DE19907181A1 - Verbindung einer geschlitzten Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse mit einem eingreifenden Gegenstück - Google Patents
Verbindung einer geschlitzten Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse mit einem eingreifenden GegenstückInfo
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Abstract
Eine zu einem Drehantrieb gehörende oder drehangetriebene Verbindung einer geschlitzten Hohlwelle (1), einer Hohlachse oder Hülse mit einem in den geschlitzten und hohlen beziehungsweise eine Bohrung aufweisenden Bereich (2) passenden und eingreifenden Gegenstück, insbesondere einer Welle (3) oder Achse, weist wenigstens ein den geschlitzten Bereich (2) umschließendes, hinsichtlich seines Innendurchmessers verstellbares Klemm- oder Spannelement (5) - in der Regel mit einer Spannschraube (8) - zur Verklemmung des geschlitzten Bereiches (2) mit dem eingreifenden Gegenstück auf. Der oder die Schlitze (9) des geschlitzten Bereiches (2) sind dabei an beiden Enden geschlossen, so daß im Bereich der Stirnseite (10) der Hohlwelle (1) oder dergleichen ein geschlossener und somit stabilisierender Ringbereich insbesondere ununterbrochen umläuft.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindung einer geschlitzten Hohlwelle,
Hohlachse oder Hülse mit einem in den geschlitzten Bereich passenden
und eingreifenden Gegenstück, insbesondere einer Welle oder Achse,
und mit einem den geschlitzten Bereich umschließenden, hinsichtlich
seines Durchmessers verstellbaren Klemm- oder Spannelement zur
Verklemmung des geschlitzten Bereiches mit dem eingreifenden
Gegenstück, wobei in dem geschlitzten Bereich wenigstens ein sich
in axialer Richtung erstreckender Schlitz vorgesehen ist.
Eine derartige Verbindung in erster Linie von Hohlwellen, aber auch
von Hohlachsen oder Hülsen mit Gegenstücken ist bekannt und dient
oft dazu, die Abtriebswelle eines Motors mit einem zu drehenden
Gegenstück oder einem Getriebe drehfest zu kuppeln. Die geschlitzte
Hohlwelle erlaubt dabei eine Anpassung an unterschiedliche
Durchmessertoleranzen der eingreifenden und zu verbindenden Welle,
weil durch das den Umfang verkleinernde Spannelement die Schlitzweite
vermindert und der Umfang der geschlitzten Hohlwelle so angepaßt
werden kann, daß diese an das eingreifende Gegenstück reibschlüssig
angepreßt wird. Dies gelingt um so besser, je mehr derartige Schlitze
vorhanden sind und bei üblichen Lösungen werden deshalb zwei einander
auf einem Durchmesser gegenüberliegende oder drei gleichmäßig am
Umfang verteilte, jeweils an dem Einsteckende der Hohlwelle offen
mündende Schlitze vorgesehen. Dabei geht man davon aus, daß diese
frei oder offen endenden Schlitze eine gute Nachgiebigkeit des
geschlitzten Bereiches der Hohlwelle ergeben.
Gleichzeitig ergibt sich jedoch durch diese an ihren Enden offenen
Schlitze beim Verbinden mit dem einsteckbaren Gegenstück, daß das
Spannelement mit seinem Schlitz präzise an einen der Schlitze der
Hohlwelle angepaßt werden muß, um Relativbewegungen zwischen der
Innenseite des Spannelementes und der Außenseite der geschlitzten
Hohlwelle beim Spannen und dabei möglicherweise Verspannungen zu
vermeiden, die ein genügend festes Zusammenpressen verhindern
könnten. Ferner werden die Schlitze durch das Verspannen konisch
verformt, das heißt die ursprünglich parallel laufenden Schlitz
begrenzungen werden durch die Verformung in eine Schrägstellung
zueinander gebracht, wodurch in axialer Richtung gesehen sich
ändernde Preßkräfte und Durchmesser entstehen können, die zu
Bewegungsungenauigkeiten der rotierenden Teile führen. Dabei ist
es sogar möglich, daß das geschlitzte Teil und das dort einsteckbare
Gegenstück in nicht genau fluchtender Lage verpreßt werden können,
so daß beim Rotieren aufgrund des Fluchtungsfehlers ein unrunder
Lauf entsteht, der Lager, Verzahnungen usw. zusätzlich belastet,
entsprechende Geräusche erzeugt und den Verschleiß erhöht.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine drehfeste Verbindung der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher ohne wesentlichen
zusätzlichen Aufwand eine präzise Verformung des geschlitzten
Bereiches mit gleichmäßiger Anpressung an das zu verbindende
Gegenstück ermöglicht und dadurch auch die Koaxialität und Fluchtung
verbessert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer geschlitzten Hohlwelle,
Hohlachse oder Hülse vorgesehen, daß wenigstens ein Schlitz an seinen
beiden Enden und somit auch an dem zum Einstecken des Gegenstückes
offenen Ende der Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse geschlossen ist.
