DE29607541U1

DE29607541U1 - Sicherungselement für eine Verbindung zwischen einer Welle und eine Nabe

Info

Publication number: DE29607541U1
Application number: DE29607541U
Authority: DE
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2006-04-27
Also published as: IT1294985B1; ITMI970838A1; FR2748075B1; NL1005620C2; NL1005620A1; FR2748075A1

Description

GKN Walterscheid GmbH 24. April 1996

Hauptstraße 150 Hw/kau (1232)

53797 Lohmar P95065DE00

Sicherungselement für eine Verbindung
zwischen einer Welle und einer Nabe

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement zur Sicherung der Verbindung einer Welle mit einer Nabe. Bei einer solchen Verbindung ist die Welle in einer Nabe aufgenommen. Die Nabe weist ferner eine die Längsachse der Bohrung mit Abstand kreuzende Querbohrung auf. Diese schneidet die Bohrung an, so daß die einsitzende Welle mit einem Teil ihrer Außenfläche in den Querschnitt der Querbohrung hineinragt. Die Querbohrung dient zur Aufnahme des Sicherungsei ententes und weist dazu einen Gewindeabschnitt auf, der zur Aufnahme einer zum Sicherungselement gehörenden Schraube bestimmt ist. Ferner weist die Querbohrung einen Aufnahmeabschnitt auf, der für die Aufnahme eines zum Sicherungselement gehörenden Spannelementes bestimmt ist, das zur Einwirkung auf den in die Querbohrung hineinragenden Abschnitt der Außenfläche der Welle dient. Ferner sind zwischen der Schraube und dem Spannelement des Sicherungselementes Federmittel angeordnet.

Ein solches Sicherungselement und eine solche Wellennabenverbindung sind in der US 53 18 375 näher beschrieben.

Das Sicherungselement besteht aus einer Schraube und einem davon separierten Spannelement. Das Spannelement besitzt eine Kegel- und eine Zylinder fläche, mit der es in einer entsprechenden Aufnahmebohrung in der Nabe der Verbindung einsitzt. Ferner weist die Querbohrung der Nabe auch einen Gewindebohrungsabschnitt auf, in den die Schraube einschraubbar ist. Zur Schraube hin ist

in der Stirnfläche des Spannelementes eine Sackbohrung eingebracht, in welcher eine Schraubendruckfeder aufgenommen ist, die bei verspanntem System eine Vorspannung aufrechterhalten soll, wenn der Kontakt zwischen einer Stirnfläche der Schraube und der gegenüberliegenden Stirnfläche des Spannelementes verloren geht.

Bei einer solchen Anordnung besteht die Gefahr, daß die Einzelteile des Sicherungselementes bei Entnahme aus der Nabe verlorengehen. Ein weiterer Nachteil ist darin begründet, daß die in der Sackbohrung aufgenommene Schraubendruckfeder nur geringe Vorspannkräfte aufbringen kann. Um eine wirksame Verbindung erzielen zu können, muß die Schraubendruckfeder voll in die Sackbohrung eintauchen, so daß ein Kontakt zwischen der Stirnfläche der Schraube und der gegenüberliegenden Stirnfläche des Spannelementes beim Einpressen gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherungselement zu schaffen, das eine Baueinheit bildet und darüber hinaus eine genügend große Vorspannung durch die Federmittel erlaubt, so daß die Sicherung im angezogenen Zustand verbessert ist. Ferner soll ein sicheres Anziehen der Verbindung durch die Schraube ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Federmittel aus Tellerfedern bestehen, die auf der Längsachse des Spannelementes hintereinander angeordnet sowie einerseits am Spannelement und andererseits an der Schraube abgestützt sind, und daß die Tellerfedern ferner auf einem Bolzen aufsitzen, der die Tellerfedern und die Schraube axial durchdringt und beide mit dem Spannelement verbindet, wobei die Schraube zum Bolzen drehbar und axial verstellbar ist.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß beim Anziehen die Tellerfedern auf Block gefahren werden können, ohne daß diese einen Schaden erleiden.

