WO2011153977A1 - Welle-nabe-verbindung - Google Patents

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WO2011153977A1
WO2011153977A1 PCT/DE2011/000442 DE2011000442W WO2011153977A1 WO 2011153977 A1 WO2011153977 A1 WO 2011153977A1 DE 2011000442 W DE2011000442 W DE 2011000442W WO 2011153977 A1 WO2011153977 A1 WO 2011153977A1
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shaft
hub
hub connection
intermediate sleeve
shape
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PCT/DE2011/000442
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Siegfried Weiss
Original Assignee
Siegfried Weiss
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/093—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping
    • F16D1/095—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping with clamping effected by ring contraction only
    • F16D1/096—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping with clamping effected by ring contraction only the ring or rings being located between the shaft and the hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/102—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via polygon shaped connections

Definitions

  • the invention relates to a shaft-hub connection for transmitting torques and / or axial forces between a shaft on the one hand and a hub on the other hand according to the preamble of claim 1.
  • the shafts in the sense of the invention may be all types of shafts or axles on which a torque or an axial force is transmitted. This means in other words, the terms wave and axis are to be used in the sense of the invention equivalent meaning, in the following only the term wave is used.
  • the intermediate sleeve has a step-shaped cylindrical seat.
  • the load is also transmitted frictionally between the intermediate bushing and the hub in this shaft-hub connection.
  • the intermediate bush serves as overload protection in the load transfer between the shaft on the one hand and the hub on the other.
  • the intermediate bushing can absorb a slip torque as soon as the transmitted load exceeds a permissible maximum dimension.
  • a disadvantage of the known shaft-hub connections is that they are relatively expensive and heavy due to the REQUIRED chen size in relation to the torque to be transmitted or the axial force to be transmitted due to the usual for steel on steel friction coefficient.
  • the load transfer properties are due to the frictional engagement necessary for the load transfer in the two fastening joints on the inner circumference or on the outer circumference of the intermediate sleeve limited. Because of this limited by the frictional load transfer capacity, the known shaft-hub connections must be sized accordingly large to accommodate the loads to be transmitted can.
  • the generic shaft-hub connection is based on two aspects of a basic idea.
  • the Reibbefest To increase the load transfer capability in the joint between the shaft on the one hand and the intermediate sleeve on the other hand, the Reibbefest, howeversabschhitt the intermediate sleeve and / or the Reibbefest, etcsabterrorism the shaft is provided with a coating by which the static friction in the joint between the intermediate sleeve and shaft is increased.
  • the static friction coefficient of the coated surface is higher than the static friction coefficient of the uncoated surface. Since the
  • Bore diameter of the intermediate bushing either before mounting on the shaft, z. B. can be widened by heating, or the bore diameter of the intermediate sleeve and the diameter of the shaft give a gap, the assembly of the shaft-hub connection is not hindered by the increased static friction in the joint between the shaft on the one hand and the intermediate sleeve on the other.
  • a stiction-increasing coating is provided according to the second aspect of the invention, the attachment portion on the outer circumference of the intermediate sleeve and the fastening supply section on the inner circumference of the N abenausEnglishung j eweils shape complementary and out of round designed.
  • An out-of-round connection in the sense of the invention is any connection in which the intermediate bush and the hub recess have a cross-section deviating from a circle and make it possible by means of a positive fit between the intermediate bushing and the hub.
  • the deviating from the circle shape of the cross section can be gebi from a periodic or egg ner aperiodic out-of-roundness gebi.
  • the non-circular connection between the intermediate bush and the hub in each case has a periodic out-of-roundness.
  • the non-circular connection between the inter mediate bushing on the one hand and the hub on the other hand a polygonal G estalt or a hypotrochoide shape or an ellip senförmige shape or a multi-tooth shape or have a polygonal shape.
  • the hub recess has a radially narrowing attachment section and the intermediate bush has a fastening section radially widening in the opposite direction. This opposite expansion or narrowing of the cross section in the longitudinal direction can be produced by any shape designs.
  • the fastening section on the outer circumference of the intermediate bushing and the fastening section on the inner circumference of the hub recess in the axial direction are in each case in the form of a complementary shape in the form of a cone.
  • the cone-shaped design deviates from a regular cone in that the circumferential surface of the cone naturally has the runout required for positive engagement between the intermediate sleeve and the hub.
  • the Reibbefestistsabterrorism the intermediate sleeve and the Reibbefest may each be complementary shape tapered to facilitate the sliding of the intermediate sleeve on the shaft.
  • the friction fastening section of the intermediate bushing and the friction fastening section of the shaft can also be designed to be complementary in shape, cylindrical in each case.
  • the static friction generated by the coating should coefficient have a value over 0.2, in particular a value over 0.25, have. This coefficient of static friction is thus significantly higher than the coefficient of static friction in a conventional steel-to-steel frictional joint, in which the static friction coefficient is usually only in the range of 0.1 to 0.15.
  • the shaft-hub connection according to the invention in particular on large shafts or on large hubs, it is advantageous to provide corresponding assembly or disassembly devices.
  • the assembly or disassembly devices are to be referred to below as disassembly devices uniformly.
  • the disassembly device should allow the reduction of the coefficient of friction between the hub and intermediate bushing.
  • a second disassembly or mounting device should be provided.
  • the first and / or the second dismantling device can in each case be supplied with hydraulic oil.
  • the pressure of the hydraulic oil required for the reduction of the coefficient of friction between the hub and intermediate bushing and for the expansion of the hub or for the axial movement of the hub forces can be applied easily.
  • Figure 1 shows the items of a shaft-hub connection according to the invention after disassembly.
  • Fig. 2 shows a shaft-hub connection according to the invention mounted
  • Fig. 3 shows the shaft-hub connection according to FIG. 2 in plan view.
  • the shaft-hub connection 01 consists of a shaft 02, an intermediate bushing 03 and a hub 04.
  • On the cylindrical inner periphery 05 of the intermediate bushing 03 three Reibbefest onlysabitese 06a, 06b and 06c are provided which frictionally on a Reibbefest onlysabterrorism 07 on cylindrical outer periphery of Wave 02 can come to the plant.
  • the Reibbefest onlysabterrorisme 06a, 06b and 06c of the intermediate sleeve 03 are provided with a coating 08, which consists for example of diamond particles or tungsten carbide. Due to the coating 08, the static friction coefficient in the frictional joint between the inner circumference 05 of the intermediate bush 03 and the outer circumference 09 of the shaft 02 is increased to more than 0.2.
  • the hub 04 is provided with a central hub recess 10.
  • the hub recess 10 has a non-circular, namely octagonal inner circumference 1 1.
  • the inner circumference 1 1 widens in the direction of the longitudinal axis 12 of the shaft-hub connection 01.
  • Outer circumference 13 of the intermediate sleeve 03 has a shape-complementary, octagonal shape and can be positively inserted into the Nabenausappelung 1 0 of the hub 04.
  • To the inner circumference of the Nabenausappelung 10 also two hydraulic oil channels 18, not shown, are also provided, which can be acted upon to reduce the coefficient of friction between the hub and intermediate bushing during assembly and disassembly of the hub on the intermediate sleeve with hydraulic oil under high pressure.
  • the shaft-hub connection O l is shown after assembly in cross section.
  • the intermediate bushing 03 is first pushed onto the shaft end of the shaft 02, so that the friction fastening section 06 comes to lie on the inner circumference 05 of the intermediate bush 03 on the friction mounting section 07 on the outer circumference 09 of the shaft 02.
  • the hub 04 is fitted with its Nabenausnaturalung 10 on the outer circumference 13 of the intermediate sleeve 03 and then attached the assembly and disassembly device 14 to the intermediate sleeve 03.
  • a groove 16 is incorporated, in which the disassembly device 14 engages with a collar 17, so that between the end face of the collar 17 and the bottom of the groove 1 6 a pressure-tight oil chamber 1 8 is formed.
  • the hydraulic oil channel 18 is acted upon by high-pressure hydraulic oil and thereby the hub 04 are pressed onto the intermediate sleeve 03.
  • a radial compression of the intermediate sleeve 03 is effected.
  • the frictional engagement between the intermediate sleeve 03 and the shaft 02 increases accordingly.
  • the opening angle of the Nabenausinstituung 1 0 is designed so that between the hub 04 and the intermediate sleeve 03 self-locking acts, the load transfer of the shaft-hub connection 01 after pressure relief of the hydraulic oil channel 1 8 permanently guaranteed.
