DE19907181B4

DE19907181B4 - Verbindung einer geschlitzten Hohlwelle, Hohlachse oder Hülse mit einem eingreifenden Gegenstück

Info

Publication number: DE19907181B4
Application number: DE19907181A
Authority: DE
Original assignee: Neugart GmbH and Co
Current assignee: Neugart GmbH and Co
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2019-02-20
Also published as: DE19907181A1; US6413006B1

Abstract

Verbindung einer mit einem Ritzel (4) versehenen Hohlwelle (1) mit einer Welle (3), wobei die Hohlwelle (1) einen von dem Ritzel (4) abgewandten geschlitzten Bereich (2) aufweist, in den die Welle (3) paßt und in Gebrauchsstellung eingreift, wobei wenigstens ein den geschlitzten Bereich (2) umschließendes, hinsichtlich seines Durchmessers verstellbares Klemm- oder Spannelement (5) zur Verklemmung des geschlitzten Bereiches (2) mit der eingreifenden Welle (3) vorgesehen ist und der geschlitzte Bereich (2) sich in axialer Richtung erstreckend Schlitze (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schlitze (9) an beiden Enden und somit auch an dem zum Einstecken der Welle (3) offenen Ende der Hohlwelle (1) geschlossen sind und daß der dem Einsteckende der Hohlwelle (1) zugewandte Anfang der Schlitze (9) von diesem Einsteckende oder der Stirnseite (10) der Hohlwelle (1) einen Abstand hat, so dass sich unmittelbar an der Stirnseite (10) der Hohlwelle (1) ein geschlossen umlaufender Ringbereich (11) ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung einer mit einem Ritzel versehenen Hohlwelle mit einer Welle, wobei die Hohlwelle einen von dem Ritzel abgewandten geschlitzten Bereich aufweist, in den die Welle paßt und in Gebrauchsstellung eingreift, wobei wenigstens ein den geschlitzten Bereich umschließendes, hinsichtlich seines Durchmessers verstellbares Klemm- oder Spannelement zur Verklemmung des geschlitzten Bereiches mit der eingreifenden Welle vorgesehen ist und der geschlitzte Bereich sich in axialer Richtung erstreckende Schlitze aufweist.
Eine derartige Verbindung ist bekannt und dient dazu, die Abtriebswelle eines Motors, also die Motorwelle, 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 Schlitzbegrenzungen 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.

Aus DE-OS 14 50 122 ist ein Präzisionszahnrad mit einem Wellenbund bekannt, der als Hohlwelle angesehen werden kann. Für ein darin einsteckbares Gegenstück ist ein an beiden Enden offener Schlitz vorgesehen, der in in Umfangsrichtung an dem Wellenbund verlaufende Schlitze mündet, so dass von den in Umfangsrichtung verlaufenden und dem dazwischen befindlichen axialen Schlitz zwei einander zugewandte, relativ labile Lappen gebildet sind.

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 alle Schlitze an beiden Enden und somit auch an dem zum Einstecken der Welle offenen Ende der Hohlwelle, geschlossen sind und daß der dem Einsteckende der Hohlwelle zugewandte Anfang der Schlitze von diesem Einsteckende oder der Stirnseite der Hohlwelle einen Abstand hat, so dass sich unmittelbar an der Stirnseite der Hohlwelle ein, geschlossen umlaufender Ringbereich ergibt.

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 Zentrier- 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 Durchmesserverkleinerung. 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 fertigungstechnisch einfacher, die Bearbeitungstoleranzen der Hohlwellenbohrung einzuhalten, da keine federnden Teile gedreht oder geschliffen werden müssen. Entsprechend genau kann die Bohrung gefertigt werden.

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 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.