Statt eines oder mehrerer durchgehender und freimündender Schlitze,
die das Einsteckende der Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse in einzelne
Klemmzungen unterteilen, wird also am Ende des Klemmbereiches eine
nicht unterbrochene Stirnseite und in dem Falle, daß alle axialen
Schlitze an diesem Ende geschlossen sind, ein ununterbrochen
umlaufender Ringbereich geschaffen, durch welchen die Hohlwelle
oder dergleichen an ihrer offenen Stirnseite stabilisiert wird und
gleichzeitig verbesserte Zentner- und Fluchtungseigenschaften
erhält. Außerdem ergibt sich in dem geschlitzten Bereich beim
Zusammendrücken und radialen Verformen eine gleichmäßigere
Verformung und eine gleichmäßigere Annäherung der jeweiligen
Schlitzbegrenzungen und somit auch eine gleichmäßigere Durchmesser
verkleinerung. Außerdem kann das eingesteckte und zu verbindende
Gegenstück über einen größeren Axialbereich gehalten und verklemmt
werden, so daß auch Winkel- oder Fluchtungsfehler nicht oder kaum
auftreten oder eventuell sogar beim Einstecken ungewollt bewirkte
Winkelfehler durch diese Verklemmung wieder zumindest weitestgehend
ausgeglichen werden.
Außerdem ist die Position des oder der Schlitze relativ zu den
Schlitzen des Klemm- oder Spannelementes oder des Spannringes nicht
mehr von Bedeutung, wodurch die Montage vor allem an schwer
einsehbaren Stellen erleichtert wird. Schließlich ist es fertigungs
technisch einfacher, die Bearbeitungstoleranzen der Hohlwellenbohrung
einzuhalten, da keine federnden Teile gedreht oder geschliffen werden
müssen. Entsprechend genau kann die Bohrung gefertigt werden.
Besonders günstig ist es dabei, wenn mehrere am Umfang verteilte
Schlitze vorgesehen und wenigstens einer davon, insbesondere alle
am Einsteckende in die Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse geschlossen
sind. Die Klemmkräfte können um so besser am Umfang des zu
verbindenden Gegenstückes verteilt werden, je mehr derartige Schlitze
vorgesehen sind. Dabei könnte der eine oder andere Schlitz zwar
stirnseitig offen sein, wodurch im Bereich dieses Schlitzes auf
die vorstehend geschilderten Vorteile eines geschlossenen Schlitzes
verzichtet würde, jedoch ergäben sich diese Vorteile dann im Bereich
des oder der weiteren, geschlossenen Schlitze. Beispielsweise könnte
einem geschlossenen Schlitz am Durchmesser der Hohlwelle oder
dergleichen ein stirnseitig offener Schlitz gegenüberliegen, so
daß immerhin auch noch im Bereich des geschlossenen Schlitzes eine
präzisere Verbindung erreicht wird, während im Bereich des offenen
Schlitzes das Einführen des Gegenstückes erleichtert sein könnte,
weil dieser Schlitz eine kurzzeitige Aufweitung erlaubt insbesondere
dann, wenn der Außendurchmesser des Gegenstückes nur wenig vom
Innendurchmesser der Hohlwelle abweicht. Ebenso könnte bei
Ausführungsformen mit mehr als zwei Schlitzen einer der Schlitze
für die Erleichterung des Einführens des Gegenstückes bei relativ
knappen Abmessungsunterschieden stirnseitig offen bleiben, während
die übrigen Schlitze geschlossen sind.
Günstig ist es, wenn wenigstens zwei oder drei, vorzugsweise vier
oder insbesondere fünf an ihren beiden Enden geschlossene Schlitze
insbesondere gleichmäßig am Umfang der Hohlwelle, Hohlachse oder
Hülse verteilt vorgesehen sind. Dies ergibt eine gute Verteilung
der Klemmkräfte in axialer und in Umfangsrichtung und eine definierte
Verformung der Bohrung in dem geschlitzten Bereich. Da am
Einsteckende ein praktisch umlaufender geschlossener Ringbereich
bestehen bleibt, der einen ähnlichen Verformungswiderstand besitzt,
wie ihn die Hohlwelle am entgegengesetzten Ende außerhalb des
Schlitzbereiches hat, wird praktisch der gesamte geschlitzte Bereich
geklemmt und es kommt zu wesentlich weniger starken Kantenträgern
als bei stirnseitig offenen Schlitzen. Vor allem wird die Koaxialität
und damit die Rundlaufgenauigkeit der Verbindung erhöht. Die
Einführbarkeit des Gegenstückes kann dabei durch entsprechende
Abrundungen oder Anfasungen erleichtert sein. Versuche haben gezeigt,
daß für eine präzise Verbindung oder Kupplung zur Übertragung hoher
Drehmomente fünf gleichmäßig am Umfang verteilte geschlossene
Schlitze einen guten Kompromiß zwischen Herstellungsaufwand
einerseits und Präzision der Verbindung andererseits darstellen.
Vor allem ergibt sich dabei eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit.
Die Anzahl der an ihren Enden geschlossenen Schlitze kann eine
ungerade Zahl sein. Dadurch liegt auf einem Durchmesser einem Schlitz
jeweils ein ungeschlitzter Bereich gegenüber.
Die Schlitze können als Langlochungen ausgebildet, insbesondere
ausgefräst sein und ihre Begrenzungen können bei noch offener
Verbindung in unverformter Lage parallel zueinander verlaufen. Dies
erlaubt eine preiswerte Herstellung mit einem einfache Fräswerkzeug.
Der oder die an ihren Enden geschlossenen axial verlaufenden Schlitze
könnten in Abwandlung der koaxialen bzw. achsparallelen Lage
gegenüber der Längsmittelachse auch unter einem spitzen Winkel schräg
und insbesondere dabei parallel zueinander angeordnet sein. Bei
gleicher axialer Ausdehnung der Schlitze kann dadurch die absolute
Schlitzlänge vergrößert werden, was zu einer einfacheren radialen
Verformung des geschlitzten Bereiches führen kann.
Unter axialer Richtung des Verlaufes der Schlitze wird also nicht
nur eine koaxiale, achsparallele oder den Mantellinien folgende
Anordnung, sondern auch eine solche verstanden, bei der der oder
die Schlitze in axialer Richtung und dabei gleichzeitig etwas schräg
zur Längsmittelachse oder zu den Mantellinien verlaufen.
Der dem Einsteckende zugewandte Anfang des oder der Schlitze kann
von diesem Einsteckende oder der Stirnseite der Hohlwelle, Hohlachse
oder Hülse einen Abstand haben, der etwa der radialen Wandstärke
oder Dicke der Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse entspricht oder größer
oder kleiner ist. Dadurch kann ein genügend fester umlaufender,
der Stirnseite benachbarter Ringbereich geschaffen werden, der beim
Verklemmen des geschlitzten Bereiches das gewünschte Widerstands
moment hat.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter
Darstellung:
Fig. 1 eine auseinandergezogene sogenannte Explosionsdar
stellung einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einer
geschlitzten Hohlwelle und einer in diese passenden
weiteren Welle mit einem Spannelement, wobei zwei einander
auf einem Durchmesser gegenüberliegende, an beiden Enden
geschlossene Schlitze vorgesehen sind, in schaubildlicher
Darstellung,
Fig. 2 die Verbindung gemäß Fig. 1 in montiertem Zustand ebenfalls
in schaubildlicher Darstellung,
Fig. 3 einen Querschnitt der Verbindung im Bereich des Spannele
mentes, wobei die Schlitze des Spannelementes und die
Schlitze des geschlitzten Bereiches gegeneinander verdreht
sind,
Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer abgewandel
ten Ausführungsform, bei welcher drei an den Enden
geschlossene Schlitze gleichmäßig am Umfang verteilt sind,
Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung,
Fig. 6 einen Querschnitt des Verbindungsbereiches und des
Spannelementes, wobei die beiden Schlitze gegenüber den
drei Schlitzen des geschlitzten Bereiches im Umfangs
richtung verdreht sind, sowie
Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung, bei welcher
einer der Schlitze der geschlitzten Hohlwelle in
Übereinstimmung mit dem durch eine Querschraube verstell
baren Schlitz des Spannelementes ist.
