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Die
vorliegende Erfindung befaßt
sich mit einem Maschinenelement mit einer dieses verriegelnden Befestigungsvorrichtung
im Einklang mit dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1, wie z. B. einer
Rolle, einer Scheibe, einem Stirnrad oder dergleichen auf einer
Welle.
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Die
Montage von Riemenscheiben oder Stirnrädern auf eine zylindrische
Welle in einer solchen Weise, daß die Scheibe oder dergleichen
gegen Bewegungen relativ zu der Welle in Umfangsrichtung und/oder
in axialer Richtung arretiert ist, kann auf unterschiedliche Art
und Weise bewirkt werden. Entsprechend ist es üblich, eine Keilnut in der Welle
und/oder im Hals oder der Nabe des Maschinenelements einzusetzen,
wobei zum Verhindern einer relativen Bewegung in Umfangsrichtung
ein Keil in die Keilnut eingefügt
wird. Ein solches Arretieren erfordert jedoch eine teurere Bearbeitung
der Keilnut in der Welle, reduziert die Stärke der Welle und kann im Zusammenhang
mit leichten und kostengünstigen Hohlwellen
kaum eingesetzt werden.
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Ähnliche
Einschränkungen
sind bei der Verwendung von Gewindeverbindungen zu sehen, da diese
ein Gewindeschneiden auf der Welle und der Innenfläche der
Bohrung in dem Maschinenelement erfordern.
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Zylindrische
Wellen und Nabenverbindungen können
selbstverständlich
auch durch Preßsitz erreicht
werden, der mit oder ohne die Verwendung einer Druckölanordnung
erreicht wird, aber auch in diesem Fall ist es schwierig, Hohlwellen
einzu setzen, wegen der großen
radial nach innen gerichteten Kräfte.
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In
der
EP 1 052 420 ist
eine Befestigungsvorrichtung beschrieben, die zum Arretieren eines
Maschinenelements mit einer im wesentlichen zylindrischen Bohrung
auf einer zylindrischen Welle gedacht ist, wobei die Bohrung einen
Innendurchmesser besitzt, der größer als
der Außendurchmesser
der Welle ist, was zu einem ringförmigen Raum zwischen dem Maschinenelement
und der Welle führt,
in welchen ein Paar Elemente eingefügt ist, die zueinander passende,
zusammenwirkende Schrägflächen haben,
die einander zugewandt sind und bei Verlagerung zueinander dazu
gedacht sind, ihre radiale Gesamthöhe zu verändern und dadurch eine Klemmkraft
zwischen dem Maschinenelement und der Welle zu erhöhen oder
zu reduzieren, wobei die Elemente ein erstes dünnwandiges Hülsenelement
mit einer glatten Innenfläche,
die zum Umschließen
eines Teils der Welle angeordnet ist, und ein zweites, dünnwandiges
Hülsenelement
mit einer glatten Außenfläche sind,
die zum Anliegen an der Bohrung des Maschinenelements gedacht ist,
wobei das zweite Hülsenelement
das erste Hülsenelement
umschließt
und das erste und zweite Hülsenelement
an ihren jeweils einander zugewandten Flächen eine Mehrzahl sägezahnförmiger,
axial aufeinanderfolgender Schrägbereiche
besitzt, das zweite Hülsenelement
mit einer seiner Stirnkanten an einem Anschlag anliegt, der an dem
Maschinenelement ausgebildet ist, und das erste Hülsenelement über die
gegenüberliegende
Stirnkante des zweiten Hülsenelements
hinausragt, so daß es
für eine äußere Druckkraft
leicht zugänglich ist,
die eine solche gegenseitige Verlagerung zwischen dem ersten und
zweiten Hülsenelement
bewirkt.
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Eine
solche Befestigungsvorrichtung würde sehr
gut funktionieren, hat aber den Nachteil, daß sie es erfordert, dem Größenverhältnis zwischen
der Welle und der Bohrung der Scheibe große Bedeutung zuzumessen, um
den Erhalt einer geeigneten Befestigung zu ermöglichen. Dies macht es notwendig,
eine erhebliche Vielzahl unterschiedlicher Größen der Hülsenelemente vorzusehen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Befestigungsvorrichtung
der beschriebenen Art zu schaffen, die zur Vermeidung der vorstehend
genannten Nachteile verbessert worden ist und für eine breite Vielzahl an Bohrungsdurchmessern
der Scheibe mit nur wenigen verschiedenen Größen einsetzbar ist, und dies
ist dadurch erreicht worden, daß die
Vorrichtung mit den in den beigefügten Ansprüchen ausgeführten Merkmalen versehen worden
ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele,
die in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt sind, näher
beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt eines Maschinenelements, das mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik an einer Welle arretiert ist;
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2 eine
entsprechende Ansicht, die einen Teil Scheibe zeigt die mit Hilfe
einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
an einer Welle arretiert ist;
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3 eine
Darstellung ähnlich 2,
die aber eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
zeigt und
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4 eine 3 entsprechende
Darstellung, die eine Befestigungsvorrichtung in einer etwas kompakteren
Ausführung
zeigt.
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1 zeigt
eine Befestigungsvorrichtung aus dem Stand der Technik entsprechend
der zuvor erwähnten
EP 1 052 420 . Bei dieser
Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik ist im Querschnitt ein Bereich einer Hohlwelle
10 gezeigt,
an welcher ein Maschinenelement
11 befestigt ist, das nur
teilweise gezeigt ist und beispielsweise eine Scheibe sein kann.
Wie gezeigt, besitzt die Hohlwelle
10 eine zylindrische äußere Hüllfläche und
das Maschinenelement
11 besitzt eine Bohrung von zylindrischer
Form und einen Durchmesser, der den Außendurchmesser der Welle übersteigt.
An einer Stirnseite der Bohrung in dem Maschinenelement
11 ist
jedoch ein Absatz
12 vorgesehen, der nur einen etwas größeren Durchmesser
als die Welle besitzt, wodurch lediglich solch ein Spiel verbleibt,
daß das
Maschinenelement leicht bis zu einer gewünschten Arretierstellung auf
die Welle gedrückt
werden kann. Der zwischen der Innenfläche der Bohrung in dem Maschinenelement
11 und
der äußeren Hüllfläche der
Welle
10 ausgebildete ringförmige Raum
13 besitzt
eine gewisse Radialabmessung x. In diesem Raum wird der primäre Teil
der Befestigungsvorrichtung eingefügt, d. h. die zweiteilige Hülse
15.
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Diese
zweiteilige Hülse
besitzt eine erste oder innere Hülse 15a mit
einer zylindrischen Innenfläche
und einer Außenflä che, die
mit einer durchgängigen
axialen Reihe an schrägen,
im wesentlichen sägezahnförmigen Oberflächenelementen
versehen ist, wobei ein erstes Oberflächenelement b von einem größeren Durchmesser
zu einem kleineren Durchmesser geneigt ist, gefolgt von einem nachfolgenden
Oberflächenelement
c, das mit dem ersten Element b über
ein im wesentlichen radiales Wandelement d verbunden ist, so daß das Ende
des Elements c nahe dem engeren Ende des Abschnittes b im wesentlichen
den gleichen Außendurchmesser wie
das Element b an seinem größten Ende,
d. h. dem von dem zweiten Abschnitt c entfernt liegenden Ende, besitzt.
Der zweite Abschnitt c ist mit dem nachfolgenden Abschnitt e verbunden
und verhält sich
zu diesem in gleicher Weise wie das Verhältnis zwischen dem ersten und
zweiten Abschnitt b bzw. c, usw. Der zweite oder äußere Teil 15' der zweiteiligen Hülse ist
als ein umgekehrtes Abbild des ersten, inneren Hülsenteils 15a ausgestaltet
und besitzt eine zylindrische äußere Hüllfläche, während seine
Innenfläche
mit sägezahnförmigen Oberflächenelementen versehen
ist, die komplementär
zu denjenigen des ersten Hülsenteils 15a sind.
Das äußere Hülsenelement 15' ist so angeordnet,
daß es
die innere Hülse 15a umschließt, wobei
ein kurzer Abschnitt f der inneren Hülse 15a axial aus
dem Innenraum der zweiten, äußeren Hülse 15' herausragt.
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Die
Befestigungsvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik umfaßt
auch ein Ringelement 16, das um die Welle 10 auf
der Seite des Maschinenelements 11 angeordnet ist, die
von dessen Absatz 12 wegweist. Das Ringelement 16 ist
mit einer Anzahl axialer Durchgangsbohrungen 16a versehen,
die jeweils einen Bolzen 17 aufnehmen, die sich durch die Durchgangsbohrungen 16a erstrecken
und in entsprechende Gewindebohrungen 18 in dem Maschinenelement 11 eingeschraubt
sind. Dieses Ringele ment 16 liegt an dem vorspringenden
Hülsenbereich f
der inneren Hülse 15a an,
und durch Anziehen der Bolzen 17 ist es möglich, die
innere Hülse 15 dazu
zu bringen, sich axial relativ zu der äußeren Hülse 15' zu bewegen, wodurch die zusammenwirkenden
Schrägflächen der
Innenhülse 15a und
der Außenhülse 15' dazu gebracht
werden, aufeinander zu gleiten und dadurch zunächst die Radialabmessung x
des Raumes 13 zu erreichen und daraufhin bei fortgesetztem Anziehen
der Bolzen den Halt zwischen der Befestigungsvorrichtung und der
Welle 10 und zwischen der Befestigungsvorrichtung und dem
Innenraum des Maschinenelements 11 zu erhöhen, bis
man einen festen Halt in der Umfangsrichtung und auch in axialer
Richtung erhält.
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Durch
den Umstand, daß die
aufeinanderfolgenden, sägezahnförmigen Schrägabschnitte
als einstückige
Einheit ausgebildet sind, erreicht man auch, daß die Befestigungsvorrichtung
in ihrem Sitz ohne Risiken für
eine Fehlausrichtung zentriert wird, und außerdem wird die Handhabung
und Lagerhaltung der Befestigungsvorrichtung vereinfacht.
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Die
Befestigungsvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik, wie sie beschrieben und in 1 dargestellt
worden ist, ergibt ein sehr gutes und zuverlässiges Befestigungsresultat,
aber das Arretieren der Scheiben oder dergleichen mit einer Vielzahl
verschiedener Bohrungsdurchmesser erfordert die Lagerhaltung einer
großen
Vielzahl an Größen der
Befestigungsvorrichtung oder eine getrennte Herstellung für verschiedene
Verhältnisse
zwischen Bohrungs- und Wellendurchmesser.
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In 2 ist
eine der Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik nach 1 entsprechende Ansicht einer
ersten Aus führungsform
der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
gezeigt. Wie man bei dieser Ausführungsform
sehen kann, umfaßt
das System hier auch eine Welle 20, ein Maschinenelement
oder eine Scheibe 21 (von der nur ein Teil gezeigt ist),
ein Ringelement 26, das um die Welle 20 angeordnet
ist, und eine Anzahl an Bolzen 27, die sich durch Bohrungen
in dem Ringelement erstrecken und in Gewindebohrungen 28 in
der Scheibe 21 eingeschraubt sind. Um die Welle 20 ist
auch eine zweiteilige Hülse 25 von
gleicher Form und Funktion wie die zweiteilige Hülse 15 bei der Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik nach 1 vorgesehen.
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Jedoch
weicht das erfindungsgemäße Maschinenelement
mit einer Befestigungsvorrichtung von der Ausführungsform nach dem Stand der
Technik dadurch ab, daß die
Bohrung 24 der Scheibe 21 schräg zuläuft und nicht zylindrisch ist
wie die Bohrung bei der Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik. Ein zweiter Zwischenring 29 mit einer schrägen äußeren Hüllfläche 30 ist
mit einer zylindrischen Innenfläche 21a versehen,
die gemeinsam mit der Hüllfläche der
Welle 20 einen Raum definiert, in welchem das zweiteilige
Hülsenelement 25 angeordnet ist.
An einem seiner Stirnenden besitzt der Zwischenring 29 einen
nach innen weisenden Flansch 22, der einen Durchmesser
besitzt, der im wesentlichen demjenigen der Welle 20 entspricht,
um es dem Zwischenring 29 zu ermöglichen, einfach auf der Welle 20 positioniert
zu werden. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist der Zwischenring 29 an
einem Stirnende mit einem radial nach außen weisenden Flanschelement 31 versehen,
das mit sich axial erstreckenden Bohrungen 32 versehen
ist, die entsprechend den Positionen der Bohrungen in dem ersten Ringelement 26 und
den Bohrungen 28 in der Scheibe 21 angeordnet
sind, und leicht drehbar ist, um diese zueinander fluchtend auszurichten.
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Die
Wirkweise der zweiteiligen Hülse 25 ist die
gleiche wie bei dem Hülsenelement 15 der
Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik, d. h. wenn der Zwischenring 29 einer erheblichen
Axialkraft nach links im Sinne der Zeichnung ausgesetzt ist, wird
das äußere Hülsenelement
der zweiteiligen Hülse 25 nach
rechts gedrückt,
indem es durch den durch den sich nach innen erstreckenden Flansch 22 an
dem Zwischenring 29 gebildeten, benachbarten Absatz berührt wird.
