DE102015203407A1

DE102015203407A1 - Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung

Info

Publication number: DE102015203407A1
Application number: DE102015203407.0A
Authority: DE
Inventors: Tobias Miller; Florian Petrich; Wolfgang Schmid
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-01

Abstract

Es wird ein Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung vorgeschlagen, welches als Sprengring (1) ausgeführt ist, der am Innendurchmesser ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil (2) aufweist, das in einem Montagezustand, bei dem der Sprengring (1) auf einen kleineren Außendurchmesser vorgespannt wird, auf ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil (4) einer Welle (5) aufschiebbar ist, wobei der Sprengring (1) bei der Montage anschließend in axialer Richtung entlang des Mitnahmeprofils (4) der Welle (5) bis in eine in Montagerichtung rückseitig des Mitnahmeprofils (4) der Welle (5) in der Welle (5) angeordnete Nut (6), die axial betrachtet einerseits durch einen Anschlag (8) der Welle (5) und andererseits durch das Mitnahmeprofil (4) der Welle (5) begrenzt ist, geschoben wird und anschließend entspannt, sodass der Sprengring (1) mit seinem Außendurchmesser in eine in einer Nabe (3) vorgesehene korrespondierende Nut (7) eingreift und der sich durch die Aufweitung des Sprengrings (1) auf seinen nicht vorgespannten Zustand zwischen den beiden Mitnahmeprofilen (2, 4) entstehende Teilungsfehler in einer Sicherungskontur resultiert, welche die Nabe (3) auf der Welle (5) in axialer Richtung sichert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Welle-Nabe-Verbindungen axial in beide Richtungen mittels Sicherungsringen zu sichern. Beispielsweise können zwei als Bohrungsringe, d.h. als Sicherungsringe für Bohrungen ausgeführte Sprengringe verwendet werden, die jeweils in eine Ringnut einer Nabe anordenbar sind, wobei die Welle im montierten Zustand axial betrachtet zwischen den beiden Bohrungsringen angeordnet ist.
Ferner kann ein Wellenring, d.h. ein als Sicherungsring für eine Welle ausgeführter Sprengring verwendet werden, der in eine Ringnut der Welle anordenbar ist und im montierten Zustand die Welle axial betrachtet in eine Richtung sichert, wobei die Welle in die andere Richtung mittels eines Anschlags der Welle, der an die Nabe anliegt, axial gesichert wird. Zudem kann lediglich ein Schnappring verwendet werden, dessen Außendurchmesser im montierten Zustand in einer Ringnut der Nabe angeordnet ist, wobei dessen Innendurchmesser in einer korrespondierenden Ringnut der Welle angeordnet ist.
Wenn die Seite, von der die Welle eingeführt wird, nach der Montage nicht mehr zugänglich ist, ist die Verwendung eines als Wellenring ausgeführten Sprengrings erforderlich, was jedoch bei großen Durchmessern der Welle nur bei geringen erzielbaren Drehzahlen der Welle möglich ist.
Aus der DE 29501158 U1 geht eine Arretiervorrichtung zur kraftschlüssigen Verbindung einer Antriebswelle und einer Kupplungsmuffe hervor, die einen elastischen Verblockungsring aufweist, der in Nuten greift, die in der Welle und der Muffe vorgesehen sind, wobei die Arretiervorrichtung jeweils Nuten zur Übertragung des Antriebsdrehmoments aufweist. Hierbei ist die Nut der Welle von den Nuten zur Übertragung des Antriebsdrehmoments beabstandet und weist eine Abschrägung an der den Nuten zugewandten Seite auf, wobei die Muffe eine innere Abschrägung zum Zusammendrücken des Verblockungsrings während des Eingriffs aufweist.
Ferner ist aus der DE-OS 2342940 A bekannt, einen Schnappring auf einer formschlüssigen Kerbverzahnung als axiales Sicherungselement zwischen einer Welle und einem beliebigen Bauteil einzusetzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird demnach ein Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung vorgeschlagen, welches als Sprengring ausgeführt ist, der an seinem Innendurchmesser ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil aufweist, welches in einem Montagezustand, bei dem der Sprengring auf einen kleineren Außendurchmesser vorgespannt wird, auf ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil der Welle aufschiebbar ist, wobei der Sprengring bei der Montage anschließend in axialer Richtung entlang des Mitnahmeprofils der Welle bis in eine rückseitig des Mitnahmeprofils der Welle in der Welle angeordnete Nut, die axial betrachtet einerseits durch einen Anschlag der Welle und andererseits durch das Mitnahmeprofil der Welle begrenzt ist, geschoben wird und anschließend entspannt, sodass der Sprengring mit seinem Außendurchmesser in eine in der Nabe vorgesehene korrespondierende Nut eingreift und der sich durch die Aufweitung des Sprengrings auf seinen nicht vorgespannten Zustand zwischen den beiden Mitnahmeprofilen entstehende Teilungsfehler in einer Sicherungskontur resultiert, welche die Nabe auf der Welle in axialer Richtung sichert.
Zur Demontage dieses erfindungsgemäßen Bauteils zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung wird in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird demnach ein Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung vorgeschlagen, welches als Sprengring ausgeführt ist, der an seinem Außendurchmesser ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil aufweist, das in einem Montagezustand, bei dem der Sprengring auf einen kleineren Innendurchmesser vorgespannt wird, in ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil einer Nabe einschiebbar ist, wobei der Sprengring bei der Montage anschließend in axialer Richtung entlang des Mitnahmeprofils der Nabe bis in eine in Montagerichtung rückseitig des Mitnahmeprofils der Nabe in der Nabe angeordnete Nut, die axial betrachtet einerseits durch einen Anschlag der Nabe und andererseits durch das Mitnahmeprofil der Nabe begrenzt ist, geschoben wird und anschließend entspannt, sodass der Sprengring mit seinem Innendurchmesser in eine in einer Welle vorgesehene korrespondierende Nut eingreift und der sich durch die Aufweitung des Sprengrings auf seinen nicht vorgespannten Zustand zwischen den beiden Mitnahmeprofilen entstehende Teilungsfehler in einer Sicherungskontur resultiert, welche die Welle in der Nabe in axialer Richtung sichert.
Zur Demontage dieses erfindungsgemäßen Bauteils zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung wird in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen.
Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann der Effekt des Teilungsfehlers aufgrund der Durchmesseränderung des Sprengrings dadurch verstärkt werden, dass die Mitnahmeprofile des Sprengrings und der Welle eine Kontur aufweisen, welche nach der Durchmesseränderung des Sprengrings in einer hohen Überlappung der Mitnahmeprofile in axialer Richtung resultiert. Beispielsweise können die Mitnahmeprofile Zähne mit einer Schwalbenschwanzkontur aufweisen. Alternativ kann das Mitnahmeprofil des Sprengrings Zähne mit einer Kreiskontur aufweisen, die auf eine entsprechende Kontur des Mitnahmeprofils der Welle aufschiebbar sind.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils wird eine gute Montier- und Demontierbarkeit gewährleistet, wobei in vorteilhafter Weise eine Sprengringsicherung verwendet werden kann, da der Sprengring als Bohrungsring ausgelegt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1: eine schematische Schnittansicht einer mittels eines erfindungsgemäßen Bauteils axial gesicherten Welle-Nabe-Verbindung im montierten Zustand;
2: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauteils;
3: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauteils im Montagezustand, bei dem das Bauteil auf kleineren Außendurchmesser vorgespannt auf ein Mitnahmeprofil der Welle aufgeschoben wird;
4: eine Ansicht einer mittels eines erfindungsgemäßen Bauteils axial gesicherten Welle-Nabe-Verbindung im montierten Zustand zur Veranschaulichung des aufgrund der Durchmesseränderung des Bauteils entstehenden Teilungsfehlers, der in einer Sicherungskontur resultiert;
5: eine weitere Ansicht einer mittels eines erfindungsgemäßen Bauteils axial gesicherten Welle-Nabe-Verbindung im montierten Zustand zur Veranschaulichung des aufgrund der Durchmesseränderung des Bauteils entstehenden Teilungsfehlers, der in einer Sicherungskontur resultiert, wobei die Mitnahmeprofile Zähne mit einer Schwalbenschwanzkontur aufweisen; und
6: eine weitere Ansicht einer mittels eines erfindungsgemäßen Bauteils axial gesicherten Welle-Nabe-Verbindung im montierten Zustand zur Veranschaulichung des aufgrund der Durchmesseränderung des Bauteils entstehenden Teilungsfehlers, der in einer Sicherungskontur resultiert, wobei die Mitnahmeprofile Zähne mit einer Kreiskontur aufweisen.
In dem in Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung als Sprengring 1 ausgeführt, welcher am Innendurchmesser ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil 2 aufweist, welches im Montagezustand, bei dem der Sprengring 1 auf einem kleineren Außendurchmesser vorgespannt wird, auf ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil 4 der Welle 5 aufschiebbar ist; die Nabe ist mit dem Bezugszeichen 3 versehen. Dieser Montagezustand wird anhand 3 veranschaulicht, wobei eine perspektivische Ansicht des Sprengrings 1 Gegenstand der 2 ist.
In einem nächsten Schritt der Montage wird der Sprengring 1 in axialer Richtung entlang des Mitnahmeprofils 4 der Welle 5 bis in eine in Montagerichtung rückseitig des Mitnahmeprofils 4 der Welle 5 in der Welle 5 angeordnete Nut 6 geschoben, wobei die Nut 6 axial betrachtet einerseits durch einen Anschlag 8 der Welle 5 und andererseits durch das Mitnahmeprofil 4 der Welle 5 begrenzt ist, wobei anschließend der Sprengring 1 entspannt wird, sodass der Sprengring 1 mit seinem Außendurchmesser in eine in der Nabe 3 vorgesehene korrespondierende Nut 7 eingreift.
Durch die Aufweitung bzw. Entspannung des Sprengrings 1 auf seinen nicht vorgespannten Zustand entsteht zwischen dem Mitnahmeprofil 2 des Sprengrings 1 und dem Mitnahmeprofil 4 der Welle 5 ein Teilungsfehler über dem Umfang, der in einer Sicherungskontur resultiert, welche die Nabe 3 auf der Welle 5 in axialer Richtung sichert, wie anhand 4 veranschaulicht. Durch die dadurch bedingte Überlappung der Mitnahmeprofile 2, 4 in axialer Richtung wird die Welle-Nabe-Verbindung axial gegen die Montagerichtung gesichert, wobei die axiale Sicherung in Montagerichtung durch den Anschlag 8 der Welle 5 gewährleistet wird. Der Maximalwert des Teilungsfehlers ergibt sich aus der Durchmesseränderung multipliziert mit der Zahl π.
Bei dem in 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Mitnahmeprofile 2, 4 des Sprengrings 1 und der Welle 5 eine Kontur auf, die nach der Durchmesseränderung des Sprengrings 1 nach der Entspannung in einer größeren Überlappung der Mitnahmeprofile 2, 4 in axialer Richtung resultiert. Bezugnehmend auf 5 weisen die Mitnahmeprofile 2, 4 Zähne mit einer Schwalbenschwanz-Kontur auf, wobei bei dem in 6 gezeigten Beispiel das Mitnahmeprofil 2 des Sprenggrings 1 Zähne mit einer Kreiskontur aufweist, die auf eine entsprechende Kontur des Mitnahmeprofils 4 der Welle 5 aufschiebbar sind.
Bei den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Sicherungskontur bzw. das Mitnahmeprofil 2 des Sprengrings 1 jeweils am Innendurchmesser des Sprengrings 1 angeordnet. Alternativ kann die Sicherungskontur auch am Außendurchmesser des Sprengrings angeordnet sein, wobei in diesem Fall das zum Mitnahmeprofil des Sprengrings korrespondierende Mitnahmeprofil an einem Innendurchmesser de Nabe angeordnet ist, sodass der Sprengring im montierten Zustand mit seinem Innendurchmesser in eine in der Welle vorgesehene korrespondierende Nut eingreift und sich der durch die Aufweitung des Sprengrings auf seinen nicht vorgespannten Zustand zwischen dem Mitnahmeprofil des Sprengrings und dem Mitnahmeprofil der Nabe entstehende Teilungsfehler eine Sicherungskontur bildet, welche die Welle in der Nabe in axialer Richtung sichert.
Bezugszeichenliste

1: Sprengring
2: Mitnahmeprofil des Sprengrings 1
3: Nabe
4: Mitnahmeprofil der Welle 5
5: Welle
6: Nut
7: Nut
8: Anschlag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 29501158 U1 [0005]
DE 2342940 A [0006]

Claims

Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass es als Sprengring (1) ausgeführt ist, welcher an seinem Innendurchmesser ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil (2) aufweist, das in einem Montagezustand, bei dem der Sprengring (1) auf einen kleineren Außendurchmesser vorgespannt wird, auf ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil (4) einer Welle (5) aufschiebbar ist, wobei der Sprengring (1) bei der Montage anschließend in axialer Richtung entlang des Mitnahmeprofils (4) der Welle (5) bis in eine in Montagerichtung rückseitig des Mitnahmeprofils (4) der Welle (5) in der Welle (5) angeordnete Nut (6), die axial betrachtet einerseits durch einen Anschlag (8) der Welle (5) und andererseits durch das Mitnahmeprofil (4) der Welle (5) begrenzt ist, geschoben wird und anschließend entspannt, sodass der Sprengring (1) mit seinem Außendurchmesser in eine in einer Nabe (3) vorgesehene korrespondierende Nut (7) eingreift und der sich durch die Aufweitung des Sprengrings (1) auf seinen nicht vorgespannten Zustand zwischen den beiden Mitnahmeprofilen (2, 4) entstehende Teilungsfehler in einer Sicherungskontur resultiert, welche die Nabe (3) auf der Welle (5) in axialer Richtung sichert.
Bauteil zur axialen Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass es als Sprengring ausgeführt ist, welcher an seinem Außendurchmesser ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil aufweist, das in einem Montagezustand, bei dem der Sprengring auf einen kleineren Innendurchmesser vorgespannt wird, in ein eine Verzahnung aufweisendes Mitnahmeprofil einer Nabe einschiebbar ist, wobei der Sprengring bei der Montage anschließend in axialer Richtung entlang des Mitnahmeprofils der Nabe bis in eine in Montagerichtung rückseitig des Mitnahmeprofils der Nabe in der Nabe angeordnete Nut, die axial betrachtet einerseits durch einen Anschlag der Nabe und andererseits durch das Mitnahmeprofil der Nabe begrenzt ist, geschoben wird und anschließend entspannt, sodass der Sprengring mit seinem Innendurchmesser in eine in einer Welle vorgesehene korrespondierende Nut eingreift und der sich durch die Aufweitung des Sprengrings auf seinen nicht vorgespannten Zustand zwischen den beiden Mitnahmeprofilen entstehende Teilungsfehler in einer Sicherungskontur resultiert, welche die Welle in der Nabe in axialer Richtung sichert.
Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeprofile (2, 4) des Sprengrings (1) und der Welle (5) eine Kontur aufweisen, welche nach der Durchmesseränderung des Sprengrings (1) aufgrund der Entspannung des Sprengrings (1) in einer hohen Überlappung der Mitnahmeprofile (2, 4) in axialer Richtung resultiert.
Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeprofile (2, 4) des Sprengrings (1) und der Welle (5) Zähne mit einer Schwalbenschwanzkontur aufweisen.
Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnahmeprofil (2) des Sprengrings (1) Zähne mit einer Kreiskontur aufweist, die auf eine entsprechende Kontur des Mitnahmeprofils (4) der Welle (5) aufschiebbar sind.