WO1990006238A1 - Vorrichtung zur lösbaren befestigung eines ersten teiles in einer öffnung eines zweiten teiles - Google Patents

Abstract

Zwischen einem Zapfen (8 bzw. 8a) eines ersten Teiles (1) und einer Öffnung (3) eines zweiten Teiles (2) sind zwei aufeinandergeschraubte Schraubenfedern (11, 12) angeordnet. Durch axiales Zusammenpressen der inneren Schraubenfeder (11) wird die äussere Schraubenfeder (12) gegen die Öffnung (3) radial gepresst und somit eine Klemmverbindung beider Teile (1, 2) hergestellt. Auf diese einfache und in der Herstellung billige Art und Weise können beispielsweise Rollen an verschiedenen Transportgeräten befestigt werden.

Description

VORRICHTUNG ZUR LOESBAREN BEFESTIGUNG EINES ERSTEN TEILES IN EINER OEFFNUNG EINES ZWEITEN TEILES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines ersten Teiles in einer Oeffnung eines zweiten Teiles gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Vorrichtungen dieser Art beispielsweise zur Befestigung von Rollen an fahrbaren Geräten und Möbeln, wie z.B. Stühlen, Einkaufswagen, Krankenbetten oder Transportgeräten bekannt, bei welchen die Klemmelemente durch Klemmzapfen gebildet sind, die mehrere radiale relativ zueinander verspannbare Kegelsegmente aufweisen. Solche Klemmzapfen sind in der Herstellung kompliziert und aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Herstellung einfachere und billigere Befestigungsvorrichtung zu realisieren, die auch eine rasche Montage beispielsweise in rohrförmigen Teilen ermöglicht.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist.

Im folgenden werden vorteilhafte AusführungsVarianten der erfindungsgemässen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In letzterer zeigt

Fig. 1 eine Klemmverbindung zweier Teile, die mittels einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung realisiert ist, in teilweisem Längsschnitt,

Fig. 2 eine Klemmverbindung zweier Teile, die mittels einer zweiten AusführungsVariante der Erfindung realisiert ist, in teilweiεem Längsschnitt, Fig. 3 eine Klemmverbindung zweier Teile, die mittels einer dritten AusführungsVariante der Erfindung realisiert ist, in teilweisem Längsschnitt,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Klemmelemente einer erfindungsgemässen Vorrichtung in deren nicht klemmendem Zustand,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Klemmelemente gemäss Fig. 4 im Zustand, in dem damit eine Klemmwirkung erziehlt wird,

Fig. 6 eine Klemmverbindung zweier Teile, die mittels einer vierten AusführungsVariante einer erfindungsgemässen Vorrichtung realisiert ist, in teilweisem Längsschnitt,

Fig. 7 eine Klemmverbindung zweier Teile, die mittels einer fünften AusführungsVariante der Erfindung realisiert ist, in teilweisem Längsschnitt, und

Fig. 8 eine AusführungsVariante einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem Spannzusatz, der die Anwendung der Erfindung zusätzlich erleichtert, da er die Verwendung eines Werkzeuges für das Spannen der Vorrichtung weitgehend überflüssig macht.

Gemäss Fig. 1 weist eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Vorrichtung ein erstes, mit einem zweiten Teil 2 zu verbindendes Teil 1 einen Träger 4 auf, in welchem eine Rolle 5 gelagert ist. Im zweiten Teil 2 ist eine rohrför ige Hülse 6 befestigt, die eine Oeffnung 3 aufweist und in der das erste Teil 1 befestigt werden soll. Der Träger 4 ist mit einem Flansch 4a versehen. An einem in eine Bohrung 7 im Flansch 4a eingesetzten, durch eine Schraube gebildeten Zapfen 8 ist eine Stützscheibe 9 angeordnet. Mittels einer Mutter 10 sind der Zapfen 8 und die Stützscheibe 9 mit dem Träger 4 verbunden. Der Zapfen 8 ist von zwei aufeinander geschraubten Schraubenfedern 11, 12 der gleichen Steigung umgeben, von denen die innere 11 mit der Stützscheibe 9 in einer hier nicht näher dargestellten Weise, beispielsweise durch Kleben, verbunden ist. Auf dem anderen Ende des Zapfens 8 ist die innere Schraubenfeder 11 mit einer Anpressscheibe 13 in Kontakt, die mittels einer Stellmutter 14 auf dem Zapfen 8 axial verstellbar ist.

