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Keilverbindung zwischen Welle und Nabe Die Erfindung betrifft eine
Keilverbindung zwischen Welle und Nabe mit einem tangential wirkenden Klemmkeilpaar
und einer zwischen den Klemmkeilen angeordneten keilförmigen Spannvorrichtung.
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Bei einer bekannten derartigen Keilverbindung sind die Klemmstücke
in Umfangsrichtung nebeneinander in schwalbenschwanzförmige Nuten eingelegt, die
sich in der Nabe und in der Welle befinden. Zwischen die Klemmstücke ist ein keilförmiges
Spannstück eingetrieben. Infolge der Schwalbenschwanzform der Nuten in Nabe und
Welle stehen die Seitenflächen der Nuten unter einem spitzen Winkel zu den Grundflächen
der Nuten. Auf Grund der dadurch auftretenden Kerbwirkung ergeben sich bei dynamischer
Belastung oft Dauerbrüche, die von den spitzwinkligen Ecken am Nutgrund ausgehen.
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Bei den genormten Tangentialkeilnuten verlaufen die Seitenflächen
der Nuten senkrecht zu den Grundflächen. Auch hierdurch wird eine Kerbwirkung bedingt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese nachteiligen Kerbwirkungen
bei einer Keilverbindung der eingangs genannten Art zu vermeiden. Zur Lösung dieser
Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Klemmkeile im Normalschnitt
zur Welle einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen und die durch die längeren
Parallelen der Trapeze begrenzten Anzugsflächen sich mit einem Abstand gegenüberliegen,
der durch zwei in Längsrichtung der Welle hintereinanderliegende Spannkeile mit
trapezfönnigem Längsschnitt überbrückt ist, deren keilförmig angeordnete Anzugsflächen
in an sich bekannter Weise an den Anzugsflächen der Klemmkeile anliegen, wobei die
Spannkeile in an sich bekannter Weise durch eine durch dieselben hindurchgeführte
Spannschraube gegeneinander verschiebbar sind.
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Auf Grund der Ausbildung der Klemmkeile gemäß der Erfindung erhält
der Nutgrund eine stumpfwinklige Form, bei der die Gefahr des Auftretens von Kerbspannungen
vermieden ist.
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Es sind zwar bereits Keilverbindungen bekannt, bei denen der Nutgrund
ausgerundet ist. Die Ausrundung #dient aber einem anderen Zweck. Die gemäß der Erfindung
erzielte Wirkung der Vermeidung von Kerbspannungen wurde bei den erwähnten Keilverbindungen
nicht erkannt. So ist bei einer der bekannten Keilverbindungen, bei der statt eines
Klemmkeilpaars und einer zwischen den Klemmkeilen angeordneten keilförmigen Spannvorrichtung
nur ein einziger Keil verwendet wird, mindestens eine der Keilnuten gegenüber der
Wellenachse geneigt zu dem Zweck, durch Längsverschiebung des Keils eine in Umfangsrichtung
nachstellbare Keilverbindung zu erhalten. Dabei werden die Keilnuten als Zylinderflächen
ausgebildet, weil die Herstellung geneigter eckiger Nuten ohne Verdrehung der Nuten
zueinander schwierig ist.
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Bei einer anderen bekannten Keilverbindung mit ausgerundetem Nutgrund
sollen die mit dem Fräsen, Stoßen, Hobeln oder Feilen der Nuten und der Keile und
mit dem Einpassen der Keile verbundenen Schwierigkeiten vermieden werden. Zudiesem
Zweck wird zwischen Welle und Nabe eine axiale Bohrung hergestellt, die zum Teil
in der Welle und zum anderen Teil in der Nabe liegt. In die Bohrung ist eine durch
einen Konus aufweitbare Spreizhülse eingesetzt. Auch hier wird die schädliche Kerbwirkung
unbeabsichtigt durch #die Gestaltung der Nut als zylindrische Bohrung beseitigt.
