DE7935725U1 - Welle-nabe-verbindung - Google Patents

Description

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Beschreibung:

Die Erfindung bezieht aich auf eine Welie-Nabe-Verbindung mit einer an einer Innenbohrung des Nabenkörper«! einlagerbaren Klemmeinrichtung, die wenigstens einen Spreizkörper aufweist, auf den mindestens ein mit Hilfe wenigstens eines Schrauborgans axial verstellbares DruokstUek, die Welle und den Nabenkörper radial verspannend, einwirkt4

Bei einer in der Praxis häufig verwendeten Welle-Nabe-Verbindung dieser Art werden in einen ringförmigen Hohlraum zwischen der Welle und dem Nabenkörper geschlitzte Spreiaringe eingelegt, deren zueinander weisenden gegenseitigen Anlageflächen konisch ausgebildet sind. Werden diese Spreizringe gegeneinander getrieben, so weitet sich der äußere Ring, und der innere Ring verjüngt seinen Innendurchmesser, wodurch eine klemmschlüssige Halterung erzielt wird. Derartige Keilklemmkörper besitzen jedoch den Nachteil1 daß zur ihrer Wiederlösbärkeit Absiehwerkzeuge erforderlich sind. Die Klemmung ist nicht mit lediglich einfachen Mitteln reversibel.

Eine andere bekannte Welle-Nabe-Verbindung benutzt als Spreizkörper je einen einerseits die Innenbohrung des Nabenkörpers und andererseits die Mantelfläche der Welle druckschlüssig tangierenden Spreizring, die jeweils über zwei konische Schrägflächen verfügen und wobei als Druckstücke ringförmige Elemente mit konischen Druckflächen verwendet werden, die mittels in Richtung der Schrauben- und Wellenlängsachse gegeneinander gezogen werden und somit die Spreizringe radial distanzieren, bis diese klemmschlüssig an den Flächen des Nabenkörpers und der Welle angreifen. Bei dieser Verbindung besitzt jeder der beiden geschlitzten Spreizringe

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zwei konische Flächen. Ebenso muß jedes der beiden ringförmigen DruckstUcke zwei Konusflächen aufweisen. Zur sicheren Funktion einer derartigen Verbindung ist eine hochgenaue Bearbeitung der Einzelteile erforderlich. Insbesondere müssen die acht konischen Druckflächen hochgenau bearbeitet sein, und ihre Neigungswinkel müssen exakt aufeinander abgestimmt sein. Da die Doppelkonen Kegelwinkel besitzen, die eine Selbsthemmung ausschließen, ist eine relativ einfache Demontage nach Lösen der Schrauborgane möglich. Diesem Vorteil steht jedoch der relativ hohe Aufwand an Einzelteilen und das Erfordernis gegenüber, diese Teile sehr genau bearbeiten zu müssen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Welle-Nabe-Verbindung mit einem einfach ausgebildeten Spreizkörper verfügbar zu machen, die selbst aus nur wenigen, sehr einfach gestalteten und wohlfeilen Einzelteilen, die sich leicht montieren und ebenso leicht wieder demontieren lassen, bestehen kann.

Die Lösung der Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß der Spreizkörper von einer im wesentlichen kreisringför-

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migen Biegefeder nach Art einer Tellerfeder gebildet ist, die im ungespannten Zustand mit ihrem Außenumfang di Bohrungswandung des Nabenkörpers und mit ihrem Innenumfang die Wellenmantelfläche jeweils unter Berücksichtigung eines nur geringen Einbauspiels tangiert, wobei der Kreisring der Biegefeder im Radialschnitt, gewölbt oder geknickt ausgebildet, eine Scheitelzone aufweist, die gegenüber den axialen Anlagezonen im Bereich des Außen- und Innenumfangs der Biegefeder in axialer Richtung versetzt ist.

Die Erfindung macht sich damit in geschickter Weise die geometrische Eigenschaft einer tellerfederartigen Biegefeder zunutze. Im ungespannten Zustand nimmt nämlich der gewölbte oder geknickte Kreisring des Tellers relativ zum Wellenquerschnitt Schräglagen ein, die beim Verspannen der Biegefeder durch axialen Druck auf die Scheitelzone unter stetigem Anstieg der Klemmkraft am Außen- und Innenumfang deren Kreisringes verflachen. Man braucht demnach nach der Erfindung wenigstens eine derartige Biegefeder im Überdekkungsbereich des Nabenkörpers und der Welle anzuordnen und die Biegefeder zwischen einem Widerlager und einem Druckstück zu verspannen, um eine hervorragende Klemmwirkung zu erzielen, die auch in der Lage ist, erhebliche Toleranzen zu tiberbrücken.

Eine vorteilhafte und mit erheblichen weiteren Vorzügen ausgestattete Weiterbildung dieses Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die axialen Anlagezonen der Biegefeder im Bereich ihres Außen- und Innenumfangs wenigstens annähernd in der gleichen Ebene liegen. Der besondere, mit diesem Merkmal erzielte Vorteil besteht darin, daß beim Verspannen

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einer derart geformten Feder deren Anlage- und Klemmzonen in Achslängsrichtung praktisch nicht wandern und somit keine Kratzspuren, Riefen od. dgl. hinterlassen können. Ein weiterer Vorteil ist der, daß die Körper, an den die Anlageflächen anliegen, keine Stufen zu haben brauchen und völlig plan ausgebildet werden können.

