DE9201207U1

DE9201207U1 - Wellen-Nabenverbindung mit einem Keilwellenprofil

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Publication number: DE9201207U1
Application number: DE9201207U
Authority: DE
Original assignee: Rabewerk and Co 4515 Bad Essen De GmbH
Current assignee: Rabewerk and Co 4515 Bad Essen De GmbH
Priority date: 1992-02-01
Filing date: 1992-02-01
Publication date: 1992-04-16
Anticipated expiration: 2002-02-02
Also published as: FR2686953A1

Description

PATENTANWALT

ARNE MISSLING Dipl.-Ing. *s (0641) 71019, 63 Giessen

31. Januar 1992 Mi/Zu 92.013GM

Rabewerk GmbH +Co., W-4515 Bad Essen

Wellen-Nabenverbindung mit einem Keilwellenprofil

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellen-Nabenverbindung mit einem Keilwellenprofil, welches jeweils an der Welle und an der Nabe ausgebildet ist.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedlichste Konstruktionen bekannt, um eine Nabe spielfrei und verdrehsicher auf einer Welle zu befestigen. Die einfachste Ausgestaltung besteht in einer Nut und Federverbindung zwischen zylindrischen Berührungsflächen. Diese Art der Verbindung weist den erheblichen Nachteil auf, daß fertigungsbedingt ein erhebliches Spiel vorhanden ist, so daß diese Art der Verbindung für viele Anwendungsfälle, beispielsweise in der Landtechnik ausscheidet. Eine Verbesserung bringt die Verwendung einer kegelförmigen Ausgestaltung der Berührungsflächen zwischen der Welle und der Nabe. Trotz des Aufpressens auf einen derartigen konischen Sitz kann es zu Lockerungen kommen, welche die Betriebssicherheit und Lebensdauer einer Maschine ungünstig beeinflussen.

In einer weiteren bekannten Ausgestaltungsform werden Keilwellenprofile verwendet, welche meist in Form von Evolventenprofilen ausgebildet sind. Zur Vermeidung eines Spiels werden derartige Verbindungen üblicherweise so gefertigt, daß die Nabe auf die Welle aufschiebbar ist. Es liegt somit weder ein Preßsitz noch ein lockeres Aufstecken vor. Auch dies führt zu dem Nachteil, daß ein gewisses Spiel vorhanden ist, welches zu Lockerungen der Verbindung während des Betriebes führt. Dieser Effekt tritt insbesondere bei stoßweisen Belastungen auf, etwa bei Werkzeugkreiseln von Kreiseleggen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellen-Nabenverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfacher Herstellbarkeit und leichter Anwendbarkeit spielfrei und ohne Lockerung hohen Belastungen, insbesondere stoßweisen Belastungen standhält.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an der Nabe zumindest ein Druckelement gelagert ist, welches gegen die Welle in Einwirkung bringbar ist.

Die erfindungsgemäße Wellen-Nabenverbindung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Da Keilwellenprofile, wie bereits erwähnt stets hinsichtlich der Herstellungstoleranzen so ausgebildet sein müssen, daß die Teile aufeinander aufschiebbar sind, ergibt sich stets die Möglichkeit einer wenn auch geringen Relativbewegung, die sich durch insbesondere wechselnde Belastung nach und nach verstärkt. Diese wird durch das erfindungsgemäße Druckelement vollständig ausgeschlossen, da das an der Nabe gelagerte Druckelement einen seitlichen Druck auf die Welle ausübt und somit dazu führt, daß die Keilprofile der Welle in die entsprechenden Keilprofile der Nabe vorgespannt oder eingepreßt werden. Da das Keilprofil, welches bevorzugter-

weise als Evolventenprofil ausgebildet sein kann, Nuten aufweist, die so dimensioniert sind, daß die Spitzen des zugeordneten Keils oder Zahns in die Nut einbringbar sind, ergibt sich problemlos die Möglichkeit eines entsprechenden Einspannens oder Vorspannens. Mit Hilfe des Druckelementes ist somit eine innige Anlage der Nabe an der Welle gewährleistet. Auch bei stoßweisen Belastungen kann keine Lockerung auftreten. Aus diesem Grunde eignet sich die Wellen-Nabenverbindung besonders für Landmaschinen, wie beispielsweise Werkzeugkreisel einer Kreiselegge, bei welchen auch bei sehr harten Betriebsbedingungen eine spielfreie und zuverlässige Lagerung gewährleistet sein muß.

In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Druckelement in Form einer Schraube ausgebildet ist. Diese Ausgestaltungsform ist einfach und kostengünstig herstellbar und gestattet eine problemlose Anwendung, da die Schraube jederzeit ersetzt werden kann und da nur einfache Werkzeuge zum Vorspannen, d.h. zum Drehen der Schraube erforderlich sind.