Man erkennt, dass diese Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Vorrichtung in der aktiven Stellung der Schraubenfedern 11, 12 dargestellt ist, in welcher die äussere Schraubenfeder 12 gegen die Oeffnung 3 der Hülse 6 drückt.

Die Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von der hiervor beschriebenen dadurch, dass die beiden Schraubenfedern 11, 12 zwischen einer Stützscheibe 19 und einer Anpressscheibe 23 angeordnet sind. Die Stützscheibe 19 ist dabei mit einer radialen Zentrierfläche 20 versehen, deren Durchmesser in etwa der Oeffnung 3 deder Hülse 6 entspricht. Die Stützscheibe 19 weist ausserdem einen axialen Anschlag 21 auf, mit welchem sie an einer Stirnfläche 16 der Hülse 6 anliegt. Auch die Anpressscheibe 23 ist mit einer zylindrischen Zentrierfläche 22 versehen, deren Durchmesser etwa jenem der Oeffnung 3 entspricht.

In Fig. 3 ist eine im wesentlichen der Fig. 1 entsprechende Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, die sich von jener dadurch unterscheidet, dass in die rohrförmige Hülse 6 eine mit einem Schlitz 24a versehene Büchse 24 federnd eingesetzt ist.

Anhand der Fig. 4 und 5 kann schematisch das Prinzip der Klemmwirkung der beiden Schraubenfedern 11, 12 gegenüber der Oeffnung 3 der Hülse 6 erläutert werden. Die beiden zwischen einer am Zapfen 8a befestigten Stützscheibe 9a und einer als Stellmutter auf dem Zapfen 8a aufgeschraubten Anpressscheibe 13a angeordneten Schraubenfedern 11, 12 sind in Fig. 4 in ihrer unwirksamen, in Fig. 5 in ihrer wirksamen Stellung dargestellt, wobei diese sich dadurch unterscheiden, dass die äussere Schraubenfeder 12 im ersten Fall zumindest teilweise zwischen den auseinandergepressten Windungen der inneren Schraubenfeder 11 befinden, wogegen sie bei linear zusammengepresster innerer Schraubenfeder 11 gegen aussen abgedrängt werden und damit im wesentlichen ausserhalb derselben liegen.

In der AusführungsVariante einer erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig. 6 ist in das Innere eines Rohres 2a ein in radialer Richtung zumindest beschränkt flexibler hülsenförmiger Rohrverschluss 6a eingesetzt, dessen Innendurchmesser die Oeffnung 3 bildet. Bei gespannter Vorrichtung drückt die äussere Schraubenfeder 12 radial gegen diesen Rohrverschluss 6a und presst ihn im Rohr 2a fest.

Fig. 7 zeigt, wie ein Teil 2b, beispielsweise ein Zahnrad, auf einer Welle lb mittels einer erfindungsgemässen Vorrichtung befestigt werden kann. Wenn zu diesem Zwecke die Welle lb mit einem Zapfen 8b versehen ist, der eine zylindrische Fläche 35 aufweist, kann eine mittels einer Schraube 34 axial verstellbare Anpressscheibe 33 die mittlere Schraubenfeder 11 eines Federpaketes, das zusätzlich zu den zwei Schraubenfedern 11, 12 eine innerste Schraubenfeder 30 aufweist, so zusammenpressen, dass die innerste Schraubenfeder 30 den Zapfen 8b fest umschliesst, wogegen die äussere Schraubenfeder 12 fest gegen die Oeffnung 3 des Zahnrades 2b gepresst wird.

Dadurch werden die beiden Teile lb und 2b zu einem mechanisch starren Gebilde verspannt.

