DE1425359B2

DE1425359B2 - Nabenbefestigung

Info

Publication number: DE1425359B2
Application number: DE19631425359
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe dExplotation des Materiels Hispano Suiza
Current assignee: Societe dExplotation des Materiels Hispano Suiza
Priority date: 1962-01-31
Filing date: 1963-01-31
Publication date: 1969-11-27
Also published as: US3230741A; GB963868A; FR1320877A; DE1425359A1

Description

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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Wellen- gungsähnlich auftretende Momente, allein von der und Nabenverbindungen und betrifft eine Naben- kraftschlüssigen Verbindung aufgenommen werden befestigung, insbesondere eine Befestigung eines und nur auf diesen, vorzugsweise glatt gestalteten Flansches einer elastischen Wellenkupplung auf der Wellenbereich einwirken. Ein Tordieren der Welle treibenden Welle, deren Nabe auf einem zylindri- 5 im Bereich der formschlüssigen Verbindung ist somit sehen Abschnitt der Welle kraftschlüssig und axial ausgeschlossen, so daß die formschlüssige Verbindung versetzt dazu durch ineinandergreifende radial gerich- und ihr Wellenabschnitt trotz der an der Antriebstete Zähne in der Bohrung der Nabe und auf der welle vorhandenen Torsionsmomente unbeansprucht Welle formschlüssig mit der Welle verbunden ist und bleibt. Sie wird vielmehr erst dann beansprucht, wenn bei der die kraftschlüssige Verbindung die form- io die kraftschlüssige Verbindung bei Überschreiten schlüssige vor dem Ausschlagen schützt und die form- eines bestimmten Grenzwertes des Drehmomentes schlüssige die kraftschlüssige gegen Schlupf sichert. überfordert ist und durchrutscht.

Eine derartige Nabenbefestigung ist für eine Rei- Der durch die Verzahnung geschwächte und anbungsbremse bekanntgeworden. Dort wird die Nabe fällige Wellenabschnitt der formschlüssigen Verbinder Bremsscheibe mit der Antriebswelle dadurch 15 dung liegt also erfindungsgemäß außerhalb des stänkraftschlüssig verbunden, daß zwischen die Nabe der digen Kraftflusses, der zwischen der Welle und dem Bremsscheibe und die Welle ein Kegelringpaar ein- Kupplungsflansch verläuft.

geschaltet ist, dessen beide Ringe gegeneinander- Der durch die erfindungsgemäße Anordnung ergepreßt werden. Von der Antriebswelle her gesehen zielbare Vorteil besteht darin, daß die Welle, insist dieser kraftschlüssigen Verbindung eine form- 20 besondere als Hochleistungswelle, eine erheblich schlüssige Verbindung in Gestalt einer Verzahnung höhere Lebensdauer erreicht. Sie kann eine wesentzwischen der Nabenbohrung und einem Wellenab- lieh größere Anzahl von Lastwechseln auch bei stoßschnitt vorgeschaltet worden. artig einsetzenden Drehmomenten ohne Gefahr einer