Eine andere Ausgestaltung, die zusätzlich zu diesen Vorteilen noch weitere Vorzüge bietet, besteht darin, daß, im Radialschnitt betrachtet, die Scheitelzone zwei im wesentlichen gerade und unter einem Winkel stehende Abschnitte des Kreisrings der Biegefeder miteinander verbindet.

Eine derartige Biegefeder könnte man als doppelt-konische Tellerfeder bezeichnen. Im Querschnitt ihres Kreisrings bildet diese Biegefeder eine Art 'V.iegelenkanordnung aus, deren Kniegelenk mit i.er Scheitelzone zusammenfällt. Eine solche Biegefeder ermöglicht große Verspannwege und daraus resultierend die Überbrückung großer Einbautoleranzen sowie die Aufbringung großer Klemmkräfte unter Einsatz relativ geringer Spannkräfte. Daher ist diese Ausführung auch die im Rahmen der Erfindung liegende bevorzugte Lösung. Die Anordnung der Scheitelzone in der Mitte des Radialabschnitts des Biegefeder-Kreisrings bewirkt vorteilhaft symmetrische Kraftflußverhältnisse.

Bei einer Welle-Nabe-Verbindung mit nach der Erfindung ausgestaltetem Spreizkörper wird die durch wenigstens ein Schrauborgan eingeleitete Axialkraft zur Oberwindung der Rückstellfederkraft der Biegefeder(n) herangezogen, wonach bei zunehmender Zustellung der Schrauborgane die Kraft unter großer Verstärkung, und zwar unabhängig von der Durchbiegung des gewölbten Kreisrings bzw. vom jeweiligen Winkel der Scheitelzone eines Kniegelenks, in radiale Anpreßkraft um-

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gesetzt wird. Dabei entsteht eine spielfreie kraftschlüssige Verbindung zwischen Welle und Nabenkörper unter Einsatz äußerst einfacher, sehr preiswerter Spreizkörper.

Vorteilhaft und zweckmäßig ist es, wenn die Biegefeder Schwächungszonen aufweist, wobei Schwächungszonen durch Einschnitte vom Innenumfang und/oder Außenumfang her ausgebildet sein können und/oder wobei Schwächungszonen als Bereiche verringerten Querschnitts ausgebildet sein können, die im wesentlichen auf einem Teilkreis und etwa mittig des Querschnitts angeordnet sind sowie in bevorzugter Ausführung zumindest als eine Schwächungszone im Bereich der Scheitel= zone ausgebildet sein können. Diese Schwächungszonen begünstigen das Einfedern und Verspannen der Biegefedern unter geringem Kraftaufwand bei der Betätigung der Schrauborgane und ermöglichen andererseits eine leichte Reversierbarkeit aus der Klemm- in die Lösestellung. Dies gilt insbesondere für die angegebene Ausbildung wenigstens einer Schwächuiigs- ione im Bereich der Scheitelzone, die insbesondere die leicht· gängige Bewegung während des Verspann- und Lösevorgangs gewährleistet.

Die Kanten der Biegefedern sind zweckmäßig wenigstens leicht gerundet, wodurch praktisch jegliche Gefahr einer Beschädigung mit der Biegefeder in Berührungskontakt tretenden Flächen ausgeschlossen ist.

Die Biegefeder kann am Innen- und/oder Außenumfang eine Nut für den Eingriff einer in die Welle und/oder den Nabenkörper eingreifenden Paßfeder aufweise.!, so daß sie in der Lage ist, Kräfte, insbesmdere Umfangekräfte, nicht nur reib-

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schlüssig, sondern auch kraftschlüssig zu übertragen. Die Nut am Innenumfang macht es möglich, die Biegefeder ohne weiteres an bereite mit Paßfedern versehenen Wellen zu verwenden.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich und in der Regel vorteilhaft» mehrere Biegefeder zu einen Paket zu schichten. Je nach den gewünschten Federkennlinien ist eine wechselseitige Auseinanderreihung zweier oder mehrerer Tellerfedern bzw. Federpakete möglich wie auch gleichsinnig geschichtete Tellerfedern bzw· Federpakete sehr geeignet sein können.

Die von der Erfindung vorgeschlagenen besonderen Spreizkörper sind» auch in ihrer bevorzugten Ausbildung» sehr einfach gestaltet und daher ohne besonderen Fertigungsaufwand herzustellende Bauelemente, die Welle-Nabe-Verbindungen verschiedenster Ausführungen und Anordnungen zulassen. So ist es z.B. möglich, daß die Biegefeder oder das Biegefederpaket in einer Eindrehung des Nabenkörpers einlagerbar ist, deren Grund ein Widerlager für die biegefeder bzw. für das Biegefederpaket ausbildet. Dabei kann das Druckstück den von der Eindrehung gebildeten Raum in axialer Richtung abschließen. Das Druckstück kann als Flanschring ausgebildet sein, der mit wenigstens einem im Stirnende der Welle aufnehmbaren Schrauborgan verstellbar gehalten ist, oder das Druckstück kann aus einer auf das Ende der Welle aufschraubbaren Ringmutter gebildet sein. Derartige WeHe-Nabe-Verbindungen bestehen, sieht man von der ohnehin benötigten Welle und dem ebenso ohnehin benötigten Nabenkörper ab, im einfachsten Fall lediglich aus zwei bzw. drei Elementen, nämlich einer Biege-

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feder und dir Ringinutter bzw. einer Biegefeder, einem Druckstüek und einer Spannschraube. Zwar ist es zweckmäßig, statt einer einzigen Biegefeder ein 2.B. aus drei Biegefedern bestehendes federpaket einzusetzen, doch wird hierdurch die Verbindung nicht nennenswert aufwendiger, weil untereinander identische Federn benutzt werden können.

Bine andere Ausgestaltung der Verbindung insgesamt ist dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefeder bzw. das Biege· federpaket und das Druckstück Durchgriffsbohrungen für axial einsetzbare Schrauborgane aufweisen, wobei einmal das Schrauborgan in eine im Nabenkörper vorgesehene Gewinde** bohrung einschraubbar ist, so daß auch hier der Nabenkörper ein Widerlager für die wenigstens eine Biegefeder ausbildet. Ein anderes Mal kann der Gewindeschaft des Schrauborgans in ein zweites Druckstück einschraubbar sein, welches zwischen sich und einem mit einer Durchgangsbohrung für das Schrauborgan versehenen Druckstück die Biegefeder bzw. das Biegefederpaket einspannt. Diese Ausgestaltung und Anordnung macht eine Eindrehung in den Nabenkörper entbehrlich; es genügt eine glattflächige Innenbohrung des Nabenkörpers, deren Durchmesser etwa um den doppelten Ringquerschnitt der entspannten Biegefeder größer ist als der Außendurchmesser der verfügbaren Welle* So empfiehlt sich eine solche Anordnung insbesondere für Nabenkörper, die, bezogen auf die Erstreckung in Längsrichtung der Wellenachse, nur eine geringe Dicke aufweisen. Andererseits aber ist es durchaus möglich, die aus wenigstens einer Tellerfeder, dem Widerlager-Stück, dem Druckstück und der wenigstens einen Schraube bestehende Klemmeinrichtung in einer Eindrehung innerhalb des Nabenkörpers anzuordnen.

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line Weiterbildung der zuletzt beschriebenen Ausführung besteht darin, daß zwischen den Druekstticken wenigstens ein von dem Sehrauborgan frei durehgriffenes Distanzstück angeordnet ist und jeweils zwischen diesen eine Biegefeder oder ein Biegefederpaket eingelagert ist, wobei die beiden Biegefedern oder die beiden Biegefederpakete vorteilhaft gegen" sinnig angerdnet sind. Diese Ausgestaltung besitzt den erhebliehen Vorteil, daß, bei gleichbleibenden Anzugskräften des Schrauborgans bzw. einer Mehrzahl solcher Schrauborgane eine gegenüber einer der erstbeschriebenen Anordnung doppelt so hohe Kiemmkraft aufgebracht werden kann.

Das Distanzstück kann auch in einstückiger und werk" stoffeinheitlicher Verbindung mit dem Nabenkörper stehen und die zum Durchtritt von Schrauborganen benötigten Bohrungen aufweisen« Eine besonders günstige und rationelle Ausbildung und Anordnung besteht darin, als Distanzstücke zwei konzentrisch angeordnete Hülsen vorzusehen, deren Abstand voneinander den Durchgriff von Schrauborganen gestattet. Die Hülsen können einfache Kürzungsabschnitte von z.B. gezogenen Rohren sein, deren Maßhaltigkeit für den Anwendungszweck völlig genügt.

Eine besonders einfach gestaltete weitere Ausbildung einer Welle-Nabe-Verbindung kann sogar auf ein Distanzstück verzichten. Dabei sind zwischen den Druckstticken zwei gegensinnig angeordnete Biegefedern oder Biegefederpakete in unmittelbarem gegenseitigem Berührungskontakt, jeweils von den Schrauborganen durchgriffen, vorgesehen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Biegefedern mit ihren axialen Anlagezonen an den bei axialer Verspannung nicht

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bewegten Teilen der Klemmeinrichtung anliegen· Hierdurch wird eine Relativbewegung zwischen Flächen bzw. Kanten der Biegefedern und den Außenflächen des Nabenkörpers und der Wdlle weltestgehend vermieden, so daß keine Beschädigungen der Kontaktflächen der Welle und des Nabenkörpers hervorgerufen werden können.

Eine sehr wichtige und vorteilhafte Eigenschaft aller im Rahmen der Erfindung liegenden Anordnungen und Ausbildung gen besteht darin, daß trotz der großen beherrschbaren Kräfte weder an den zu verbindenden Teilen noch zwischen diesen und dem Spreizorgan nach Art einer Scheibenbiegefeder kein Reibverschleiß auftritt. Auch tritt praktisch kein Reibungsverlust auf, so daß die über das mindestens eine Schrauborgan eingeleiteten axialen AndruckkrMfte mit sehr günstigem Wirkungsgrad in effektive Klemmkraft umgesetzt werden können.

Die Welle-Nabe-Verbindung nach der Erfindung eignet sich in vorteilhafter Weise auch durch die Möglichkeit ihrer Verwendung als Schaltkupplung, wobei anstelle des Schrauborgans mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch betätigte Druck- oder Zugorgane zur axialen Verlagerung des Druckstücks vorgesehen sind.

Auch ist es möglich, die Biegefedern als Synchronisierungselemente bei Schaltgetrieben zu verwenden.

Die Erfindung wird im einzelnen nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

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Fig. 1 einen Radialschnitt durch einen als Biegefeder besonders einfacher Gestalt ausgebildeten Spreizkörper,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Spreizkörper in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Radialschnitt durch eine zweite Biegefeder mit Schwächungszonen,

Fig. 4 eine Ansicht in Pfeilrichtung IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Radialschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Biegefeder als Spreizkörper,

Fig. 6 eine Ansicht dieser Biegefeder in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine erste Ausführung einer Welle-Nabe-Verbindung» bei der Spreizkörper in einer Eindrehung des Nabenkörpers angeordnet sind und wobei als Druckstück ein mit der Welle schraubverbundener Flanschring benutzt wird, im Achsschnitt,

Fig. 8 eine der Anordnung nach Fig. 7 ähnliche Ausgestaltung, wobei jedoch als Druckstück ein auf das Ende der Welle aufschraubbarer Druckring verwendet wird,

Fig. 9 ein dritte Ausführungsform, bei der die Schraub- organe in den Nabenkörper einschraubbar sind,

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Fig. 10 eine Welle-Nabe-Verbindung mit einer in einer Eindrehung des Nabenkörpers eingelagerten Klemmeinrichtung unter Verwendung zweier gegeneinander spannbarer Druckstücke,

Fig. 11 eine der Fig. 10 ähnliche Ausführung, jedoch mit einer zusätzlichen, zwei Biegefederpakete voneinander distanzierenden Distanzhülse zwischen zwei gegeneinander ziehbaren Druckstücken, wobei diese Klemmeinrichtung in einer absatzfreien Innenbohrung des Nabenkörpers lose eingelegt ist,

Fig. 12 eine Abwandlung der Verbindung nach Fig. 11, wobei zwei Hülsen als Distanzstück eingesetzt sind,

Fig. 13 eine Alternative zu den Ausführungen nach den Fig. 11 und 12, bei der das Distanzstück am Nabenkörper ausgebildet ist,

Fig. 14 eine Ausführung ähnlich derjenigen nach Fig. 10, jedoch ohne Eindrehung im Nabenkörper und mit gegensinnig angeordneten Biegefederpaketen und

Fig. 15 eine Schaltkupplung in schematischer Darstellung.

Jeder Spreizkörper ist als tellerfederartige Biegefeder 15 ausgebildet, die praktisch aus einem Kreisring 48 besteht, dessen Innendurchmesser d. vom Innenumfang 31 und dessen Außendurchmesser Ό_& vom Außenumfang 29 begrenzt ist. In dem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten entspannten Zustand ist der Innendurchmesser d. etwas größer als der Außendurchmesser d_fl einer passenden Welle 10 und der Außen-

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durchmesser d. etwas kleiner als der Innendurchmesser D. einer Aufnahme eines Nabenkörpers 11. Die Maßunterschiede berücksichtigen das erforderliche Einbauspiel.

Die besonders einfach ausgebildete Biegefeder nach den Fig. 1 und 2 besitzt etwa mittig des Kreisrings einen Knick, bildet also eine Scheitelstelle 28 aus. Diese ist zugleich der Scheitel eines Winkels W, dessen Schenkel mit den im wesentlichen geraden Abschnitten A und A. zusammenfallen. Somit ist eine Kniegelenkanordnung gebildet, deren Kniegelenk mit der umlaufenden Scheitelzone 28 zusammenfällt. Die axialen Anlagezonen Z. und Z im Bereich des Außen- und Innenumfangs 29 bzw. 31 liegen in einer Ebene E. Alle Kanten 56, E?, 58 und 59 sind leicht abgerundet. Es wäre auch möglich, dem Kreisringquerschnitt »nen mehr oder weniger stetigen bogenförmigen Verlauf zu verleihen.