Das innere Hülsenelement
der zweiteiligen Hülse 25 wird
jedoch an dem ersten Ringelement 26 anliegen und das äußere Hülsenelement
wird daher über
das innere Hülsenelement hochwandern
und dadurch die radiale Gesamthöhe des
Paares an Hülsenelementen
erhöhen
und dadurch auch den Halt der zweiteiligen Hülse 25 gegen die Welle
und gegen den Zwischenring 29 vergrößern und dadurch die Kraft
steigern, die den Zwischenring 29 an der Welle 20 arretiert.
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3 und 4 zeigen
in 2 entsprechenden Darstellungen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Maschinenelements
mit Befestigungsvorrichtung, die geringfügig von derjenigen entsprechend 2 abweichen.
Identische oder ähnliche
Bauteile sind in den unterschiedlichen Ausführungsformen mit den gleichen
Bezugszeichen versehen worden, während
Bauelemente unterschiedlicher Ausführung mit neuen Bezugszeichen versehen
worden sind.
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In 3 ist
daher eine Welle 20 gezeigt, an welcher ein ringförmiges Maschinenelement,
wie z. B. eine Scheibe 21 angebracht ist. Eine zweiteilige Hülse 25 und
ein erstes Ringelement 26 sind um die Welle 20 angeordnet.
Eine Anzahl Bol zen 27 sind durch Bohrungen in dem ersten
Ringelement eingefügt
und befinden sich mit entsprechenden Gewindebohrungen 28 in
der Scheibe 21 in Gewindeverbindung. Die Scheibe 21 besitzt
eine kegelige Bohrung 24 und zwischen der zweiteiligen
Hülse 25 und
der Bohrung 24 der Scheibe ist ein Zwischenring 39 angeordnet,
der eine kegelförmige äußere Hüllfläche 40 entsprechend
der kegeligen Bohrung 24 der Scheibe besitzt. Dieser Zwischenring 39 besitzt
einen nach innen ragenden Flansch 42, der den Umfang der
Welle eng umschließt
und dadurch auch einen Ringabsatz bildet, der auf die äußere Hälfte der
zweiteiligen Hülse 25 wirkt,
wenn er einer Axialkraft ausgesetzt ist, in der gleichen Weise,
wie im Zusammenhang mit der Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik entsprechend 1 beschrieben. Der Hauptunterschied
im Vergleich zu dem Zwischenring 29 der erfindungsgemäßen Ausführungsform
nach 2 besteht darin, daß der Zwischenring 39 keinen
sich nach außen
erstreckenden Flansch ähnlich
dem Flansch 31 der Ausführungsform
nach 2 aufweist. Die Bolzen 27 erstrecken
sich in diesem Fall direkt von den Bohrungen in dem ersten Ringelement 26 aus
und treten in die Gewindebohrungen 28 in der Scheibe 21 ein.
Die Funktion und Wirkweise der Befestigungsvorrichtung sind, wie
in dieser Abbildung dargestellt ist, die gleiche wie bei den Ausführungsformen
gemäß 2.
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In 4 ist
schließlich
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, die ähnlich der Ausführungsform
gemäß 3 ist,
aber eine zweiteilige Hülse 25' mit wesentlich
kürzerer Axialgröße als die
entsprechende Einzelheit in 3 besitzt.
Es ist daher auch möglich,
einen Zwischenring 39' von
wesentlich kürzerer
Axiallänge
einzusetzen. Eine solche kürzere
Gestaltung der Befestigungsvorrichtung kann vorzugsweise dann eingesetzt
werden, wenn die zwischen der Welle und der Scheibe zu übertragenden
Kräfte
relativ klein sind.
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Bei
den Ausführungsformen
gemäß 3 und 4 haben
die Bolzen 27 keine zwischenliegende Führung über Bohrungen in einem sich
von dem Zwischenring 39, 39' nach außen erstreckenden Flansch,
aber bei den meisten Anwendungen ist eine solche zwischenliegende
Führung
nicht notwendig.
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Die
die Teile des erfindungsgemäßen Maschinenelements
mit der Befestigungsvorrichtung bildenden Bauelemente können zeitweise
miteinander verbunden und als Einheit nach der Montage zusammengehalten
sein und können
zur Einsatzstelle als eine Einheit geliefert werden, die dann, wenn
sie eingebaut wird, auf die Welle in die gewünschte Position gedrückt wird,
woraufhin die Bolzen angezogen werden, bis der Halt zwischen den
verschiedenen zusammenwirkenden Flächen das gewünschte Maß erreicht.
Ein weiterer Vorzug besteht darin, daß Bolzen und Kegelabschnitte
normaler Art eingesetzt werden können.
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Die
Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen gezeigte und im Zusammenhang
damit beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern es sind Abwandlungen und Varianten im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche möglich.