Diese Verbindung soll einer häufigen schlagartigen Beschädigung im formschlüssigen Bereich aufnehmen. Beanspruchung besser gewachsen sein, da sie wäh- 25 Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausrend einer längeren Betriebszeit spielfrei bleiben soll führungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen im Gegensatz zu rein formschlüssigen Verbindungen. näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Gleichzeitig soll sie gewährleisten, daß unter keinen F i g. 1 einen Längsschnitt einer Nabenbefestigung Umständen ein Verdrehen der beiden miteinander in Anwendung bei einer elastischen Wellenkupplung, verbundenen Teile möglich ist, wie es im Fall einer 30 Fig. 2 und 3 ähnliche Darstellungen wie inFig. 1, überlasteten oder zu schwach eingestellten kraft- jedoch mit abgewandelten kraftschlüssigen Verbinschlüssigen Verbindung der Fall sein kann. düngen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß besonders als Folge Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellten elastischen stoßartig auftretender Drehmomente oder infolge Wellenkupplungen dienen zur Drehmomentübertraschwingungsähnlicher Wechselbelastungen der WeI- 35 gung von einer Welle 1 auf eine Welle 2 und umlenabschnitt der formschlüssigen Verbindung nach gekehrt, wobei bei den vorliegenden Ausführungswie vor Torsionsbeanspruchungen ausgesetzt sein beispielen die Welle 1 die Antriebswelle und die kann, da die von der Antriebswelle auf die Nabe Welle 2 die Abtriebswelle darstellt, übertragenen Drehmomente in voller Höhe zur Ein- Die elastischen Wellenkupplungen der drei Auswirkung auf den Wellenabschnitt der formschlüssigen 40 führungsbeispiele weisen jeweils eine kraftschlüssige Verbindung kommen. Insbesondere bei Hochlei- und eine formschlüssige Kupplung bzw. Verbindung stungswellen mit häufigem Auftreten hoher wechseln- auf. Die Anordnung der Kraftschlußkupplung und der Drehmomente ergeben sich im Bereich der form- der Formschlußkupplung ist dabei derart, daß die schlüssigen Verbindung Schlagbeanspruchungen, die Kraftschlußkupplung die Übertragung der Drehmoin kurzer Zeit zu einer Beschädigung der Welle im 45 mente von einer Welle zur anderen ohne Winkel-Bereich der formschlüssigen Verbindung und der schlupf übernimmt, soweit der absolute Wert des jeletzteren selbst führen können. weiligen Drehmomentes kleiner als der Wert C eines

Die Gefahr von Beschädigungen ist in diesem Grenzdrehmoments ist, oberhalb dessen die Über-

Wellenabschnitt ohnehin dadurch groß, daß die tragung mit einem relativep Winkelschlupf zwischen

formschlüssige Verbindung zwangläufig Kerben und 50 den Wellen 1 und 2 erfolgt. Die Kraftschlußkupp-

Einschnitte für die Verzahnung bedingt, durch die lung ist daher so bemessen, daß der Grenzwert C des

der Wellenabschnitt geschwächt wird. Drehmoments dem Arbeitsdrehmoment entspricht,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für das die elastische Wellenkupplung ausgelegt ist.

eine Nabenbefestigung, insbesondere eine Befestigung Es ist daher davon auszugehen, daß der Grenzwert C

eines Flansches einer elastischen Wellenkupplung auf 55 nur in Ausnahmefällen überschritten wird. Erst dann

einer treibenden Welle der eingangs genannten Art erfolgt eine Beanspruchung der Welle im Bereich der

zu schaffen, bei der mit Sicherheit vermieden wird, Formschlußkupplung, nämlich dann, wenn die Kraft-

daß die Welle im Bereich der formschlüssigen Ver- schlußkupplung überfordert ist und durchrutscht,

bindung ständig Torsionsbeanspruchungen ausgesetzt In F i g. 1 ist die Welle 1 mit einer Hülse 3 ver-

ist. Es sollen vor allem hohe Wechselbelastungen in 60 bunden, die die Welle 1 umgibt und ihrerseits in

diesem Bereich vermieden werden. besonderer Weise mit der Welle 2 gekuppelt ist. Der

Nach der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge- Abschnitt der Kraftschlußkupplung an der Welle 1 sehen, daß die kraftschlüssige Verbindung axial ge- ist mit T 0 bezeichnet und an einem glatten Wellensehen auf der Seite der Nabenbefestigung angeordnet teil angeordnet, der keine Querschnittänderungen wie ist, auf der die Einleitung des Drehmoments erfolgt. 65 Aussparungen od. dgl. aufweist, die zu einem Bruch Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird er- der Welle führen können. Das Merkmal der glatt reicht, daß die unter normaler Belastung zu über- durchgehenden Welle ist für eine hohe Dauerstandstragenden Drehmomente, und zwar auch schwin- festigkeit wesentlich. Die Kraftschlußkupplung ist

dem glatten Wellenverlauf entsprechend angepaßt. Die Hülse 3 bildet in den drei Ausführungsbeispielen die Nabe der auf der Welle 1 befestigten Kupplungshälfte.