Erfindungsgemäß kann es weiterhin günstig sein, zusätzlich eine axiale Sicherung der Nabe auf der Welle zu realisieren. In Abhängigkeit von der jeweiligen Ausgestaltungsform ist es somit möglich, beispielsweise auf dem freien Ende einer Welle ein Zahnrad zu befestigen. Die Sicherungseinrichtung kann bevorzugterweise in Form einer Ringnut ausgebildet sein, welche an der Welle angebracht ist. Das Druckelement kann mittelbar oder unmittelbar in die Ringnut eingreifen. Hierdurch erfolgt zusätzlich zu dem seitlichen Vorspannen (seitliche Druckaufbringung) eine axiale Fixierung. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es möglich, ein zusätzliches Sicherungselement, beispielsweise in Form einer Kugel in die Nut einzulegen, auf welche dann das Druckelement wirkt. Die Verwendung einer Kugel bietet

den Vorteil einer sehr einfachen Herstellung der gesamten Axialsicherung, da lediglich eine Nut mit einem halbrunden oder v-förmigen Querschnitt erforderlich ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, ein Sicherungselement zu verwenden, welches in seiner Geometrie exakt an die Form der Ringnut angepaßt ist und mit einer Anlagefläche versehen ist, welche eine flächige Anlage an die Schraube ermöglicht. Durch dieses Formstück lassen sich somit Berührungsoder Anlageflächen in gewünschter Größe realisieren. Es kann auch ausreichen, lediglich ein Formstück aus plastischem Material, z. B. Blei oder Kunststoff, in die Ringnut einzulegen oder auf das Keilwellenprofil aufzulegen und anzupressen.

Das Druckelement kann erfindungsgemäß entweder in einer zur Achse der Welle senkrechten Ebene angeordnet sein oder zu dieser Ebene geneigt werden. Bei einer Anordnung in der Ebene senkrecht zur Wellenachse wird die gesarate Druckkraft nur Vorspannen verwendet, während bei einer Neigung des Druckelementes zugleich auch eine axiale Kraftkomponente aufgebracht wird, welche zur axialen Vorspannung dient.

Das Keilwellenprofil kann in üblicher Weise als Keilprofil oder Evolventenprofil ausgestaltet sein, übliche Keilwellenprofile sind aus den DIN-Normen 5463, 5481, 5482 und anderen bekannt.

Um den Vorspanneffekt durch das Druckelement zu erhöhen, ist es günstig, wenn das Keilwellenprofil, analog der Ausgestaltung von Zahnrädern, ein Kopfspiel und ein Fußspiel aufweist.

Der innere Durchmesser der Ringnut ist bevorzugterweise kleiner, als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung der

Welle, um eine ausreichend große Berührungszone für das Sicherungselement (Kugel oder Formstück) zu gewährleisten.

Die Erfindung ist auch bei einer Ausgestaltungsform anwendbar, bei welcher zwei oder mehr Schrauben bzw. Druckelemente vorgesehen sind, welche im Winkel zueinander und/oder in axiale Richtung versetzt sein können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, im Schnitt, eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wellen-Nabenverbindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ,

Fig. 3 eine vereinfachte, schematische Seitenansicht eines Anwendungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wellen-Nabenverbindung bei der Lagerung der Welle eines Werkzeugkreisels einer Kreiselegge und

Fig. 4 eine Teil-Draufsicht auf mehrere erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeugkreisel gemäß der Darstel

lung von Fig. 3.

Die Fig. 1 zeigt im Schnitt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wellen-Nabenverbindung. Eine Welle 1 ist in üblicher Weise mit einem in einzelnen nicht gezeigten Keilwellenprofil 7 versehen, welches ähnlich einer Evolventenverzahnung ausgebildet ist. Die Fig. 2 zeigt in schematischer Weise die Außenkontur der Welle 1 sowie die Verzahnkontur einer Nabe 2. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Welle 1 mit einer Ringnut

4 versehen, welche bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine v-förmige Querschnittsform aufweist. Alternativ hierzu ist auch eine halbkreisförmige Querschnittsform möglich, so wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

In einer Gewindebohrung der Nabe 2 ist ein Druckelement (Schraube) 3 angeordnet, so wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die Schraube 3 kann zu einer zur Längsachse der Welle 1 senkrechten Ebene geneigt sein, um zusätzlich zu der Druckbeaufschlagung eine Axialkraft aufzubringen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zeigt die direkte Anlage der stirnseitigen Fläche der Schraube 3 an der Ringnut 4, während in Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel gezeigt ist, bei welchem ein zusätzliches Sicherungselement 5 in Form einer Kugel verwendet wird.