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 Abstand der Schlitze von dem Einsteckende oder der Stirnseite der Hohlwelle kann etwa der radialen Wandstärke oder Dicke der Hohlwelle entsprechen oder größer oder kleiner sein. Dadurch kann ein genügend fester umlaufender, der Stirnseite benachbarter Ringbereich geschaffen werden, der beim Verklemmen des geschlitzten Bereiches das gewünschte Widerstandsmoment hat.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
1 eine auseinandergezogene sogenannte Explosionsdarstellung 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,
2 die Verbindung gemäß 1 in montiertem Zustand ebenfalls in schaubildlicher Darstellung,
3 einen Querschnitt der Verbindung im Bereich des Spannelementes, wobei die Schlitze des Spannelementes und die Schlitze des geschlitzten Bereiches gegeneinander verdreht sind,
4 eine der 1 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform, bei welcher drei an den Enden geschlossene Schlitze gleichmäßig am Umfang verteilt sind,
5 eine der 2 entsprechende Darstellung,
6 einen Querschnitt des Verbindungsbereiches und des Spannelementes, wobei die beiden Schlitze gegenüber den drei Schlitzen des geschlitzten Bereiches im Umfangsrichtung verdreht sind, sowie
7 eine der 6 entsprechende Darstellung, bei welcher einer der Schlitze der geschlitzten Hohlwelle in Übereinstimmung mit dem durch eine Querschraube verstellbaren Schlitz des Spannelementes ist.
In den 2 und 5 ist jeweils die in den 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 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 1 bis 3 sind dabei zwei sich auf einem Durchmesser etwa gegenüberliegende Schlitze 9 vorgesehen, während beim Ausführungsbeispiel nach 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 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 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 Übereinstimmung sein muß, während 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 beidseitsder Enden der Schlitze 9 ununterbrochene Rand- oder Ringbereiche 11 an der Hohlwelle 1 vorgesehen sind, ergibt sich eine gleichmäßigere Verformung des geschlitzten 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 mit einem in den geschlitzten und hohlen beziehungsweise eine Bohrung aufweisenden Bereich 2 passenden und eingreifenden Gegenstück, nämlich einer Motorwelle 3, 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

Verbindung einer mit einem Ritzel (4) versehenen Hohlwelle (1) mit einer Welle (3), wobei die Hohlwelle (1) einen von dem Ritzel (4) abgewandten geschlitzten Bereich (2) aufweist, in den die Welle (3) paßt und in Gebrauchsstellung eingreift, wobei wenigstens ein den geschlitzten Bereich (2) umschließendes, hinsichtlich seines Durchmessers verstellbares Klemm- oder Spannelement (5) zur Verklemmung des geschlitzten Bereiches (2) mit der eingreifenden Welle (3) vorgesehen ist und der geschlitzte Bereich (2) sich in axialer Richtung erstreckend Schlitze (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schlitze (9) an beiden Enden und somit auch an dem zum Einstecken der Welle (3) offenen Ende der Hohlwelle (1) geschlossen sind und daß der dem Einsteckende der Hohlwelle (1) zugewandte Anfang der Schlitze (9) von diesem Einsteckende oder der Stirnseite (10) der Hohlwelle (1) einen Abstand hat, so dass sich unmittelbar an der Stirnseite (10) der Hohlwelle (1) ein geschlossen umlaufender Ringbereich (11) ergibt.
Verbindung nach Anspruch 1 , 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) verteilt vorgesehen sind.
Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der an ihren Enden geschlossenen Schlitze (9) eine ungerade Zahl ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis.3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (9) als Langlochungen ausgebildet, insbesondere ausgefräst sind und ihre Begrenzungen bei noch offener Verbindung in unverformter Lage parallel zueinander verlaufen.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an ihren Enden geschlossenen Schlitze (9) gegenüber der Längsmittelachse unter einem spitzen Winkel schräg und insbesondere parallel zueinander angeordnet sind.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schlitze (9) von dem Einsteckende oder der Stirnseite (10) der Hohl welle (1) etwa der radialen Wandstärke oder Dicke der Hohlwelle (1) entspricht oder größer oder kleiner ist.