Aus Vorgesagtem erkennt der Fachmann die nachfolgend zusammengefasste Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtungen. Durch das axiale Zusammendrücken der inneren Schraubenfeder 11 wird die äussere Schraubenfeder 12 entsprechend Fig. 5 radial auseinandergedrückt und dadurch gegen die Oeffnung 3 der Hülse 6 oder einer beliebigen Bohrung in einem Montageteil, gepresst. Dadurch entsteht eine Klemmwirkung, durch welche ein erster Teil mit einem zweiten Teil mechanisch verbunden wird. Diese Verbindung vermag dabei durch die Steifigkeit der beiden Schraubenfedern 11, 12 gewisse Kippmomente aufzunehmen, die beispielsweise beim Abrollen der Rolle 5 eines Transportgerätes auf unebenem Boden auf die beiden verbundenen Teile ausgeübt werden können. Die Aufnahme dieser Kippmomente kann durch die Anordnng von zylindrischen Zentrierflächen 20 und/oder 22 gemäss Fig. 2 unterstützt werden. Ebenso können besonders grosse axiale Kräfte zwischen den beiden Teilen 1, 2 durch den axialen Anschlag 21 (Fig. 2) aufgenommen werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht aber auch eine Befestigung von Teilen wie z.B. von Zahnrädern, Keilriemenscheiben etc., zu einer Drehmomentübertragung, wie dies anhand von Fig. 7 dargestellt ist. Durch die Wahl einer geeigneten, über die Anpressscheibe 33 erzeugten Anpresskraft kann die Grosse des zu übertragenden Drehmomentes in weiten Grenzen bestimmt werden. Ausser der Klemmwirkung zwischen der äusseren Schraubenfeder 12 und der Oeffnung 3 kommt hier noch die Klemmwirkung zwischen der zusätzlichen Schraubenfeder 30 und der zylindrischen Fläche 35 der Welle lb zur Geltung.

Zur gleichmässigeren Verteilung der Anpresskraft über die gesamte axiale Lagerfläche ist es von Vorteil, wenn mehrere voneinander getrennte äussere Schraubenfedern 12 auf der inneren Schraubenfeder 11 axial hintereinander angeordnet werden. Dementsprechend können auch bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung mehrere zusätzliche Schraubenfedern 30 axial hintereinander angeordnet sein. Aber auch eine Anordnung von mehreren axial voneinander getrennten Federpaketen mit mehreren axial hintereinander angeordneten inneren Schraubenfedern 11, ist realisierbar und in gewissen Fällen von Vorteil.

Zur besseren Verteilung der von der äusseren Schraubenfeder 12 auf die Oeffnung 3 bzw. auf die Hülse 6 des zweiten Teiles 2 übertragenen Flächenpressung kann mit Vorteil die Büchse 24 aus hartem Material verwendet werden. Man kann allerdings auch Schraubenfedern von anderem als rundem Querschnitt wählen, um eine günstigere Flächenpressung an der Oeffnung 3 bzw. an der zylindrischen Fläche 35 (Fig. 7) zu erzielen.

Durch die erfindungsgemässe Klemmverbindung kann gemäss Fig. 6 auch ein Rohrverschluss 6a in einer beliebigen axialen Stellung in einem Rohr 2a auf einfache Art und Weise bewerkstelligt werden.

In allen dargestellten Ausführungsvarianten der Erfindung wurde in radialer Richtung lediglich eine äussere Schraubenfeder 12 auf einer inneren Schraubenfeder 11 angeordnet. Es können aber durchaus mehrere äussere Schraubenfedern 12 aufeinander geschraubt werden. Entsprechend können auch mehrere zusätzliche Schraubenfedern 30 gemäss Fig. 7 ineinander geschraubt werden.

Um die Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung insbesondere dadurch zu vereinfachen, dass die für das Zusammenpressen der inneren oder einer mittleren Schraubenfeder 11 mit kleinem Drehmoment bewerkstelligt werden kann, derart, dass beispielsweise die Verwendung eines Schraubenschlüssels oder eines ähnlichen Werkzeuges überflüssig wird, ist es empfehlenswert, eine AusführungsVariante der Erfindung gemäss Fig. 8 zu verwenden. Diese unterscheidet sich von allen vorbeschriebenen insbesondere dadurch, dass die beiden Klemmbacken 40 und 41, zwischen den sich die beiden hier lediglich einseitig dargestellten Schraubenfeder 11 und 12 angeordnet sind, mit einer Schraube 43 resp. einer Hohlschraube 44 verbunden sind, die mit einer gemeinsamen Schraubhülεe 42 zusammenwirken. Dabei tritt die Schraube 43 durch die Hohlschraube 44 hindurch und weist einen Gewindeteil 43a auf, der eine Steigung aufweist, die von jener des Gewindeteils 44a der Hohlschraube 44 unterschiedlich ist. Wird nun die Schraubhülse 42, die entsprechend einen ersten Innengewindeteil 42a mit einer Steigung gemäss der Steigung des Gewindeteils 42a der Schraube 43 und einen zweiten Innengewindeteil 42b mit einer Steigung gemäss dem Gewindeteil 44a der Hohlschraube 44 aufweist, gedreht, so entsteht, durch die unterschiedlichen Steigungen der diversen Gewinde bedingt, eine lineare, in eine gemeinsame Bewegungsrichtung gehende Differenzialbewegung zwischen den Klemmbacken 40 und 41, die durch den Doppelpfeil 45 symbolisiert ist. Dabei werden, je nach Drehrichtung der Schraubhülse 42 und den Steigungsdifferenzen der Gewindeteile 44a/42b, resp. 43a/42a, die Klemmbacken 40 und 41 mit unterschiedlichen linearen Geschwindigkeiten gleichzeitig entweder in die Schraubhülse 42 eingeschraubt oder aus dieser ausgeschraubt. Durch diesen Geschwindigkeitsunterschied kann erreicht werden, dass sich die Klemmbacken 40 und 41 durch das Drehen der Schraubhülse 42 langsam annähern, derart, dass die innere Schraubenfeder 11 zusammengedrückt und dadurch die äussere Schraubenfeder 12 nach aussen abgedrängt wird, wodurch die weiter oben beschriebene Klemmwirkung erzeugt werden kann. Der Lineargeschwindigkeitsunterscheid kann dabei durch adäquate Wahl der beiden Gewindesteigungen so festgelegt werden, dass zwischen den Klemmbacken 40 und 41 eine grosse lineare Kraft durch ein lediglich kleines Drehmoment an der Schraubhülse 42 erzeugt wird, die die Verwendung eines Werkzeuges für die Drehung der Schraubhülse 42 überflüssig macht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines ersten Teiles (1) in einer Oeffnung (3) eines zweiten Teiles (2), mit mindestens einem dem ersten Teil (1) zugeordneten, an die Oeffnung (3) andrückbaren Klemmelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement durch mindestens zwei koaxiale, aufeinander geschraubte Schraubenfedern (11, 12) gebildet ist, und dass durch axiales Zusammendrücken der inneren Schraubenfeder (11) der Aussendurchmesser der äusseren Schraubenfeder (12) veränderbar ist zur Erzeugung einer Klemmwirkung in der Oeffnung (3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (1) mit einem Zapfen (8, 8a) versehen ist und dass die innere Schraubenfeder (11) zwischen einer mit dem Zapfen (8, 8a) verbundenen Stützscheibe (9, 9a, 19) und einer am Zapfen (8, 8a) axial verstellbaren AnpressScheibe (13, 13a, 33) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe (19) eine der Oeffnung (3) entsprechende radiale Zentrierfläche (20) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressscheibe (23) eine mit der Oeffnung (3) zusammenwirkende radiale Zentrierfläche (22) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe (19) über einen axialen Anschlag (21) am zweiten Teil (2) abstützbar ist.

6.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung (3) durch eine im zweiten Teil (2) eingesetzte, rohrförmige Hülse (6) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hülse (6) eine aufgefederte Büchse (24) eingesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (2) durch ein Rohr (2a) gebildet ist und dass die Hülse (6) einen durch die beiden Schraubenfedern (11, 12) einklemmbaren Rohrverschluss (6a) bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere äussere Schraubenfedern (12) auf der inneren Schraubenfeder (11) axial hintereinander angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gruppen von inneren und äusseren Schraubenfedern (11, 12) axial hintereinander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zusätzliche Schraubenfeder (30) im Innern der inneren Schraubenfeder (11) angeordnet ist, und dass durch axiales Zusammendrücken der inneren Schraubenfeder (11) der Innendurchmesser der zusätzlichen Schraubenfeder (30) verkleinerbar ist zur Erzeugung einer Klemmwirkung an einer zylindrischen Fläche (35) des ersten Teiles (lb).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zusätzliche Schraubenfedern (30) axial hintereinander angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Klemmbacken (40, 41) umfasst, zwischen denen die Schraubenfedern (11, 12) angeordnet sind, dass jede Klemmbacke (40, 41) mit einem Konstruktionselement (43, 44) verbunden ist, das einen Gewindeteil (43a, 44a) aufweist, wobei diese voneinander unterschiedliche Steigungen aufweisen, und dass die beiden Gewindeteile (43a, 44a) mit einem Drehteil (42) zusammenwirken, das zwei Gewindeteile (42a, 42b) aufweist, von denen je eines die Steigung eines der Gewindeteile (43a, 44a) eines der Konstruktionselemente (43, 44) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmbacke (41) mit einer Hohlschraube (44) und die andere Klemmbacke (40) mit einer durch diese hindurchtretenden Schraube (43) verbunden sind, und dass das Drehteil eine Gewindehülse (42) ist.