In den Fig. 2 und 5 ist jeweils die in den Fig. 1 und 4 vor
der Montage dargestellte Verbindung einer geschlitzten Hohlwelle
1 mit einem in deren geschlitzten Bereich 2 passenden und
eingreifenden Gegenstück, in diesem Falle einer Welle 3, dargestellt.
Die Hohlwelle 1 ist dabei in diesen Ausführungsbeispielen mit einem
Ritzel 4 versehen, das heißt die Welle 3 kann eine Motorwelle sein,
die mit dem Motorritzel 4 über diese Verbindung kraftschlüssig
gekuppelt wird. Die kraftschlüssige Verbindung erfolgt dabei mit
einem den geschlitzten Bereich 2 gemäß Fig. 2, 3, 5, 6 und 7
umschließenden, hinsichtlich seines Durchmessers verstellbaren Klemm-
oder Spannelement 5, welches einen geschlitzten Ring 6 und eine
einen offenen Schlitz 7 durchsetzende Spannschraube 8 aufweist.
Durch Anziehen der Spannschraube 8 kann der Innendurchmesser des
Spannringes 6 in bekannter Weise verkleinert werden, was zu einem
entsprechenden radialen Verformen des geschlitzten Bereiches 2
aufgrund der Nachgiebigkeit von dort vorgesehenen Schlitzen 9 führt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 sind dabei zwei sich auf
einem Durchmesser etwa gegenüberliegende Schlitze 9 vorgesehen,
während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 7 drei derartige
Schlitze gleichmäßig am Umfang der Hohlwelle 1 verteilt sind. In
beiden Ausführungsbeispielen sind die Schlitze 9 an beiden Enden
und somit auch an dem zum Einstecken des Gegenstückes, also der
Welle 3, offenen Ende der Hohlwelle 1, die auch eine Hohlachse oder
Hülse sein könnte, geschlossen. Somit ergibt sich in axialer Richtung
benachbart zu dem geschlitzten Bereich 2 unmittelbar an der
Stirnseite 10 der Hohlwelle 1 noch ein geschlossen umlaufender
Ringbereich 11, der den geschlitzten Bereich 2 auch nach der
Stirnseite 10 hin stabilisiert, so daß die Übertragung der
Spannkräfte von dem Spannelement 5 gleichmäßiger über die Länge
der Schlitze 9 in dem geschlitzten Bereich 2 verteilt werden kann.
Entsprechend präzise ist die Verbindung zwischen der Hohlwelle 1
und dem Gegenstück bzw. der Welle 3.
Der dem Einsteckende bzw. der Stirnseite 10 zugewandte Anfang der
Schlitze 9 hat dabei von der Stirnseite 10 der Hohlwelle 1 einen
Abstand, der wenigstens etwa der radialen Wandstärke oder Dicke
dieser Hohlwelle 1 entspricht oder eventuell auch größer ist, so
daß dieser Ringbereich 11 eine entsprechend große Stabilität hat.
In Fig. 3 ist erkennbar, daß bei einer Ausführungsform mit zwei sich
radial gegenüberliegenden Schlitzen 9 diese nicht in Übereinstimmung
mit dem Schlitz 7 und dem diesen wiederum gegenüberliegenden Schlitz
7a des Spannelementes 5 sein müssen, um dennoch eine gute Verklemmung
zu erzielen. Es wäre aber möglich, die Schlitze 9 und die Schlitze
7 und 7a miteinander in Übereinstimmung zu bringen.
In gleicher Weise ist in Fig. 6 dargestellt, daß bei einer
Ausführungsform mit drei Schlitzen 9 an der Hohlwelle 1 keiner davon
mit einem der Schlitze 7 oder 7a des Spannelementes 5 in Überein
stimmung sein muß, während Fig. 7 zeigt, daß aber einer der Schlitze
9 in Übereinstimmung mit dem Schlitz 7 montiert werden kann, um
eine unmittelbare Übertragung der Verengung des Schlitzes 7 auf
diesen Schlitz 9 zu bewirken.