Wie ersichtlich ist, muß durch Zusammenpressen der Biegefeder 15 in Achsrichtung A eine Aufweitung des Außendurchmessers D„ und eine Verengung des Innendurchmessers d. stattfinden. Um das Ein- und Ausfedern des Kreisrings 48 zu erleichtern, sind bei den Ausführungen nach den Fig. 3 bis 6 Schwächungszonen vorgesehen. Solche Schwächungszonen bestehen bei der Biegefeder 15 der Fig. 3 und 4 aus einer Abflachung 54 der Außenseite der Scheitelzone 28 sowie aus einer utiterseitigen, gleichfalls ringförmig umlaufenden, Ausnehmung 55. Denkbar ist auch, entweder nur die Abflachung 54 oder die Ausnehmung 55 vorzusehen. Mit 43 sind Durchgangsbohrungen für Spannschrauben od. dgl. Druckelemente bezeichnet.

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Bei der Biegefeder nach den Fig. 5 und 6 besteht als Schwächungszone 49 eine unterseitig ringförmig umlaufende Kerbe 50, die mehr oder weniger breit und/oder tief ausgebildet sein kann. Es ist auch möglich, keine einzige umlaufende Schwächungszone vorzusehen, sondern über den Umfang des Kreisrings 48 verteilt mehr oder weniger punktuelle Zonen anzubringen. Außerdem sind weitere Schwächungszonen in Form von Kerben 52 und 53 angebracht, von denen die Kerben 52 vom Außenumfang £9 und die Kerben 53 vom Innenumfang 31 her in den Kreisring 48 eingebracht sind. Auch diese Schwächungszonen 51 reduzieren den zum Verspannen der Biegefeder benötigten Kraftaufwand. Die Darstellung in Fig. 6 ist nur rein beispielhaft. Zahlreiche Abwandlungen sowohl hinsichtlich der Anzahl der Schwächungszonen 51 als auch deren geometrischer Figuration sind möglich.

Eine Biegefeder nach der Erfindung kann am Innenumfang 31 und/oder am Außenumfang 29 eine Nut 60, 61 für den Eingriff einer in die Welle 10 und/oder Nabenkörper 11 eingreifenden Paßfeder aufweisen (siehe Fig. 6, gestrichelte Linien). Eine entsprechende Nut am Innenumfang berücksichtigt, daß Wellen häufig mit einer Paßfeder versehen sind, welchem Umstand durch das genannte Merkmal Rechnung getragen wird. In Einzelfällen kann auch die Einlagerung einer Paßfeder im Bereich des Nabenkörpers 11 infrage kommen. Bei diesen derartigen Ausgestaltungen tritt zusätzlich zu der rein kraft*· schlüssigen Klemmung eine formschlüssige Verbindung der Biegefeder 15 bzw. einer oder mehrerer Biegefederpakete

mit der Welle . und/oder mit dem Nabenkörper hinzu.

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In den verschiedenste tfelie-Nabe-Verbindungen veranschaulichenden Fig. 7 bis 15 ist jeweils mit 10 eine Welle und mit 11 ein Nabenkörper bezeichnet, weiche miteinander verbunden werden sollen, wot"ei diese Verbindung im Endbereich der jeweiligen Welle 10 dargestellt ist, was aber insbesondere bei den Ausführungen nach den Pigι 9 bis 15 nicht zwingend erforderlieh ist.

Zur Einlagerung einer durch Klemmkräfte kraftschlüssig wirkenden Klemmeinrichtung besitzen die Nabenkörper 11 bei den Ausftthrungsbeispielen der Pig« '/ bis 10 und IS jeweils eine ringförmig umlaufende Bindrehuig 12, während der Nabenkörper 11 nach den Pig. 11, 12 und 14 eine vollzylindrische durchgehende Innenbohrung 13 aufweist. Bs sei aber darauf hingewiesen, daß beispielsweise auch die in Fig. 10 veranschaulichte Klemmeinrichtung geeignet ist, in eine durch« gehende zylindrische Bohrung nach Art der Bohrung 13 eingelagert zu werden, wie 2.B. ein Vergleich mit der Anordnung nach Fig. 14 zeigt.

Die jeweilige Bindrehung 12 bzw. der zwischen der Innenbohrung 13 der Nabe und der Mantelfläche 14 der Welle ausgebildete Ringraum dient der Einlagerung wenigstens einer Biegefeder 15 als Spreizkörper. Dargestellt ist jeweils ein aus drei Biegefedern 15 bestehendes Federpaket 16.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Welle~Näbe-Verbindüng dient als Widerlager der kreisringflächenförmige Boden der Eindrehung 12 bzw. der Eindrehungsgrund 17. Das Biegefederpaket 16 wird auf der anderen Seite von der Stirnfläche 18 eines Ringflansches 19 eines Flanschringes 20 kontaktiert.