Während die Kraftschlußkupplung T O erfindungsgemäß — axial gesehen — auf der Seite der Hülsenbefestigung angeordnet ist, auf der die Einleitung des Drehmoments erfolgt, ist der mit Π bezeichnete Abschnitt der Formschlußkupplung derart neben der Kraftschlußkupplung angeordnet, daß sie in üblichen Belastungsfällen außerhalb des Drehmomentlinienverlaufs liegt.

Bei den drei in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsformen der Erfindung besteht die Formschlußkupplung jeweils aus ineinandergreifenden Zähnen 4 am Ende der Welle 1 bzw. der Hülse 3. Diese Art der Formschlußkupplung entspricht daher einer bekannten Zahnkupplung mit einem Vielnut-, Kerbzahn- oder K-Profil.

Die Kraftschlußkupplung besteht bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 aus mehreren Spannkeilringen 5, die vorzugsweise aus Metall gefertigt sind. Die Spannkeilringe sind wie üblich paarweise angeordnet und üben eine ringsum an der Welle 1 im Bereich TO angreifende, radial gerichtete Kraft aus, die in bekannter Weise nach innen auf die Welle 1 und nach außen auf die Innenfläche der Hülse 3 ausgeübt wird, wenn die Spannkeilringe 5 unter der Einwirkung einer axialen Druckkraft stehen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Spannkeilringpaare vorgesehen, die symmetrisch auf jede Seite eines innen an der Hülse 3 angebrachten Anschlags 6 verteilt sind. Der axiale Druck auf die Spannkeilringe 5 geht von Flanschen 7 und 8 aus, die durch axial durch die Hülse 3 geführte Schrauben 9 miteinander verbunden sind. Die Einstellung des Grenzdrehmoments C der Kraftschlußkupplung erfolgt durch mehr oder weniger starkes Anziehen der Schrauben 9.

Zur Einrichtung der Formschlußkupplung sind die zum gegenseitigen Eingriff bestimmten Verzahnungen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel am Ende der Welle 1 bzw. an der Innenwandung des Flansches 7 ausgebildet.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 weicht die Art der Kraftschlußkupplung von derjenigen in F i g. 1 ab. Die Hülse 3 ist hier mit einem leichten Paßsitz auf die Welle 1 aufgesetzt. Die Außenwandung der Hülse 3 verläuft konisch. Ein entsprechend konisch ausgebildeter Ring 10, der mit Hilfe einer Schraube 11 axial verschiebbar ist, wirkt mit der Hülse 3 derart zusammen, daß der leichte Paßsitz der Hülse 3 in einen festen Paßsitz verwandelt wird, der für den Wert des Grenzdrehmoments C bestimmend ist.

In diesem Fall sind die miteinander zusammenwirkenden Verzahnungen 4 der Formschlußkupplung in entsprechender Weise auf dem Ende der Welle 1 und der dem Wellenende gegenüberliegenden Innenwandung der Hülse 3 vorgesehen.

Bei der in F i g. 3 wiedergegebenen Ausführungsform ist die Hülse 3 mit einem festen Preßsitz auf die Welle 1 aufgebracht, d. h., der Innendurchmesser ist nach Herbeiführung der Befestigung etwas kleiner als der Außendurchmesser der Antriebswelle 1 im Bereich der kraftschlüssigen Verbindung. Die Hülse 3 wird in bekannter Weise entweder auf die Welle 1 aufgetrieben oder warm aufgesetzt. Die Ausbildung der Verzahnungen 4 entspricht der des vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiels.

Wenn gewährleistet ist, daß eine genaue axiale Ausrichtung der Wellen 1 und 2 während des Betriebes beibehalten wird, kann die Hülse 3 starr mit der Welle 2 verbunden sein. Wenn dagegen, wie hier vorausgesetzt wird, die Wellen 1 und 2 ohne Gefahr einer Beschädigung der Wellenverbindung geringfügig axial gegeneinander versetzbar sind, muß zwisehen der Welle 2 und der Hülse 3 eine elastische Verbindung vorgesehen werden. Diese besteht vorzugsweise aus einem elastischen Ring 12, der beispielsweise durch ein Stahlringpaket gebildet und über radiale Arme 13 auf der einen Seite mit der Hülse 3 und auf der anderen Seite mit einer Hülse 14 verbunden ist, die über eine Verzahnung 15 formschlüssig mit der Abtriebswelle 2 verbunden ist.