Da bei allen Ausführungsbeispielen beidseits der Enden der Schlitze 9
ununterbrochene Rand- oder Ringbereiche 11 an der Hohlwelle 1 vorge
sehen sind, ergibt sich eine gleichmäßigere Verformung des geschlitz
ten Bereiches 2, als wenn die Schlitze 9 an der Stirnseite 10 offen
münden würden. Entsprechend präzise ist die Hohlwelle 1 und ihre
Innenlängshöhlung bzw. Bohrung. Darüber hinaus kann auch die
Außenseite nach der Schlitzung zum Beispiel zur Entfernung von Graten
oder dergleichen gut bearbeitet werden, ohne daß dabei die zwischen
den Schlitzen 9 befindlichen Bereiche ausfedern und ausweichen.
Die zu einem Drehantrieb gehörende oder drehangetriebene Verbindung
einer geschlitzten Hohlwelle 1, einer Hohlachse oder Hülse mit einem
in den geschlitzten und hohlen beziehungsweise eine Bohrung
aufweisenden Bereich 2 passenden und eingreifenden Gegenstück,
insbesondere einer Welle 3 oder Achse, weist wenigstens ein den
geschlitzten Bereich 2 umschließendes, hinsichtlich seines
Innendurchmessers verstellbares Klemm- oder Spannelement 5 - in
der Regel mit einer Spannschraube 8 - zur Verklemmung des
geschlitzten Bereiches 2 mit dem eingreifenden Gegenstück auf. Der
oder die Schlitze 9 des geschlitzten Bereiches 2 sind dabei an beiden
Enden geschlossen, so daß im Bereich der Stirnseite 10 der Hohlwelle
1 oder dergleichen ein geschlossener und somit stabilisierender
Ringbereich insbesondere ununterbrochen umläuft.
Claims (7)
1. Verbindung einer geschlitzten Hohlwelle (1), Hohlachse oder
Hülse mit einem in den geschlitzten Bereich (2) passenden und
eingreifenden Gegenstück, insbesondere einer Welle (3) oder
Achse, und mit wenigstens einem den geschlitzten Bereich (2)
umschließenden, hinsichtlich seines Durchmessers verstellbaren
Klemm- oder Spannelement (5) zur Verklemmung des geschlitzten
Bereiches (2) mit dem eingreifenden Gegenstück, wobei in dem
geschlitzten Bereich wenigstens ein sich in axialer Richtung
erstreckender Schlitz (9) vorgesehen ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens ein Schlitz (9) an seinen beiden Enden
und somit auch an dem zum Einstecken des Gegenstückes offenen
Ende der Hohlwelle (1), Hohlachse oder Hülse geschlossen ist.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
am Umfang verteilte Schlitze (9) vorgesehen und wenigstens
einer davon, insbesondere alle am Einsteckende in die Hohlwelle
(1), Hohlachse oder Hülse geschlossen sind.
3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei oder drei, vorzugsweise vier oder
insbesondere fünf an ihren beiden Enden geschlossene Schlitze
(9) insbesondere gleichmäßig am Umfang der Hohlwelle (1),
Hohlachse oder Hülse verteilt vorgesehen sind.
4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anzahl der an ihren Enden geschlossenen
Schlitze (9) eine ungerade Zahl ist.
5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schlitze (9) als Langlochungen ausgebildet,
insbesondere ausgefräst sind und ihre Begrenzungen bei noch
offener Verbindung in unverformter Lage parallel zueinander
verlaufen.
6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der oder die an ihren Enden geschlossenen
Schlitze (9)gegenüber der Längsmittelachse unter einem spitzen
Winkel schräg und insbesondere parallel zueinander angeordnet
sind.
7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der dem Einsteckende zugewandte Anfang des oder
der Schlitze (9) von diesem Einsteckende oder der Stirnseite
(10) der Hohlwelle (1), Hohlachse oder Hülse einen Abstand
hat, der etwa der radialen Wandstärke oder Dicke der Hohlwelle
(1), Hohlachse oder Hülse entspricht oder größer oder kleiner
ist.
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