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Im übrigen ist bei dieser bekannten Verbindung zwischen Nabe und Welle
die Anordnung der Klemmteile nur an einem Wellenende vorgesehen. Zwar können Nuten
durch Hobeln, Fräsen od. dgl. an jeder Stelle der Welle hergestellt werden. Gerade
diese Arbeiten sollen aber bei der bekannten Verbindung ausgeschaltet sein und durch
eine Bohrung ersetzt werden. Eine teilweise in der Welle und teilweise in der Nabe
liegende axiale Bohrung kann aber nur an einem Wellenende angebracht werden. Bei
der Verwendung von Nuten, die aus den in Welle und Nabe liegenden beiden Teilen
einer Bohrung bestehen, reicht eine Spreizhülse mit Konus zur sicheren Verbindung
von Welle und Nabe aus, weil Fertigungsungenauigkeiten zwischen den Halbbohrungen
durch die dünne Hülse beim Aufspreizen ausgeglichen werden können.
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Bei der Erfindung ist jedoch eine getrennte Herstellung der Nuten
in der Welle und in der Nabe vorgesehen. Dabei kann die Nut in der Welle an jeder
beliebigen Stelle der letzteren angebracht werden,
so daß bei der
Erfindung im Gegensatz zu der zuletzt beschriebenen bekannten Anordnung die Keilverbindung
an jeder beliebigen Stelle längs der Welle vorgesehen sein kann. Die Nuten in der
Welle und in der Nabe brauchen dabei nicht so genau zueinander zu passen wie die
Teile der axialen Bohrung bei der bekannten Verbindung. Die Bearbeitungsungenauigkeiten
werden bei der Erfindung durch die beiden Klemmkeile und die beiden Spannkeile gut
ausgeglichen, weil die Klemmkeile in radialer und tangentialer Richtung beweglich
sind. Auch wenn die Nuten in Welle und Nabe in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt
sein sollten oder in Längsrichtung der Welle nicht genau miteinander fluchten sollten,
können die frei beweglichen Klemmkeile mit Hilfe der Spannkeile sicher in den Nuten
festgeklemmt werden. Da die im Normalschnitt zur Welle trapezförmigen Klemmkeile
mit ihren ebenen Seitenflächen an ebenfalls ebenen Flächen der Nuten anliegen, ergeben
sich auch bei ungenauer Herstellung der Nuten größere Anlageflächen zur Kraftübertragung
zwischen den Nuten und den Keilen als bei der bekannten Anordnung, bei der die zylindrische
Spreizhülse unter Umständen die Kraft nur längs einer Linie überträgt, wenn die
Bohrungsteile in Welle und Nabe in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind oder
wenn die Hülse nach dem Aufspreizen nicht mehr genau zylindrisch ist.
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Darüber hinaus ist zu beachten, daß bei der eingangs erwähnten bekannten
Klemmverbindung nur ein Spannkeil und bei der zuletzt behandelten bekannten Verbindung
nur ein konischer Dorn zum Festspannen der Klemmstücke oder der Spreizhülse vorhanden
ist. Um eine einwandfreie Kraftübertragung über die ganze Länge der konischen Spannteile
und nicht nur punktweise Kraftübertragung zu erreichen, müssen dabei die Spannteile
auf ihrer ganzen Länge an den Klemmteilen anliegen. Die Teile müssen also über die
ganze Länge sehr genau konisch hergestellt werden. Demgegenüber werden bei der Erfindung
zwei kurze Spannkeile verwendet, die je für sich beweglich sind. Diese Spannkeile
legen sich unabhängig voneinander an die Anzugsflächen der Klemmkeile an. Man erreicht
also eine Kraftübertragung auf einer größeren axialen Länge der Verbindung. Deswegen
kann der Querschnitt der Klemm- und der Spannkeile im Normalschnitt zur Welle kleiner
sein als bei den bekannten Anordnungen. Dadurch werden außerdem Nabe und Welle weniger
geschwächt.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zum Lösen
der Keilverbindung nach dem Lockern oder Entfernen der Spannschraube in an sich
bekannter Weise Federn eingeschaltet. Bei den bekannten Verbindungen mußten die
Spannstücke oder die Spreizdorne immer durch Hammerschläge auseinandergetrieben
werden. Dadurch wurden die Keile der Verbindung meist beschädigt und waren nicht
wieder verwendbar. Demgegenüber erfolgt bei der Erfindung durch die Federn ein sanftes
Lösen der Verbindung ohne schlagartige Beanspruchung der Verbindungskeile, so daß
diese immer wieder verwendbar sind. An sich sind Federn zum Auseinanderschieben
von miteinander zusammenwirkenden Keilen bekannt. Eine derartige Anordnung wurde
jedoch bei Keilverbindungen zwischen Welle und Nabe bisher nicht benutzt. Die Erfindung
ist in Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
einer Keilverbindung, wobei im unteren Teil eine zweite Ausführungsforin dargestellt
ist; F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Keitverbindung nach F i
g. 1, oberer Teil; F i g. 3 ist ein Teilquerschnitt, der eine andere
Ausbildung der Federung zeigt; F i g. 4 ist ein teilweiser Längsschnitt,
der eine Ausbildung der Federung nach F i g. 1 unterer Teil, darstellt.
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Die Welle 1 ist von der Nabe 2 umgeben. Die Klemmkeile
3 und 4 haben im Querschnitt normal zur Welle eine trapezförmige Gestalt,
und zwar entweder, wie in F i g. 1 oben dargestellt ist, mit gleich langen
nicht parallelen Seiten oder, wie die Klemmkeile 3' und 4' im unteren Teil
der F i g. 1 zeigen, verschieden langen nicht parallelen Seiten. Die Klemmkeile
3 und 4 sind mit Abstand voneinander in den Keilnuten in Welle
1 und Nabe 2 gelagert. Sie weisen Anzugsflächen 8 und 9 auf.
Zwischen diesen Flächen sind die Spannkeile 5
und 6 angeordnet, die
im Längsschnitt nach F i g. 2 eine trapezfönnige Gestalt haben. Die Anzugsflächen
der Spannkeile 5 und 6 sind den Anzugsflächen 8 und
9 der Klemmkeile 3 und 4 angepaßt. Durch die Spannkeile
5 und 6 ist eine Spannschraube 7 hindurchgeführt, durch die
die Spannkeile 5 und 6 gegeneinander verschiebbar sind. Zwischen den
Spannkeilen5 und 6 ist eine Schraubendruckfeder 10 angeordnet.
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Die Klemmkeile 3 und 4 stützen sich an den Seitenwänden der
Aussparungen in der Welle 1 und der Nabe 2 ab. Darüber hinaus sind zwischen
den Klemmkeilen 3 und 4 und den Aussparungen in der Nabe 2 Federn eingeschaltet.
Dies können gemäß F i g. 1 und 2 Schraubendruckfedern 11 oder gemäß
F i g. 4 Blattfedem 12 oder auch gemäß F i g. 3
Gummielemente
13 sein.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Nach dem Einsetzen der Klemmkeile
3 und 4 und der Spannkeile 5
und 6 in die Aussparungen von Welle
1 und Nabe 2 wird die Spannschraube 7 angezogen. Dabei wandern die
Spannkeile 5 und 6 aufeinander zu und drücken die Klemmkeile
3 und 4 in Umfangsrichtung der Welle auseinander.
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Beim Lösen der Spannschraube 7 werden die Spannkeile
5 und 6 durch die Feder 10 voneinander weggedrückt. Damit geben
sie die Klemmkeile 3 und 4 frei. Diese werden durch die Federn
11, 12 oder 13 in Umfangsrichtung aufeinander zu bewegt. Damit ist
die Keilverbindung gelöst, und die Keile können aus dIen Ausnehmungen herausgenommen
werden.