Ein elastisch mit der Hülse 3 verbundenes Kugelelement 16 auf der Welle 2 gestattet in Verbindung mit der vorbeschriebenen elastischen Verbindung geringfügige Abweichungen im Hinblick auf die Winkellager der Wellen 1 und 2.

Beim Betrieb der drei bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung erfolgt die Übertragung des Drehmoments unter normaler Belastung in bekannter Weise ausschließlich durch die Kraftschlußkupplung, ohne daß die Formschlußkupplung zum Einsatz gelangt, und zwar solange der absolute Wert des zu übertragenden Drehmoments geringer als der Grenzwert C ist, für den die Kraftschlußkupplung ausgelegt ist. Zusätzlich zu diesem Vorteil wird nach der erfindungsgemäßen Anordnung unter diesen Belastungsvoraussetzungen eine Beschränkung der Torsionsbelastung im Bereich der Kupplung auf den glatten Wellenabschnitt erreicht.

Übersteigt das zu übertragende Drehmoment diese Grenze, dann kann die Kraftschlußkupplung nicht langer einen Winkelschlupf zwischen den Wellen 1 und 2 verhindern, und die Formschlußkupplung übernimmt den über dem Wert C liegenden absoluten Wert des zu übertragenden Drehmoments, wobei erst dann eine Torsionsbelastung der Welle im Bereich der Verzahnung zur Einwirkung kommt, jedoch nur eine solche, die dem Betrag des Drehmoments entspricht, der oberhalb des Grenzwertes C liegt. Dieser Zustand hält nur so lange an, bis die Belastung wieder auf einen Wert abfällt, der dem Wert C entspricht.

Wenn bei richtiger Auslegurig der Wellenkupplung und bei gleichbleibenden Arbeitsbedingungen das Arbeitsdrehmoment der Wellenkupplung nur selten überschritten wird, treten lediglich in Ausnahmefällen Beanspruchungen im Bereich der Formschlußkupplung auf, die bei wechselnder Drehrichtung der Antriebswelle oder bei wechselnder Belastungsrichtung auch Wechselbeanspruchungen sein können. Diese beeinträchtigen die Lebensdauer verzahnter Wellen und formschlüssiger Kupplungen beträchtlich. Sie sind infolge der erfindungsgemäßen Anordnung jedoch sowohl viel seltener als auch bedeutend geringer im Vergleich zu Wellenkupplungen ohne Kraftschlußkupplung oder mit Kraftschlußkupplung, jedoch in anderer Anordnung, da lediglich die über dem Grenzwert C liegenden Drehmomentwerte von der Formschlußkupplung und dem zugehörigen Wellenabschnitt übernommen werden müssen.

Diese erfindungsgemäße Anordnung läßt es zu, eine Wellenkupplung für höhere Belastungen einzu-

setzen, ohne dabei die Welle erheblich zu vergrößern, da die notwendige Sicherheit für die Übertragung auch größerer Drehmomente bereits durch die erfindungsgemäße Anordnung der Formschlußkupplung erreicht wird.

Claims

Patentanspruch:

Nabenbefestigung, insbesondere Befestigung eines Flansches einer elastischen Wellenkupplung auf der treibenden Welle, deren Nabe auf einem zylindrischen Abschnitt der Welle kraftschlüssig und axial versetzt dazu durch ineinandergreifende radial gerichtete Zähne in der Bohrung der Nabe und auf der Welle formschlüssig mit der Welle verbunden ist und bei der die kraftschlüssige Verbindung die formschlüssige vor dem Ausschlagen schützt und die fonnschlüssige die kraftschlüssige gegen Schlupf sichert, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung axial gesehen auf der Seite der Nabenbefestigung angeordnet ist, auf der die Einleitung des Drehmoments erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen