Welle zur Aufnahme des Ke­ gelsitzes des Gewindestiftes angebohrt werden muß.

Weiterhin ist vorgeschlagen worden, Wellen-Naben-Verbindungen einzusetzen, bei denen eine Welle über eine hülsenartige Nabe z. B. mit einem sich in Wellenrich­ tung erstreckenden vorzugsweise mehrstufigen Planetengetriebe zu verbinden ist. Dabei wird die Nabe über das zugeordnete Ende der Welle geschoben und werden auf die Außenfläche der Nabe Schrumpfscheiben aufgeschoben, wie sie in Bild 6 auf S. 405 des vorstehend angezogenen Fachbuches beschrieben sind. Diese Schrumpfscheiben halten sowohl radial als auch axial die Welle in der Nabe nur durch Reibschluß. Bei der Verwendung einer solchen Wellen-Naben-Verbindung werden hohe Anforderungen an die Montage gerichtet. Montage und/oder Ausle­ gungsfehler können schnell zum Fressen der die Wellen-Naben-Verbindung auf­ bauenden Bauelemente führen.

Aus der DE 30 15 818 ist eine drehfeste Verbindung eines axial beweglichen Plane­ tensteges mit einem Zapfen bekannt, bei dem eine einstückig mit dem Planetensteg ausgeführte und als Welle wirkende Hülse mit ihrem Außenprofil in das Innenprofil des als Nabe wirkenden Zapfens einschiebbar ist, der mit dem Fahrgestell eines Fahrzeugs verbunden ist und eine Radnabe mittels Traglager lagert. Der die Hülse in dem Zapfen sichernde Sicherungsring mit Innenprofil liegt fest auf der Stirnseite des Zapfens auf und in dem Hülsenabschnitt ist eine Auskehlung derart vorgesehen, daß eine axiale Beweglichkeit des Steges mit vorgegebenem Spiel möglich ist.

Aus der DE 33 20 444 C1 ist eine Kupplung zum drehfesten und gegen Axialver­ schiebung gesicherten Verbinden einer am Innenumfang mit Keilen und Nuten ver­ sehenen Nabe und einer am Außenumfang mit Keilen und Nuten versehenen Welle bekannt, bei der die Keile des einen Teils in die Nuten des anderen Teils und mit der Welle verbundene Radialvorsprünge in eine die Keile der Nabe hinterschnei­ dende Umfangsnut greifen. Die Radialvorsprünge sind fest an einer drehfest an der Welle oder Nabe gehaltenen Einsatzes ausgebildet, der in die Nabenbohrung einge­ führt wird. Ein die als Hohlwelle augebildete Welle durchsetzende und in eine Ge­ windebohrung in dem Einsatz eingreifende Schraube preßt die Welle mit einer Au­ ßenschulter gegen eine ringartige Widerlagerfläche, die an der freien Kante der Na­ benbohrung ausgebildet ist. Dabei erfolgt ein linienartiger Eingriff zwischen Außen­ schulter und Widerlagerfläche und der Einsatz liegt nicht am Boden der ihn aufneh­ menden Öffnung in der Nabe auf. Die Schraube selbst kann nur durch das freie En­ de der Hohlwelle hindurch betätigt werden.

Aus der DE 16 50 937 ist eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden einer ringartigen Schneidklinge bekannt, die auf ihrer Innenseite mit Nuten versehen ist, in die Keil­ rippen einer die Schneidklinge tragenden Welle eingreifen, so daß eine drehfeste Verbindung in Umfangsrichtung aufgebaut wird. Die Schneidklinge wird auf der Welle durch eine Klemmscheibe gesichert, deren radial außenliegende Zähne an die Nuten auf der Innenseite der Schneidklinge angepaßt sind. Die Klemmscheibe selbst wird in Anlage an die Schneidklinge duch eine Mutter gehalten, die auf ein auf der Welle vorgesehenes Gewinde aufschraubbar ist. Die Welle greift somit nicht in eine Nabe ein.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Wellen- Naben-Verbindung anzugeben, die einfach montiert werden kann und einen in Achsrichtung spielfreien Sitz der Welle gewährleistet.

Diese Aufgabe wird beim Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Welle am unteren En­ de des Eingriffsbereichs axial spielfrei in der Nabe gehalten ist, indem der profilierte Wellenabschnitt zwischen Nabe und Sicherungsring fest eingespannt ist, wobei in der Nabe ein Sackloch vorgesehen ist, in das ein den Eingriffsbereich aufweisender Abschnitt der Welle bis zur Anlage am Grunde des Sackloches eingeschoben ist.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen wird unter dem Begriff "Nabe mit Sack­ loch" auch eine solche Anordnung verstanden, bei der der Nabenboden nicht ein­ stückig mit der Nabe ausgebildet ist, sondern das eine Ende der Nabe durch ein ge­ sondertes Bauteil, wie z. B. Teil des bereits angesprochenen Planetengetriebes, ge­ schlossen ist.

Diese Aufgabe wird beim Anspruch 2 dadurch gelöst, daß die Welle am unteren En­ de des Eingriffsbereichs axial spielfrei in der Nabe gehalten ist, indem der profilierte Wellenabschnitt zwischen Nabe und Sicherungsring fest eingespannt ist, wobei die Nabe auf ihrer von dem Sicherungsring abgewandten Seite eine Stufung aufweist, an der das eine Ende des Eingriffsbereiches der Welle anliegt und durch die ein im Durchmesser verringerter Abschnitt der Welle hindurchgeführt ist.

Da der Eingriffsbereich der Welle an seinen Enden zwischen der Nabe und dem Si­ cherungsring eingeklemmt ist, liegt eine spielfreie Wellen-Naben-Verbindung vor, die auf einfache Weise herzustellen ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei entsprechender Dicke der Sicherungs­ scheibe die Wellen-Naben-Verbindung hohe axiale Kräfte aufnehmen und übertra­ gen kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Wellen-Naben-Verbindung sind darin zu se­ hen, daß die Verbindung ein Keil-, Zahn-, oder Polygonprofil aufweist.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Wellen-Naben-Verbindung sol­ len nun anhand von zwei Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Wellen-Naben-Verbindung mit einem Sicherungsring im Längsschnitt, bei der die Nabe ein Sackloch zur Aufnahme eines Wellenendes bzw. eine gestufte Durchgangsöffnung aufweist, und

Fig. 2 zwei Ebenen der in Fig. 1 gezeigten Wellen-Naben-Verbindung im Querschnitt.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Wellen-Naben-Verbindung zeigt eine Welle 1, die mit einem profilierten Wellenabschnitt 2 in ein profiliertes Sackloch 3 einer Nabe 4 eingreift.

Dabei liegt das eine Ende 5 des profilierten Wellenabschnittes 2 am Grund 6 des Sackloches 3 an, wobei das andere Ende 7 des profilierten Wellenabschnittes 2 ge­ ringfügig aus dem Sackloch 3 herausragt.

Wie der Querschnitt A-B der Verbindung, der im oberen Teil der Fig. 2 dargestellt ist, zeigt, weisen die Welle 1 und das Sackloch 3 in einem Eingriffsbereich 8 jeweils durch Zahnlücken 9a bzw. 9b getrennte Zähne 10a bzw. 1 Ob auf, wobei die Zähne 10a; 10b jeweils in die gegenüberliegenden Zahnlücken 9a; 9b eingreifen.

Es ist aber auch vorgesehen, die Verbindung mit einem Keil- oder Polygonprofil auszuführen.

Die Welle 1 weist in ihrem weiteren Verlauf einen an den profilierten Wellenab­ schnitt 2 angrenzenden profilfreien Wellenabschnitt 11 auf, in dem die Zahnlücken 9a des Wellenprofiles kantenfrei auslaufen.

Ein Sicherungsring 12 mit einem dem profilierten Wellenabschnitt angepaßten In­ nenprofil mit Zähnen 13 und Zahnlücken 14 wird vor dem Einführen der Welle 1 in die Nabe 4 über den profilierten Wellenabschnitt 2 auf den profilfreien Wellenab­ schnitt 11, dessen Länge E mindestens der Dicke S des Sicherungsringes 12 ent­ spricht, geschoben und dort um eine halbe Zahnteilung Z verdreht mit Schrauben 15 auf die Nabe 4 geflanscht. Durch die Überlagerung der Zähne 10a; 13 des profilier­ ten Wellenendes 2 bzw. des Sicherungsringes 12 (Fig. 2, Querschnitt C-D) ist das profilierte Wellenende 2 nach Anzug der Schrauben 15 unter Verbleib eines Spieles P zwischen Nabe 4 und Sicherungsring 12 fest zwischen dem Grund 9 des Sacklo­ ches 3 und des Sicherungsringes 12 gespannt, so daß eine spielfreie Wellen- Naben-Verbindung vorliegt.

Die erfindungsgemäße Wellen-Naben-Verbindung ist insbesondere dann von Vor­ teil, wenn ein an den profilierten Wellenabschnitt 11 angrenzender verbleibender Wellenabschnitt 16 einen Wellendurchmesser aufweist, der mindestens dem Durchmesser des profilierten Wellenabschnittes 2 entspricht, so daß der Siche­ rungsring 12 nur seitens des profilierten Wellenendes 2 auf die Welle 1 aufgescho­ ben werden kann.

Wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel vor­ gesehen, einen im Durchmesser verringerten Wellenabschnitt 17 an der von dem Sicherungsring 12 abgewandten Seite der Nabe 4 durch die Nabe 4 hindurchzufüh­ ren.

Aus diesem Grunde ist die Durchgangsöffnung der Nabe 4 mit einer Stufung 18 ver­ sehen, auf der sich das Ende 7 des profilieren Wellenabschnittes 2 abstützt.

Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß eine Möglichkeit gegeben wird, eine sichere Wellen-Naben-Verbindung mit spielfreiem Sitz aufzu­ bauen, bei der die von der verbindenden Welle abgewandte Seite der Nabe nicht zugänglich ist. Die Erfindung gibt somit eine einfache Lehre, wie bei einem solchen Fall eine sichere spielfreie Verbindung an der der Welle zugewandten Seite der Na­ be aufgebaut werden kann.

Claims (3)

1. Wellen-Naben-Verbindung mit einer in einem Eingriffsbereich mit einem Au­ ßenprofil versehenen Welle und einer auf die Welle aufschiebbaren und mit ei­ nem an das Außenprofil der Welle angepaßten Innenprofil versehenen Nabe, wobei auf der Welle auf einem an ein Ende des Eingriffsbereiches angrenzen­ den Wellenabschnitt ein mit der Nabe verbindbarer Sicherungsring angeordnet ist, der das Außenprofil der Welle radial übergreift, und wobei der Sicherungs­ ring ein an das Wellenprofil angepaßtes Innenprofil aufweist und der Siche­ rungsring nach Verdrehung um den Wellenabschnitt bis zur Überlagerung sei­ nes Innenprofiles mit dem Außenprofil der Welle mit der Nabe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) am unteren Ende (7) des Eingriffsbereichs (8) axial spielfrei in der Nabe gehalten ist, indem der profilierte Wellenabschnitt (2) zwischen Nabe (4) und Sicherungsring (12) fest eingespannt ist, wobei in der Nabe (4) ein Sackloch (3) vorgesehen ist, in das ein den Eingriffsbereich (8) aufweisender Abschnitt (2) der Welle (1) bis zur Anlage am Grunde (6) des Sackloches (3) eingeschoben ist.

2. Wellen-Naben-Verbindung mit einer in einem Eingriffsbereich mit einem Au­ ßenprofil versehenen Welle und einer auf die Welle aufschiebbaren und mit einem an das Außenprofil der Welle angepaßten Innenprofil versehenen Nabe, wobei auf der Welle auf einem an ein Ende des Eingriffsbereiches angrenzen­ den Wellenabschnitt ein mit der Nabe verbindbarer Sicherungsring angeordnet ist, der das Außenprofil der Welle radial übergreift, und wobei der Sicherungs­ ring ein an das Wellenprofil angepaßtes Innenprofil aufweist und der Siche­ rungsring nach Verdrehung um den Wellenabschnitt bis zur Überlagerung sei­ nes Innenprofiles mit dem Außenprofil der Welle mit der Nabe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) am unteren Ende (7) des Eingriffsbereichs (8) axial spielfrei in der Nabe gehalten ist, indem der profilierte Wellenabschnitt (2) zwischen Nabe (4) und Sicherungsring (12) fest eingespannt ist, wobei die Nabe (4) auf ihrer von dem Sicherungsring (12) abgewandten Seite eine Stufung (18) auf­ weist, an der das eine Ende (5) des Eingriffsbereiches (8) der Welle (1) anliegt und durch die ein im Durchmesser verringerter Abschnitt (16) der Welle (1) hindurchgeführt ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung ein Keil-, Zahn-, -oder Polygonprofil aufweist.