Die Tellerfedern sind darüber hinaus für die Erzielung hoher

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Vorspannkräfte auslegbar, so daß die erzielte Verbindung auch auf Dauer spielfrei ist. Durch die Anordnung auf dem Bolzen und auch durch die Festlegung der Schraube zum Bolzen ist eine Baueinheit geschaffen, so daß einzelne Bauteile des Sicherungselementes nicht verlorengehen können.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Bolzen die Tellerfedern vorgespannt hält. Der Grad der Vorspannung kann entsprechend den Erfordernissen zur Erzielung einer dauerhaften Spielfreiheit vorgewählt werden. Dadurch, daß das Spannelement, die Tellerfedern und die Schraube axial hintereinander auf der Längsachse angeordnet sind, können die Tellerfedern im Durchmesser so groß gewählt werden, daß der Querschnitt des Spannelementes voll genutzt wird.

Um die Baulänge insgesamt auf ein günstiges Maß zu halten, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die Tellerfedern zumindest zum Teil in einer Ausnehmung der Schraube aufzunehmen. Hierdurch wird erreicht, daß eine relativ große Gewindelänge der Schraube erzielt wird, ohne daß dadurch die Gesamtlänge des Sicherungselementes wesentlich verändert wird.

Vorzugsweise ist der Bolzen durch eine Kopfschraube dargestellt, die in eine Bohrung des Spannelementes eingeschraubt ist. Dabei kann eine Kopfschraube mit einem selbstsichernden Gewinde gewählt werden, so daß eine Verliersicherung gegeben ist.

Um keine vorstehenden Bauteile zu haben, bzw. eine möglichst günstige Länge zu erzielen, ist ferner vorgesehen, daß der Kopf des Bolzens in einer Ausnehmung der Schraube aufgenommen ist.

Für den Fall, daß das Sicherungselement dazu bestimmt ist, eine Welle gegen Axialverstellung in einer Bohrung einer diese aufnehmenden Nabe zu sichern, die eine zylindrischen Außenfläche besitzt, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Spannelement einen Zylinderabschnitt aufweist, der eine sich zumindest über einen Teil seiner Länge erstreckende Abflachung

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in Form einer ebenen Spannfläche besitzt, welche unter einem spitzen Winkel geneigt zur Längsachse verläuft und zur Anlage an der zylindrischen Außenfläche der Welle bestimmt ist, und daß der das Spannelement aufnehmende Aufnahmeabschnitt als Zylinderbohrung gestaltet ist.

Vorzugsweise ist der Außendurchmesser der Schraube, d.h. deren Gewindes, größer bemessen als der des Spannelementes.

Um eine günstige Klemmwirkung zu erzielen, ist vorgesehen, daß der Winkel, unter dem die Fläche zur Längsachse des Spannelementes geneigt verläuft, zwischen 3° und 14° vorzugsweise 7,5° beträgt .

Um das Einführen des Spannelementes in die Nabe zu erleichtern, ist vorgesehen, daß das Spannelement an seinem der Schraube abgewandten Ende angefast ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sicherungselementes nach der Erfindung, dessen Anwendung bei einer Verbindung, bestehend aus einer Welle und einer Nabe, sowie ein Anwendungsbeispiel einer solchen Verbindung bei dem Antriebsstrang für den Antrieb einer Landmaschine sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Figur 1 eine Seitenansicht des Sicherungselementes als

Einzelteil, teilweise geschnitten,

Figur 2 die Anwendung des Sicherungselementes bei einer Verbindung, bestehend aus einer zylindrischen Welle und einer Nabe im Querschnitt, wobei das Sicherungselement sich im angezogenen Zustand befindet und

Figur 3 einen Traktor mit einem angehängten Gerät und dem

dazwischen angebrachten Antriebsstrang zum Antrieb des Gerätes durch den Zapfwellenantrieb des Traktors, bei welchem ein Sicherungselement zur Sicherung einer Verbindung, bestehend aus einer Welle und einer Nabe, zum Einsatz kommen kann.

Figur 1 zeigt das Sicherungselement 1, welches eine Schraube 2 und ein Spannelement 3 umfaßt, deren Längsachse mit 4 bezeichnet ist.

Das Spannelement 3 besitzt in der ersten Stirnfläche 6 eine Gewindebohrung 5, die auf der Längsachse 4 zentriert ist.

Ferner besitzt das Spannelement 3 einen Zylinderabschnitt 8, der jedoch abgeflacht ist und entsprechend durch eine ebene Spannfläche 9 begrenzt ist, die unter einem A von vorzugsweise 7,5° zur Längsachse 9 geneigt verläuft, wobei zur anderen Stirnfläche 7 hin eine Fase 10 angebracht ist.

Die Schraube 2 mit dem Außengewinde 11 besitzt in ihren beiden Stirnflächen jeweils eine Ausnehmung 12 bzw. 13. Beide Ausnehmungen 12, 13 sind als Eindrehungen gestaltet und durch eine auf der Längsachse 4 zentrierte Bohrung 15 miteinander verbunden. Die Endfläche der Ausnehmung 12 zur Bohrung 15 hin ist mit 16 und die der Ausnehmung 13 zur Bohrung 15 hin mit 17 bezeichnet. Letztere dient als Stützfläche. Zwischen der als Abstützbasis dienenden Endfläche 17 und der ersten Stirnfläche 6 des Spannelementes 3 ist ein Paket aus Tellerfedern 21 angeordnet. Diese sind zum Teil in der Ausnehmung 13 aufgenommen. Die Tellerfedern 21 werden von einem als Kopfschraube gestalteten Bolzen 18 durchdrungen, der einen Gewindeabschnitt 19 und einen Kopf 20 besitzt, der eine Ringfläche 22 aufweist. Der Gewindeabschnitt 19 des Bolzens 18 durchdringt die Bohrung 15 der Schraube 2 mit Spiel. Ferner durchdringt der Gewindeabschnitt 19 auch die Tellerfedern 21 und ist in die Gewindebohrung 5 des Spannelementes 3 eingeschraubt. Die Tellerfedern 21 können dadurch vorgespannt werden, daß der Bolzen 18 stärker in die Gewindebohrung 5 einge-

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schraubt wird, so daß sich die Ringfläche 20 gegen die Endfläche 16 der Schraube 2 anlegt und diese in Richtung auf das Spannelement 3 zu beaufschlagt. Zum Einschrauben der Schraube 2, mit dem auf ihrer Außenfläche vorgesehenen Außengewinde 11 ist diese mit Schlüsselflächen 14 versehen, die zum Angriff eines entsprechenden Werkzeuges, beispielsweise in Form eines Schraubenschlüssels, dienen.

In Figur 1 sind die Tellerfedern 21 vorgespannt dargestellt.

In Figur 2 ist das Sicherungselement 1 in Anwendung auf eine Verbindung zwischen einer Nabe 23 und einer Welle 30 dargestellt. Die Nabe 23 weist eine Bohrung 24 auf, die als Zylinderbohrung gestaltet ist, mit Ausnahme eines Abschnittes, der eine Nut aufweist und in welcher ein Keil 32 einsitzt, der ferner in einer entsprechenden Nut in der zylindrischen Außenfläche 31 der Welle 30 aufgenommen ist. Hierdurch wird zwischen der Nabe 23 und der Welle 30 eine drehfeste Verbindung erzielt. Um darüber hinaus aber noch eine in Richtung der Längsachse 25 feste Verbindung erzielen zu können, ist das Sicherungselement 1 vorgesehen, das in eine Querbohrung 26 der Nabe 2 3 eingesetzt ist. Die Querbohrung 26 der Nabe 23 kreuzt bzw. deren Achse 29 die Längsachse 25 mit Abstand rechtwinklig. Dabei ist die Querbohrung 26 so angeordnet, daß sie einen Teil des Querschnittes der Bohrung 24 anschneidet, so daß dann, wenn die Welle 30 in der Bohrung 24 einsitzt, ein Teil deren zylindrischen Außenfläche 31 in den Querschnitt der Querbohrung 26 hineinragt. Die Querbohrung 26 weist einen zylindrischen Aufnahmeabschnitt 27 auf, der zur Aufnahme des Zylinderabschnittes 8 des Spannelementes 3 dient. Die unter dem Winkel A verlaufende Fläche 9 des Spannelementes 3 legt sich an die Außenfläche 31 der Welle 30 an. Um das Spannelement 3 fest in die Querbohrung 26 bzw. deren zylindrischen Aufnahmeabschnitt 27 eintreiben zu können, ist dem Aufnahmeabschnitt 27 ein Gewindebohrungsabschnitt 28 vorgeschaltet, der im Durchmesser größer gestaltet ist als der zylindrische Aufnahmeabschnitt 27 der Querbohrung 26.