  • the hydraulic oil channels of the assembly and disassembly device 15 are subjected to high-pressure hydraulic oil to reduce the coefficient of friction between the hub and intermediate bush, so that the hub can float away from the intermediate bushing.
  • the radial compression of the intermediate sleeve is released, and the inner diameter of the intermediate sleeve returns to its original diameter before assembly and the intermediate sleeve can be removed from the shaft with the hub.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung (01) zur Übertragung von Drehmomenten und/oder Axialkräften zwischen einer Welle (02) einerseits und einer Nabe (04) anderseits, wobei die Welle-Nabe-Verbindung (01) eine Zwischenbuchse (03) umfasst, die lastübertragend zwischen der Welle (02) und der Nabe (04) angeordnet ist, und wobei am Innenumfang (05) der Zwischenbuchse (03) ein Reibbefestigungsabschnitt (06) vorgesehen ist, der an einem Reibbefestigungsabschnitt (07) der Welle (02) reibschlüssig zur Anlage kommen kann, und wobei am Außenumfang (13) der Zwischenbuchse (03) ein sich in Richtung der Längsachse (12) radial aufweitender Befestigungsabschnitt vorgesehen ist, und wobei die Nabe (04) eine Nabenausnehmung (10) aufweist, und wobei am Innenumfang (11) der Nabenausnehmung (10) ein sich in Gegenrichtung der Längsachse radial verengender Befestigungsabschnitt vorgesehen ist, der lastübertragend auf den formkomplementären Befestigungsabschnitt der Zwischenbuchse (03) aufgeschoben werden kann, und wobei die Zwischenbuchse (03) durch Aufschieben der Nabe (04) zumindest geringfügig radial verpresst und reibschlüssig mit der Welle (02) verbunden werden kann, wobei am Reibbefestigungsabschnitt (06) der Zwischenbuchse (03) und/oder am Reibbefestigungsabschnitt (07) der Welle (02) eine den Haftreibungskoeffizienten erhöhende Beschichtung (08) vorgesehen ist, und wobei der Befestigungsabschnitt am Außenumfang (13) der Zwischenbuchse (03) und der Befestigungsabschnitt am Innenumfang (11) der Nabenausnehmung (10) jeweils eine formkomplementäre, unrunde Gestalt aufweisen, die gemeinsam eine formschlüssige Unrundverbindung zwischen der Zwischenbuchse (03) und der Nabe (04) bilden.

Description

Welle-Nabe- Verbindung
Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe- Verbindung zur Übertragung von Drehmomenten und/oder Axialkräften zwischen einer Welle einerseits und einer Nabe andererseits nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Bei den Wellen im Sinne der Erfindung kann es sich dabei um alle Arten von Wellen bzw. Achsen handeln, an denen ein Drehmoment bzw. eine Axialkraft übertragen wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, die Begriffe Welle und Achse sollen im Sinne der Erfindung gleichbedeutend Verwendung finden, wobei nachfolgend allein der Begriff Welle verwendet wird.
Gattungsgemäße Welle-Nabe-Verbindungen, bei denen zwischen dem Außenumfang der Welle einerseits und dem Innenumfang der Nabe andererseits eine Zwischenbuchse vorgesehen ist, finden insbesondere zur Übertragung sehr großer Lasten weitverbreitete Verwendung. Durch die Verwendung der Zwischenbuchse ist es insbesondere möglich, eine Lastübertragung an Wellen vorzusehen, die stoffschlüssig mit der Welle verbundene Flansche konstruktiv bedingt nicht zulassen. Insbesondere ist eine Lastübertragung auch auf Wellen möglich, die einen zylindrischen Querschnitt aufweisen und deshalb nur eingeschränkt für eine formschlüssige Lastübertragung in Frage kommen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Die gattungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindungen beruhen also auf der Verwendung einer Zwischenbuchse, die zwischen dem Innenumfang einer Nabenausnehmung und dem Außenumfang der Welle angeordnet wird. Die Lastübertragung zwischen der Welle einerseits und der Zwischen- buchse andererseits erfolgt dabei gattungsgemäß reibschlüssig, wobei die zur Aufbringung des Reibschlusses erforderlichen Normalkräfte dadurch erzeugt werden, dass am Außenumfang der Zwischenbuchse ein sich in Richtung der Längsachse radial aufweitender Befestigungsabschnitt und am Innenumfang der Nabenausnehmung ein sich in Gegenrichtung der Längsachse radial verengender Befestigungsabschnitt vorgesehen ist.
Wird nun die Nabe auf die Zwischenbuchse aufgeschoben, so bewirkt der sich aufweitende bzw. sich verengende Befestigungsabschnitt an Zwischenbuchse und Nabe eine radiale Verpressung der Zwischenbuchse, die eine radi al wirkende Normalkraft auf den Außenumfang der Welle erzeugt und dadurch den Reibschluss zwischen Zwischenbuchse und Welle ermöglicht.
Aus der EP 1 693 587 A2 ist eine gattungsgemäße Welle-Nabe- Verbindung bekannt. Die Zwischenbuchse weist dabei einen stufenförmig - ausgebildeten Zylindersitz auf. Die Last wird zwischen der Zwischen- buchse und der Nabe bei dieser Welle-Nabe-Verbindung ebenfalls reibschlüssig übertragen. Die Zwischenbuchse dient dabei als Überlastschutz bei der Lastübertragung zwischen der Welle einerseits und der Nabe andererseits. Dazu kann die Zwischenbuchse einen Rutschmoment aufnehmen, sobald die übertragene Last ein zulässiges Maximalmaß überschreitet.
Nachteilig an den bekannten Welle-Nabe-Verbindungen ist es, dass diese aufgrund der erforderli chen Baugröße in Bezug auf das zu übertragende Drehmoment bzw. die zu übertragende Axialkraft bedingt durch den für Stahl auf Stahl üblichen Haftreibwert relativ teuer und schwer sind.
Außerdem sind die Lastübertragungseigenschaften aufgrund des für die Lastübertragung notwendigen Reibschlusses in den beiden Befestigungs- fugen am Innenumfang bzw. am Außenumfang der Zwischenbuchse begrenzt. Aufgrund dieser durch den Reibschluss begrenzten Lastübertragungsfähigkeit müssen die bekannten Welle-Nabe-Verbindunge entsprechend groß dimensioniert werden, um die zu übertragenden Lasten aufnehmen zu können.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Welle-Nabe-Verbindung vorzuschlagen, die eine erhöhte Lastübertragungsfähigkeit bei gleicher Dimensionierung aufweist. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die gattungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung beruht auf zwei Aspekten eines Grundgedankens. Zur Erhöhung der Lastübertragungsfähigkeit in der Fuge zwischen der Welle einerseits und der Zwischenbuchse anderer- seits wird der Reibbefestigungsabschhitt der Zwischenbuchse und/oder auch der Reibbefestigungsabschnitt der Welle mit einer Beschichtung ausgestattet, durch die die Haftreibung in der Fuge zwischen Zwischenbuchse und Welle erhöht wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Haftreibungskoeffizient der beschichteten Oberfläche höher ist als der Haftreibungskoeffizient der unbeschichteten Oberfläche. Da der
Bohrungsdurchmesser der Zwischenbuchse entweder vor der Montage auf die Welle, z. B . durch Erwärmung, aufgeweitet werden kann oder der Bohrungsdurchmesser der Zwischenbuchse und der Durchmesser der Welle ein Spaltmaß ergeben, wird die Montage der Welle-Nabe- Verbindung durch die erhöhte Haftreibung in der Fuge zwischen der Welle einerseits und der Zwischenbuchse andererseits nicht behindert. Um die Lastübertragungsfähigkeit der Welle-Nabe-Verbindung in der Fuge zwischen der Nabe einerseits und der Zwischenbuchse andererseits auf das gleiche Niveau anzuheben wie in der Fuge zwischen der Welle einerseits und der Zwischenbuchse andererseits, in der erfindungsgemäß eine die Haftreibung erhöhende Beschichtung vorgesehen ist, wird gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung der Befestigungsabschnitt am Außenumfang der Zwischenbuchse und der Befesti gungsabschnitt am Innenumfang der N abenausnehmung j eweils formkomplementär und unrund gestaltet. Im Ergebnis wird al so zwischen der Zwischenbuchse einerseits und der Nabe andererseits eine formschlüssige Unrundverbindung gebildet, so dass die Last in der Fuge zwischen der Nabe einerseits und der Zwischenbuchse andererseits nicht mehr nur ausschließlich reibschlüssig sondern formschlüssig und reibschlüssig übertragen wird . Aufgrund des Formschlusses kann das Lastübertragungsniveau ohne Weiteres auf das Niveau angehoben werden, das auch in der Fuge zwischen der Welle und der Zwischenbuchse vorhanden ist. Außerdem muss zur Erhöhung des Lastübertragungsniveaus in der Fuge zwischen der Nabe einerseits und der Zwischenbuchse andererseits keine erhöhte Reibung erzeugt werden, wie in der zweiten Fuge zwischen der Well e einerseits und der Zwi- schenbuchse andererseits, so dass die Montage der Welle-Nab e- Verbindung auch in dieser zweiten Fuge uneingeschränkt möglich ist.
Eine Unrundverbindung im Sinn der Erfindung ist j ede Verbindung, bei der die Zwischenbuchse und die Nabenausnehmung einen von einem Kreis abweichenden Querschnitt aufweisen und d adurch einen Form- schluss zwischen der Zwischenbuchse und der Nabe ermögli chen. Die vom Kreis abweichende Gestalt des Querschnitts kann dabei von einer periodischen oder ei ner aperiodischen Unrundheit gebi ldet werden. Um die Fertigung zu vereinfachen und Schwingungsproblematiken durch Unwuchten zu vermeiden ist es besonders vorteilhaft, wenn die Unrund- Verbindung zwischen der Zwischenbuchse und der Nabe j eweils eine periodische Unrundheit aufweist.
Insbesondere kann die Unrundverbindung zwischen der Zwis chenbuchse einerseits und der Nabe andererseits eine polygonförmige G estalt oder einer hypotrochoide Gestalt oder eine ellip senförmige Gestalt oder eine mehrzahnförmige Gestalt oder eine mehrkantförmige Gestalt aufweisen. Um das radiale Verpressen der Zwischenbuchse bei der Montage Welle- Nabe-Verbindung zu ermöglichen, weist die Nabenausnehmung einen sich radial verengenden Befestigungsabschnitt und die Zwischenbuchse einen sich in Gegenrichtung radial aufweitenden Befestigungsabschnitt auf. Diese gegenläufige Aufweitung bzw. Verengung des Querschnitts in Längsrichtung kann durch beliebige Formgestaltungen erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei j edoch, wenn der Befestigungsabschnitt am Außenumfang der Zwischenbuchse und der Befestigungsabschnitt am Innenumfang der Nabenausnehmung in Axialrichtung j eweils formkomplementär kegelförmig gestaltet sind. Die kegelförmige Gestaltung weicht dabei von einem regelmäßigen Kegel insofern ab, als die Mantelfläche des Kegels selbstverständlich die Unrundheit aufweist, die für den Formschluss zwischen der Zwischenbuchse und der Nabe erforderlich ist. Auch der Reibbefestigungsabschnitt der Zwischenbuchse und der Reibbefestigungsabschnitt der Welle können jeweils formkomplementär kegelförmig gestaltet sein, um das Aufschieben der Zwischenbuchse auf die Welle zu erleichtern.
Alternativ dazu können der Reibbefestigungsabschnitt der Zwischen- buchse und der Reibbefestigungsabschnitt der Welle aber auch jeweils formkomplementär, zylinderförmig gestaltet sein.
Welches Material zur Herstellung der Beschichtung zur Erhöhung des Haftreibungskoeffizienten, in der Fuge zwischen der Welle einerseits und der Zwischenbuchse andererseits verwendet wird, ist grundsätzlich beliebig. Denkbar ist beispielsweise die Beschichtung des Außenumfangs der Welle bzw. des Innenumfangs der Zwischenbuchse mit Diamantpartikeln oder mit Wolframcarbid.
Um ein ausreichendes Lastübertragungsniveau in der Reibschlussfuge zwischen der Welle einerseits und der Zwischenbuchse andererseits zu gewährleisten, sollte der durch die Beschichtung erzeugte Haftreibungs- koeffizient einen Wert über 0,2, insbesondere einen Wert über 0,25, aufweisen. Dieser Haftreibungskoeffizient ist damit deutlich erhöht gegenüber dem Haftreibungskoeffizient in einer üblichen Stahl-Stahl- Reibschlussfuge, bei der der Haftreibungskoeffizient üblicherweise lediglich im Bereich von 0, 1 0 bis 0, 1 5 liegt.
Um die erfindungsgemäße Welle-Nabe- Verbindung insbesondere an großen Wellen bzw. an großen Naben montieren zu können, ist es vorteilhaft, entsprechende Montage- bzw. Demontageeinrichtungen vorzusehen. Die Montage- bzw. Demontageeinrichtungen sollen nachfolgend einheitlich als Demontageeinrichtungen bezeichnet werden. Um dies für die Montage der Nabe auf die Zwischenbuchse realisieren zu können, sollte die Demontageeinrichtung die Reduzierung des Reibwertes zwischen Nabe und Zwischenbuchse ermöglichen.
Um zugleich das Aufschieben bzw. Abschwimmen der Nabe von der Zwischenbuchse zu ermöglichen, sollte eine zweite Demontage bzw. Montageeinrichtung vorgesehen sein.
Um die für die Reduzierung des Reibwertes zwischen Nabe und Zwischenbuchse und für die Aufweitung der Nabe erforderlichen Kräfte aufbringen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste und / oder die zweite Demontageeinrichtung j eweils mit Hydrauliköl beaufschlagt werden können. Durch den Druck des Hydrauliköls können die für die Reduzierung des Reibwertes zwischen Nabe und Zwischenbuchse und für die Aufweitung der Nabe bzw. für das axiale Bewegen der Nabe erforderlichen Kräfte ohne Weiteres aufgebracht werden. Die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung kann für beliebige
Anwendungsfälle eingesetzt werden. Besonders große Vorteile bildet die Welle-Nabe-Verbindung für die Kraftübertragung an Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Großdieselmotoren, und/oder an Antriebswellenanlage, insbesondere an Getrieben und / oder an Generatoren, sowie an den weiterführenden Antriebskomponenten. Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Einzelteile einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe- Verbindung nach der Demontage;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung im montierten
Zustand im Querschnitt;
Fig. 3 die Welle-Nabe-Verbindung gemäß Fig. 2 in der Draufsicht.
In Fig. 1 sind die Einzelteile einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe- Verbindung nach der Demontage dargestellt. Die Welle-Nabe- Verbindung 01 besteht aus einer Welle 02, einer Zwischenbuchse 03 und einer Nabe 04. Am zylindrischen Innenumfang 05 der Zwischenbuchse 03 sind drei Reibbefestigungsabschnitte 06a, 06b und 06c vorgesehen, die reibschlüssig an einem Reibbefestigungsabschnitt 07 am zylindri- sehen Außenumfang der Welle 02 zur Anlage kommen können. Die Reibbefestigungsabschnitte 06a, 06b und 06c der Zwischenbuchse 03 sind mit einer Beschichtung 08 versehen, die beispielsweise aus Diamantpartikeln oder Wolframcarbid besteht. Durch die Beschichtung 08 wird der Haftreibungskoeffizient in der Reibschlussfuge zwischen dem Innenumfang 05 der Zwischenbuchse 03 und dem Außenumfang 09 der Welle 02 auf über 0,2 erhöht.
Die Nabe 04 ist mit einer zentralen Nabenausnehmung 10 versehen. Die Nabenausnehmung 10 weist dabei einen unrunden, nämlich achteckigen Innenumfang 1 1 auf. Außerdem weitet sich der Innenumfang 1 1 in Richtung der Längsachse 12 der Welle-Nabe-Verbindung 01 auf. Der
Außenumfang 13 der Zwischenbuchse 03 weist eine formkomplementäre, achteckige Gestalt auf und kann formschlüssig in die Nabenausnehmung 1 0 der Nabe 04 eingesteckt werden. Um die Zwischenbuchse 03 in die Nabenausnehmung 1 0 der Nabe 04 einstecken zu können, muss die für die Montage bzw. Demontage erforderliche Demontageeinrichtung 1 von der Zwischenbuchse 03 abgenommen werden. Zum Innenumfang der Nabenausnehmung 10 sind außerdem noch zwei nicht dargestellte Hyd- raulikölkanäle 18 vorgesehen, die zur Reduzierung des Reibwertes zwischen Nabe und Zwischenbuchse während der Montage und Demontage der Nabe auf die Zwischenbuchse mit unter Hochdruck stehendem Hydrauliköl beaufschlagt werden können.
In Fig. 2 ist die Welle-Nabe-Verbindung O l nach der Montage im Querschnitt dargestellt. Um die Welle-Nabe-Verbindung Ol zu montieren, wird zunächst die Zwischenbuchse 03 auf das Wellenende der Welle 02 aufgeschoben, so dass der Reibbefestigungsabschnitt 06 am Innenumfang 05 der Zwischenbuchse 03 auf dem Reibbefestigungsabschnitt 07 am Außenumfang 09 der Welle 02 zu liegen kommt. Anschließend wird die Nabe 04 mit ihrer Nabenausnehmung 10 auf den Außenumfang 13 der Zwischenbuchse 03 aufgesteckt und anschließend die Montage- und Demontageeinrichtung 14 an der Zwischenbuchse 03 befestigt. In die Stirnseite der Nabe 04 ist eine Nut 16 eingearbeitet, in die die Demontageeinrichtung 14 mit einem Kragen 17 eingreift, so dass zwischen der Stirnseite des Kragens 17 und dem Grund der Nut 1 6 ein druckdichter Ölraum 1 8 gebildet wird. Über eine nicht dargestellte Ölanschlussleitung kann der Hydraulikölkanal 18 mit unter Hochdruck stehendem Hydrauliköl beaufschlagt und dadurch die Nabe 04 auf die Zwischenbuchse 03 aufgepresst werden. Durch die kegelförmige Gestalt der Nabenausnehmung 10 wird dabei eine radiale Verpressung der Zwischenbuchse 03 bewirkt. Durch diese radiale Verpressung der Zwischenbuchse 03 erhöht sich der Reibschluss zwischen der Zwischenbuchse 03 und der Welle 02 entsprechend. Da der Öffnungswinkel der Nabenausnehmung 1 0 so ausgelegt ist, dass zwischen der Nabe 04 und der Zwischenbuchse 03 Selbsthemmung wirkt, wird die Lastübertragung der Welle-Nabe- Verbindung 01 nach Druckentlastung des Hydraulikölkanals 1 8 dauerhaft gewährleistet. Zur Demontage der Welle-Nabe-Verbindung werden die Hydraulikölka- näle der Montage- und Demontageeinrichtung 1 5, zur Reduzierung des Reibwertes zwischen Nabe und Zwischenbuchse, mit unter Hochdruck stehendem Hydrauliköl beaufschlagt, so dass die Nabe von der Zwi- schenbuchse abschwimmen kann. Dabei löst sich auch die radiale Ver- pressung der Zwischenbuchse und der Innendurchmesser der Zwischenbuchse kehrt wieder in den vor der Montage ursprünglichen Durchmesser zurück und die Zwischenbuchse kann mit der Nabe von der Welle abgezogen werden.

Claims

Patentansprüche
Welle-Nabe-Verbindung (O l ) zur Übertragung von Drehmomenten und/oder Axialkräften zwischen einer Welle (02) einerseits und einer Nabe (04) anderseits, wobei die Welle-Nabe-Verbindung (Ol ) eine Zwischenbuchse (03) umfasst, die lastübertragend zwischen der Welle (02) und der Nabe (04) angeordnet ist, und wobei am Innenumfang (05) der Zwischenbuchse (03) ein Reibbefestigungsabschnitt (06) vorgesehen ist, der an einem Reibbefestigungsabschnitt (07) der Welle (02) reibschlüssig zur Anlage kommen kann, und wobei am Außenumfang ( 13) der Zwischenbuchse (03) ein sich in Richtung der Längsachse ( 12) radial aufweitender Befestigungsabschnitt vorgesehen ist, und wobei die Nabe (04) eine Nabenausnehmung (10) aufweist, und wobei am Innenumfang ( 1 1 ) der Nabenausnehmung (10) ein sich in Gegenrichtung der Längsachse radial verengender Befestigungsabschnitt vorgesehen ist, der lastübertragend auf den formkomplementären Befestigungsabschnitt der Zwischenbuchse (03) aufgeschoben werden kann, und wobei die Zwischenbuchse (03) durch Aufschieben der Nabe (04) zumindest geringfügig radial verpresst und reibschlüssig mit der Welle (02) verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet,
dass am Reibbefestigungsabschnitt (06) der Zwischenbuchse (03) und/oder am Reibbefestigungsabschnitt (07) der Welle (02) eine den Haftreibungskoeffizienten erhöhende Beschichtung (08) vorgesehen ist,
und wobei der Befestigungsabschnitt am Außenumfang (13) der Zwischenbuchse (03) und der Befestigungsabschnitt am Innenumfang ( 1 1 ) der Nabenausnehmung ( 10) jeweils eine formkomplementäre, unrunde Gestalt aufweisen, die gemeinsam eine formschlüssige Unrundverbindung zwischen der Zwischenbuchse (03) und der Nabe (04) bilden.
2. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Unrundverbindung zwischen der Zwischenbuchse (03) und der Nabe (04) eine periodische Unrundheit aufweist.
3. Welle-Nabe- Verbindung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Unrundverbindung zwischen der Zwischenbuchse (03) und der Nabe (04) eine polygonförmige Gestalt oder hypotrochoide Gestalt oder eine ellipsenförmige Gestalt oder eine mehrzahnförmig Ges- talt oder eine mehrkantförmige Gestalt aufweist.
4. Welle-Nabe- Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Befestigungsabschnitt am Außenumfang ( 13 ) der Zwischenbuchse (03 ) und der der Befestigungsabschnitt am Innenumfang (1 1 ) der Nabenausnehmung ( 10) in Axialrichtung j ewei l s formkomplementär, kegelförmig gestaltet sind.
5. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzei chnet,
dass der Reibbefestigungsabschnitt (06) der Zwischenbuchse (03) und der Reibbefestigungsabschnitt (07) der Welle (02) j eweils formkomplementär, kegelförmig gestaltet sind.
6. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Reibbefestigungsabschnitt (06) der Zwischenbuchse (03) und der Reibbefestigungsabschnitt (07) der Welle (02) jeweils formkomplementär, zylinderförmig gestaltet sind.
7. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die den Haftfeibungskoeffizienten erhöhende Beschichtung (08) zumindest teilweise aus Diamant und/oder Wolframcarbid hergestellt ist.
8. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Haftreibungskoeffizient durch die Beschichtung (08) auf einen Wert über 0,2, insbesondere auf einen Wert über 0,25, erhöht wird.
9. Welle-Nabe- Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle-Nabe-Verbindung (01 ), insbesondere an der Nabe (04), als eine erste Montage- und/oder Demontageeinrichtung eine oder mehrere Bohrungen zu der Kontaktfläche zwischen der Naben- ausnehmung ( 10) und dem Außenumfang ( 13) der Zwischenbuchse (03) angebracht sind, wobei durch die Bohrungen Hydrauliköl zur Reduzierung des Haftreibwertes zwischen Nabenausnehmung ( 10) und Außenumfang (13) der Zwischenbuchse (03) während der Relativbewegung zwischen Nabe (04) und Zwischenbuchse (03) bei der Montage und Demontage der Welle-Nabe-Verbindung unter Hochdruck zugeführt werden kann.
0. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass an der Welle-Nabe-Verbindung (Ol ) eine zweite Montage- und/oder Demontageeinrichtung ( 14) vorgesehen ist, mit der die Nabe (04) bei der Montage oder Demontage der Welle-Nabe-Verbindung
(01 ) axial auf die Zwischenbuchse (03) aufgeschoben oder abgeschwommen werden kann.
1 1 . Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Montage- und/oder Demontageeinrichtung ( 1 5) und/oder die zweite Montage- und/oder Demontageeinrichtung ( 14) zur Montage oder Demontage der Welle-Nabe-Verbindung mit Hyd- rauliköl beaufschlagt werden kann.
12. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle-Nabe-Verbindung (01 ) Teil einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Großdieselmotors, ist und/oder dass die Welle-Nabe-Verbindung (01 ) Teil einer Antriebswellenanlage, insbesondere von Getrieben und oder Generatoren, sowie den weiterfüh- renden Antriebskomponenten ist.
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