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Durch eine zentrale Bohrung 21 im Boden 22 des Flansehringg 20 ist ein als einfache Sechskantschraube 23 ausgebildetes Schrauborgan 24 hindurehgesteekt, dessen Gewindeschaft 25 in ein Innengewinde 26 einsehraubbar ist, welches koaxial zur Längsachse L der Welle 10 in deren findstirnbereieh eingebracht ist. Da der Nabenkörper in Richtung der Achse L an einem Wellenabsatz 27 abgestützt ist und da das Siegefederpaket 16 im ßindrehungsgrund 17 abgefangen ist, bewirkt ein Hineindrehen des Schrauborgans 24 in das Ende der Welle 10 eine Druckausübung der Stirnfläche 18 gegen das Tellerfederpaket, welches somit gespannt wird. Da jede Tellerfeder IS etwa im Bereich eines mittleren Durchmessers D geknickt ist und somit eine Scheitelzone 28 aufweist, wird der Scheitelwinkel mit fortschreitender Zustellung des Planschringes 20 vergrößert, d.h. der Kreisringabschnitt aller Biegefedern 15 ebnet sich ein. Dadurch wird der Außenumfang 29 einer jeden Tellerfeder bzw. des Tellerfeder-' pakets gegen die umlaufende Innenfläche 30 der Eindrehung 12 und der Innenumfang 31 jeder Tellerfeder bzw. des Tellerfederpakets gegen die Mantelfläche 14 der Weile 10 gedrückt. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln ein höchst wirksamer Klemmschluß zwischen Welle 10 und Nabenkörper 11 erzielt. Dieser Klemmschluß ist durch Lösen des Schrauborgans 24 selbsttätig reversierbär, was insbesondere durch die Konfiguration der Biegefedern 15 ermöglicht wird. Aufgrund des Umständes, daß die Außenseiten der Scheitelzonen 28 gegen das bewegbare Druckstück 20 weisen, wird außerdem erreicht, daß eine Relativbewegung der Biegefeder zu den von ihr kontaktierten Flächen (30, 14) praktisch nicht stattfindet, so daß keine Beschädigungen insbesondere auf der Wellenmantelfläche 14 hervorgerufen werden.

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Die Wirkungsweise hinsichtlich der durch die "Einebnung;" der Biegefeder bewirkten Vorspannung zwischen Welle 10 und Nabenkörper 11 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 8 analog. Hier wird jedoch die erforderliche Druckkraft von einer Ringmutter 32 aufgebracht, die ein Innengewinde 33 besitzt, welches mit einem auf dem äußersten Ende der Welle 10 angebrachten Außengewinde 34 zusammenwirkt. Die vom Wellenende wegweisende Stirnfläche 3S der als Druckstück wirkenden Ringmutter 32 wirkt hier als Druckfläche. Mit 36 ist eine schlitzförmige Handhabung für einen Spannschlüssel bezeichnet.

Die Ausführungsform nach Fig. 9 unterscheidet sich von den bislang geschilderten ersten beiden Ausgestaltungsmöglich" keiten dadurch, daß als Druckstück ein in die Eindrehung 12 eingepaßter Ring 37 dient, der axiale Durchgangsbohrungen 38 aufweist, deren Anzahl (beim Ausführungsbeispiel vier) der Anzahl der verwendeten, hier als Innensechskantschrauben 39 ausgebildeten Schrauborgane 40 entspricht. Die Gewindeschäfte 41 der Schrauborgäne 40 sind in Innengewinde 42 eingescnraubt, die parallel zur Längsachse L verlaufend im Nabenkörper 11 eingebracht sind. Die Biegefedern 15 bzw. das Biegefederpaket 16 besitzt ebenfalls Durehgangsbohrungen 43 für das freie Hindurchtreten der Schrauborgane 40. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß beim Zustellen der Schrauborgane 40 durch Anlage ihrer Köpfe an der Außenfläche des ringförmigen Druckstückes 27 dieses gegen das Biegefederpaket drückt, so daß jede einzelne Biegefeder unter Aufbringung der gewünschten Klemmkraft verflacht.

Bei der Ausführung nach Fig. 10 findet keine direkte Abstützung des Biegefederpakets am Nabenkörper statt, sondern

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zu diesem Zweck ist ein in der Eindrehung 12 angeordnetes kreisringförmiges Widerlager 44 vorgesehen, und 2war unmittelbar im fiindrehungsgrund 17. Die Sehrauborgane 40, im vorliegenden Fall drei über den Umfang verteilt angeordnet, greifen mit ihrem Gewindesehaft 41 in jeweils ein Innengewinde 42 des Widerlagers 44 ein, während der Gewindesehaft 41 Durehtrittsbohrungen 3d und 43 innerhalb des kreis« ringförmigen Druekstücks 37 und des Biegefederpakets 16 frei durchdringt. Wenn diese Sehrauborgane 40 angezogen werden, bewegt sich das Druckstock 37 gegen das ringförmige Widerlager 44, so daß die Klemmeinrichtung gespannt wird.