Der Gewindebohrungsabschnitt 28 ist dem Außengewinde 11 der Schraube 2 angepaßt und nimmt diese auf. Die Schraube 2 wird nach Einstecken des Spannelementes 3 in den Gewindebohrungsabschnitt 28 eingeschraubt, indem ein Werkzeug, das an die Schlüsselflächen 14 eingreift, die Schraube 2 um die Längsachse 4 drehverstellt, wobei die Längsachse 4 identisch mit Achse 29 der Querbohrung 26 ist. Da die Schraube 2 mit Spiel von dem Gewindeabschnitt 19 des Bolzens 18 durchdrungen wird, ist ein leichtes Verdrehen der Schraube 2 und Einschrauben in den Gewindebohrungsabschnitt 28 möglich. Dabei werden die Tellerfedern 21 soweit beaufschlagt, bis sie auf Block liegen, wie in Figur 2 dargestellt.

Dabei ist ein flächiger Kontakt zwischen den Tellerfedern 21 und der Stirnfläche 6 des Spannelementes 3 bzw. der Stützfläche 17 der Schraube 2 gegeben. Bei dem Verspannen entfernt sich die Endfläche 16 der Schraube 2 von der Ringfläche 22 des Bolzens 18. Es findet also eine ReIatiwertellung entlang der Längsachse 4 bzw. Bohrungsachse 29 zwischen der Schraube 2 und dem Bolzen 18 statt. Für den Fall, daß sich die Verbindung setzen sollte, wird die Vorspannung der Tellerfedern 21 genutzt, um kein Spiel zwischen der Fläche 9 des Spannelementes 3 und der Außenfläche 31 der Welle 30 entstehen zu lassen.

Die Vorspannung, die durch die Tellerfedern 21 erzielt wird, ist recht hoch, so daß eine wirksame Verbindung auch über eine lange Gebrauchsdauer erzielt wird. Dies gilt auch für eine extreme Belastung. Unterstützend wirkt hierbei auch der Verlauf der Fläche 9 unter dem Winkel A, so daß die erwünschte Hemmung zwischen der Welle 30 und der Nabe 23 auch dann gewährleistet ist, wenn nur die Kraft der Tellerfedern 21 für die Erzielung des Kontaktes zur Verfügung steht.

In Figur 3 ist ein Traktor 33 mit dem angehängten Gerät 34 dargestellt, welches von der Zapfwelle 35 des Traktors 33 unter Verwendung einer Gelenkwelle 36 angetrieben wird. Die Verbindung 37 zwischen der Gelenkwelle 36 und der Antriebswelle des Gerätes

34 kann entsprechend der Ausbildung der Figur 2 gestaltet sein, wobei die Welle 30 Bestandteil des Gerätes 34 und die Nabe 23 Bestandteil der Gelenkwelle 36 ist. Es wird somit eine feste, aber auch lösbare Verbindung erzielt, die den Beanspruchungen, die beispielsweise bei solchen Antrieben gegeben sind, dauerhaft gerecht wird.

GKN Walterscheid GmbH 24. April 1996

Hauptstraße 150 Hw/kau (1232)

53797 Lohmar P95065DE00

Sicherungselement für eine Verbindung zwischen einer Welle und einer Nabe

Bezugszeichenliste

1 Sicherungselement

2 Schraube

3 Spannelement

4 Längsachse

5 Bohrung

6 erste Stirnfläche

7 zweite Stirnfläche

8 Zylinderabschnitt

9 Spannfläche

10 Fase

11 Außengewinde 12, 13 Ausnehmung

14 Schlüsselfläche

15 Bohrung

16 Endfläche

17 Stützfläche

18 Bolzen

19 Gewindeabschnitt

20 Kopf

21 Tellerfedern

22 Ringfläche

23 Nabe

2 4 Bohrung

25 Bohrungsachse

2 6 Querbohrung

27 zylindrischer Aufnahmeabschnitt

28 Gewindebohrungsabschnitt

29 Achse der Querbohrung

30 Welle

31 Außenfläche der Welle

32 Keil

33 Traktor

34 Gerät

35 Zapfwelle

36 Gelenkwelle

37 Verbindung A Winkel

Claims

GKN Walterscheid GmbH 24, April 1996 Hauptstraße 150 Hw/kau (1232) 53797 Lohmar P95065DE00 Sicherungselement für eine Verbindung zwischen einer Welle und einer Nabe Schutzansprüche

1. Sicherungselement (1) zur Sicherung der Verbindung einer Welle (30) mit einer Nabe (23), wobei die Welle

(30) in einer Bohrung (24) der Nabe (23) einsitzt und die Nabe (23) eine die Längsachse (25) der Bohrung (24) mit Abstand kreuzende Querbohrung (26) aufweist, welche die Bohrung (24) anschneidet, so daß die einsitzende Welle (30) mit einem Teil ihrer Außenfläche

(31) in den Querschnitt der Querbohrung (26) hineinragt, wobei ferner die Querbohrung (26) einen Gewindeabschnitt (28) besitzt, der zur Aufnahme einer zum Sicherungselement (1) gehörenden Schraube (2) bestimmt ist, und des weiteren einen Aufnahmeabschnitt (27) besitzt, der zur Aufnahme eines zum Sicherungselement (1) gehörenden Spannelementes (3) bestimmt ist, das zur Einwirkung auf den in die Querbohrung (26) hineinragenden Abschnitt der Außenfläche (31) der Welle (30) bestimmt ist, wobei zwischen der Schraube (2) und dem Spannelement (3) Federmittel angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Federmittel aus Tellerfedern (21) bestehen, die auf der Längsachse (4) des Spannelementes hintereinander angeordnet sowie einerseits am Spannelement (3) und andererseits an der Schraube (2) abgestützt sind, und daß die Tellerfedern (21) ferner auf einem

Bolzen (18) aufsitzen, der die Tellerfedern (21) und die Schraube (2) axial durchdringt und beide mit dem Spannelement (3) verbindet, wobei die Schraube (2) zum Bolzen (18) drehbar und axial verstellbar ist.

2. Sicherungselement nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet,

daß der Bolzen (18) die Tellerfedern (21) vorgespannt hält.

3. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Tellerfedern (21) zumindest zu einem Teil in einer Ausnehmung (13) der Schraube (2) aufgenommen sind.

4. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Bolzen (18) durch eine Kopfschraube dargestellt ist, die in eine Bohrung (5) des Spannelementes (3) eingeschraubt ist.

5. Sicherungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kopf (20) des Bolzens (18) in einer Ausnehmung (12) der Schraube (2) aufgenommen ist.

6. Sicherungselement nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Spannelement (3) einen Zylinderabschnitt (8) aufweist, der eine sich zumindest über einen Teil seiner Länge erstreckende Abflachung in Form einer ebenen Spannfläche (9) besitzt, welche unter einem spitzen Winkel (A) geneigt zur Längsachse (4) verläuft und zur Anlage an der zylindrischen Außenfläche (31) der Welle (30) bestimmt ist, und daß der das Spannelement (3) aufnehmende Aufnahmeabschnitt (27) als Zylinderbohrung gestaltet ist.

7. Sicherungselement nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Winkel (A) zwischen 3° und 14°, vorzugsweise 7,5° beträgt.

8. Sicherungselement nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Spannelement (3) an seinem der Schraube (2) abgewandten Ende angefast ist (Fase 10).