Die Fig. 3 zeigt in vereinfachter Schnittdarstellung einen mit einem U-Profil ausgebildeten Kastenboden 9 einer Kreiselegge, welcher durch einen Deckel 10 abgedeckt ist. Der Kastenboden 9 weist an seinem unteren Bereich eine Ausnehmung auf, in welche ein zylinderförmiges Lagergehäuse 11 eingesetzt ist. Dieses ist mit einem plattenartigen Flansch 12 versehen und mit dem Kastenboden 9 verschraubt. Zur Versteifung kann ein plattenförmiges Widerlager 13 verwendet werden. Das Lagergehäuse 11 trägt ein unteres Lager 14 der Welle 1. Ein oberes Lager 15 ist in einem Lagergehäuse 16 5 aufgenommen, welches in eine Ausnehmung des Deckels 10 eingesetzt und mit diesem verschraubt ist.

Im Innenraum des Kastenbodens 9 ist ein Zahnrad 17 angeordnet, welches zum Antrieb der Welle 1 dient. Diese ist an ihrem freien Ende mit einem Werkzeugkreisel 6 versehen, welcher einen Werkzeugträger 18 mit Zinken 19 umfaßt. Der Aufbau des Werkzeugkreisels entspricht dem Stand der Tech-

nik, alternativ zu der gezeigten Anordnung des oberen und unteren Lagers ist auch eine Ausgestaltungsform möglich, bei welcher in dem unteren Lagergehäuse beide Lager zusammengefaßt sind und das Zahnrad 17 am obersten, freien Endbereich der Welle 1 aufgesetzt ist.

Die Darstellung der Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf mehrere Zahnräder 17, welche sich, wie bei Kreiseleggen üblich, in gegenseitigem Eingriff befinden. Aus Fig. 4 ist insbesondere ersichtlich, daß die Zahnräder 17 mit Ausnehmungen 20 versehen sind, welche beispielsweise der Gewichtsersparnis dienen. Bevorzugterweise ist die Schraube 3 im Bereich einer Ausnehmung 20 angeordnet, um den Zugriff zu der Schraube 3 zu erleichtern und das Ansetzen eines Werkzeuges zu vereinfachen.

Aus der Fig. 4 ergibt sich weiterhin, daß durch entsprechende Zuordnung und gegenseitige Verdrehung der Zahnräder 17 mögliche Exzentrizitäten oder Unwuchten vollständig ausgeglichen werden können, so daß diese sehr unbedeutenden Einflüsse eliminiert werden.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellen-Nabenverbindung mit einem Keilwellenprofil, welche insbesondere bei Werkzeugkreiseln von Kreiseleggen vorteilhaft anwendbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß an einer Nabe 2 ein Druckelement 3 gelagert ist, welches in Anlage gegen eine Welle 1 bringbar ist. (Fig. 1).

Claims

; v PATENTANWALT ARNEMISSLING Dipl.-lng. &ogr; (0641)71019, 63 dessen 31. Januar 1992 Mi/Zu 92.013GM Rabewerk GmbH + Co., W-4515 Bad Essen Wellen-Nabenverbindung mit einem Keilwellenprofil Ansprüche:

1. Wellen-Nabenverbindung mit einem Keilwellenprofil, welches jeweils an der Welle (1) und an der Nabe (2) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch zumindest ein an der Nabe (2) gelagertes, gegen die Welle (1) in Einwirkung bringbares Druckelement (3).

2. Wellen-Nabenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (3) in Form einer Schraube ausgebildet ist.

3. Wellen-Nabenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Sicherungseinrichtung zur axialen Sicherung der Nabe (2) auf der Welle (1).

4. Wellen-Nabenverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung eine Ringnut (4) der Welle (1) umfaßt, in welche das Druckelement (3) unmittelbar oder mittelbar eingreift.

5. Wellen-Nabenverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (3) auf ein in die Ringnut (4) einlegbares Sicherungselement (5) wirkt.

6. Wellen-Nabenverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (5) in Form einer Kugel ausgebildet ist.

7. Wellen-Nabenverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (5) in Form eines an die Geometrie der Ringnut (4) angepaßten Formstücks ausgebildet ist.

8. Wellen-Nabenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (3) in einer zur Achse der Welle (1) senkrechten Ebene angeordnet ist.

9. Wellen-Nabenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (3) zu einer zur Achse der Welle (1) senkrechten Ebene geneigt angeordnet ist.

10. Wellen-Nabenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Keilwellenprofil als Keilprofil oder Evolventenprofil ausgebildet ist.

11. Wellen-Nabenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß das Keilwellenprofil ein Kopf- und/oder ein Fußspiel aufweist.

12. Wellen-Nabenverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Durchmesser der Ringnut (4) kleiner ist, als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung der Welle (1).

- 3 -; ^L

13. Verwendung der Wellen-Nabenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Befestigung einer Nabe an einer Welle (1) eines Werkzeugkreisel (6) einer Kreiselegge.