Die Ausführung nach Fig. 11 ist derjenigen nach Fig. recht ähnlich und unterscheidet sich im wesentlichen einer·* seits durch die Anordnung zweier Biegefederpakete 16, 16' und durdieine axial durchgängige zylindrische Bohrung 13 innerhalb des Nabenkörpers 11. Die beiden Biegefederpakte 16,16' sind, gegensinnig geschichtet, von einem zusätzlichen kreisringförmigen Distanzstück 45 voneinander distanziert, zu dessen Stirnflächen die im Prinzip konvex geöffneten Seiten der Biegefedern weisen. Der Gewindeschaft 41 eines jede^ Schrauborgans 40 ist lediglich mit d$m Innengewinde 42 des vom Schraubenkopf entfernt angeordneten Widerlagers 44 verschraubt, alle übrigen Elemente - Druckstück 37, erstes Tellerfederpaket 16, Distanzstück 45 und zweites Tellerfederpaket 16' - werden jeweils frei durchgriffen. Ein An- »ieher. der Schrauborgane 40 bewirkt, daß das Druckstück 37 und das Widerlager 44 in Richtung auf das mittig angeordnete Distanzstück 45 zubewegt werden und daß dadurch beide Tellerfederpakte 16, 16' gespannt werden. Der Vollständigkeit halber ist mit 46 eine in Fig. 10 sichtbare Durchgangsbohrung innerhalb des Distanzstückes 45 bezeichnet.

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Bei der Welle-Nabe-Verbindung nach nach Fig. 12 bestehen die Druckflächen 45 aus zwei Hülsen 45a und 45b, deren Abstand a voneinander den freien Durchgriff der Schrauborgane 40 ermöglicht. Die z.B. aus Rohrabschnitten bestehenden Hülsen 45a und 4Sb sind mit Radialspiel eingesetzt.

Die Ausführung nach Fig. 13 unterscheidet sich von denen der Fig. 11 und 12 dadurch, daß das Distanzstück 45 einteiliger Bestandteil des Nabenkörpers 11 ist, während bei der Verbindung, die in Fig. 14 dargestellt ist, auf ein Distanzstück verzichtet wurde. Hier liegen zwei Biegefeder- pakete 16 und 16', gegencinnig angeordnet, unmittelbar aneinander an. Es entsteht eine ähnliche Ausbildung wie bei der Verbindung nach Fig. 10.

Die Fig. 15 schließlich zeigt, daß und wie man beispielhaft eine Schaltkupplung als Abwandlung einer Welle-Nabe-Verbindung mit den Biegefedern nach der Erfindung ausgestalten kann. Der Nabenkörper 11 ist hier als Riemenscheibe für Keilrimen K ausgebildet und lagert mittels Wälzlagern 63 auf der Welle 10. Auf dieser sind in Abständen drei Sicherungsringe 64, 65 und 66 angeordnet, von denen die Ringe 64 und 65 über die Lager 63 den Nabenkörper 11 und die Ringe 65 und 66 einen über eine Paßfeder 67 drehfest mit der Welle 10 verbundenen Mitnehmer 10* axial lagern. Im Sinne der vorbeschriebenen Welle-Nabe-Verbindungen nimmt hier der Mitnehmer 10* bezüglich des Zusammenwirkens mit den Biegefedern 15 bzw. dem Biegefederpaket 16 die funktionsmäßige Stelle der Welle ein. Auf dem Außenmantel des Mitnehmer· 10* ist in Richtung der Längsachse L verschieb

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lieh ein Druckstück 62 gelagert. Dieses kann auf einen Schaltbefehl hin durch ein rein schematisch dargestelltes, nneumatisch, elektrisch, hydraulisch oder anders betätigtes Schaltorgan 68 bewegt werden. Wird nun das Druckstück 62 nach links in die Wirkstellung geschaltet, so ist ersichtlich, daß unter axialer Druckeinwirkung auf das Biegefederpaket 16 dieses aufspreizt und eine reibschlüssige" Drehmitnahmeverbindung zwischen dem Nabenkörper 11 (Riemenscheibe) und dem Mitnehmer 10' bewirkt und demzufolge die Riemenscheibe mit der Welle kuppelt.

Hier kann es sehr vorteilhaft sein, das Biegefederpaket am Innenumfang des Kreisrings mit einer Paßfeder u.a. formschlüssig mit dem Mitnehmer 10' zu verbinden, um dadurch den Reihschluß nur an dem größeren Außendurchmesser auszunutzen. Dort herrschen die größeren Umfangskräfte, und es liegen größere Kontaktflächen vor, so daß bei geringstem Verschleiß eine hohe Kraftübertragung möglich ist.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß generell der mit "Nabenkörper" bezeichnete Kupplungsteil 11 auch so ausgebildet werden kann, daß er direkt mit einer zweiten Welle verbindbar ist. Auf diese Weise würde sich die Welle-Nabe-Verbindung der erfindungsgemäßen Art ohne weiteres auch zur Verbindung zweier Wellen miteinander nutzbar machen lassen. Dies gilt füv alle vorbeschriebenen Verbindungen und für weitere, die im Rahmen der Erfindung liegen.

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Claims (21)

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1. Welle-Nabe-Verbindung mit einer in einer Inrv-nbohrung des Nabenkörpers einlagerbaren Klemmeinrichtung, die wenigstens einen Spreizkörper aufweist, auf den mindestens ein mit Hilfe wenigstens eines Schrauborgans axial verstellbares DruckstUck, die Welle und den Nabenkörper radial verspannend, einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper von einer im wesentlichen kreisringförmigen Biegefeder (15) nach Art einer Tellerfeder gebildet ist, die im ungespannten Zustand mit ihrem Außenumfang (29) die Bohrungswandung (30) des Nabenkörpers (11) und mit ihrem Innenumfang (31) die Wellenmantelfläche (14) Jeweils unter Berücksichtigung eines nur geringen Einbauspiels tangiert, wobei der Kreisring (48) der Biegefeder (15) im Radialschnitt, gewölbt oder geknickt auegebildet, eine Scheitelzone (28) aufweist,

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die gegenüber den axialen Anlagezonen (Z , Z.) im Bereich

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des Außen- und Innenumfangs (29, 31) der Biegefeder (15) in axialer Richtung versetzt ist.

2. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Anlagezonen (Z , Z;.) der Biegefeder (15) im Bereich des Außen- und Innenumfangs (29, 31) wenigstens annähernd in der gleichen Ebene (E) liegen.

3. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, 3m Radialschnitt betrachtet, die Scheitelzone (28) zwei im wesentlichen gerade und unter einem Winkel (W) stehende Abschnitte (A . A.) des Kreisrings (48)

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der Biegefeder (15) miteinander verbindet.

4. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelzone (28) etwa in der Mitte des Radialschnitts des Kreisrings (48) der Biegefeder (15) vorgesehen ist.

5. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefeder (15) Schwächungszonen (49, 51) aufweist.

6. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schwächungszonen (51) durch Einschnitte (52,

53) vom Innenumfang (31) und/oder Außenumfang (29) her ausgebildet sind. ·

7« WeIIe-Nabe-Verbindung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schwächungezonen (49) als Bereiche verringerten Querschnitts ausgebildet sind, die im wesentlichen konzentrisch und etwa im Bereich der Scheltelzone (28) des Kreisrings (48) angeordnet sind.

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8. Weite-Nabe-Verbindung naeh Aneprueh 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (§β fei§ Sd) der Biegefeder (16), zumindest leieht, gerundet sind.

9. Welle-Nabe-Verbindung nach Aneprush 1 ader einem der folgenden, dedureh gekenni.s lehnet, daß die Siegefeder (Id) am Innen- uno/odör Außenumfang (al, 29) eine Nut (60; 61) für den Eingriff einer in die W*lle (10) und/oder den Nabenkörper (11) eingreifenden Paßfeder aufweist.

10. Welle-Nabe-Verbindung naoh einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefeder (IS) öder ein Biegefederpaket (16) in einer Eindrehung (12) des Nabenkörpers (11) einlagerbar ist, deren Grund (17) ein Widerlager für die Biegefeder (15) bzw. das Biege" federpaket (16) ausbildet.

11. Welle-Nabe-Verbindung rtaeh Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstuck als Flanschring (20) ausgebildet ist, der mit wenigstens einem im Stirnende der Welle (10) aufnehmbaren Schrauborgan (24) verstellbar gehalten ist.

12* Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstuck aus einer auf das Ende der Welle (10) aufschraubbaren Ringmutter (32) gebildet ist.

13. Weiie-Nabe-Verbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefeder (15) bzw. das Biegefederpaket (16) und das Druckstück (37) Durchgriffsbohrungen (38) für axial einsetzbare Schrauborgane (40) aufweisen.

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14. Well©-Nabe-Verbindung naoh Ansprush 13, dadurch gekanntelehnet, daß das Sehrauborgan (40) in eine im Nabenkörper (11) vorgesehene Gewindebohrung (4S) einachraubbar ist.

15. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeschaft (41) des Schrauborgans (40) in ein zweites Druckstock (44) einschraubbar ist, welches zwischen sieh und dem mit einer Durehgangsbohrung (38) für das Schraubörgan (40) versehenen Druekütüek (37) die Biegefeder (15) bzw. das Biegefederpäket (16) einspannt.

16. Weüe-Nabe-Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druekstüeken (37, 44) wenigstens ein von dem Sehrauborgan (40) frei durchgriffenes DistanzstUck (45) angeordnet ist und jeweils zwischen diesen eine Biegefeder (15) oder ein Biegefederpäket (16, 16·) eingelagert ist.

17. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das DistanzstUck (45) mit dem Nabenkörper (11) aus einem einzigen Werkstück besteht.

18. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als DistanzstUcke (45) zwei konzentrisch angeordnete Hülsen (45a, 46b) vorgesehen sind, deren Abstand (a) voneinander den Durchgriff von Schrauborganen (40) gestattet.

19. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Biegefedern (15) oder die beiden Biegefederpakete (16, 16') gegensinnig angeordnet sind.

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20« Welle-Nabe-Verbindung naeh Anspruch 10 oder öinem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefedern (IS) mit ihren axialen Anl&gezonen (Z_&\ Z₁) an den bei axialer Verspannung nicht bewegten Teilen (11 in Flg. 7 bis 9{ 44 in Fig. 10} 46 in Fig. 11 bis 13) der Klemmeinrichtung anliegen.

21. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den DruckstUcken (37 und 44) zwei gegensinnig angeordnete Biegefedern (15) oder Biegefederpakete (16) in unmittelbarem gegenseitigen Berlihrungskontakt ihrer Anlageaonen (Z_; 2.) vorgesehen sind.

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