DE4130111A1 - Befestigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrich­ tung, insbesondere eine neue Vorrichtung zum Befestigen eines Rades oder eines radähnlichen Körpers, beispielsweise eines Ge­ trieberades, eines Zahnkranzes, eines Kupplungsrades oder dgl. an einer Welle.

Im Stand der Technik wird ein Rad oder ein radähnlicher Körper typischerweise mittels zweier Ringe an einer Welle befestigt, wobei beide Ringe Bereiche aufweisen, die in einen Raum zwi­ schen der Welle und der Wandung eines mittigen Durchgangs in dem Rad oder dem radähnlichen Körper passen. Diese Bereiche der Ringe weisen sich verjüngende Oberflächen auf, die gemeinsam bewirken, daß einer der Ringe nach innen auf die Welle und der andere Ring nach außen auf die Wandung des mittigen Durchgangs drückt.

Das Rad oder der radähnliche Körper kann mit einem Vorsprung versehen sein, damit die axiale Länge des mittigen Durchgangs vergrößert ist. Da die Ringe innerhalb des mittigen Durchgangs angeordnet sind, ist der Durchmesser des Durchgangs im wesent­ lichen größer als der Durchmesser der Welle. Folglich wird der äußere Durchmesser des Vorsprungs in nachteiliger Weise groß. Die herkömmlichen Befestigungsvorrichtungen mit sich verjüngen­ den Ringen lassen sich nicht bei Rädern mit geringem Durchmes­ ser verwenden. Die sich verjüngenden Ringe bewirken des weite­ ren einen hohen, nach außen gerichteten Druck auf die innere Fläche des Durchgangs innerhalb des Vorsprungs und können einen Bruch verursachen, wenn das Material des Vorsprungs nicht sta­ bil genug ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zuvor genannten Nachteile der bekannten Befestigungsvor­ richtungen zu überwinden. Insbesondere soll eine Befestigungs­ vorrichtung angegeben werden, die die Nachteile eines einen großen Durchmesser aufweisenden Vorsprungs eines Rades oder radähnlichen Körpers eliminiert. Des weiteren soll eine verbes­ serte Befestigungsvorrichtung angegeben werden, die an Räder oder radähnliche Körper mit geringem Durchmesser anpaßbar ist. Dabei soll die Befestigungsvorrichtung eine geringere Bruch­ wahrscheinlichkeit als herkömmliche Befestigungsvorrichtungen aufweisen. Schließlich soll die Befestigungsvorrichtung große Drehmomente aufnehmen und bei Rädern oder radähnlichen Körpern mit relativ geringer Zugfestigkeit sowie bei Rädern oder rad­ ähnlichen Körpern mit relativ geringer Druckfestigkeit verwen­ det werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach weist die er­ findungsgemäße Befestigungsvorrichtung einen als Wellenklemm­ ring dienenden ersten Ring auf. Zu diesem ersten Ring gehören wiederum Mittel mit einem im wesentlichen zylindrischen, mitti­ gen Durchgang zur Aufnahme einer Welle. Der erste Ring weist des weiteren einen sich radial erstreckenden Bereich mit auf einer Seite des sich radial erstreckenden Bereichs eine erste Fläche bildenden Mitteln, wobei diese erste Fläche zum Eingriff auf einer Seite eines Rades oder radähnlichen Körpers in einer ersten axialen Richtung dient. Ein Vorsprung erstreckt sich axial von der anderen Seite des sich radial erstreckenden Be­ reiches des ersten Ringes und der mittige Durchgang erstreckt sich axial durch den sich axial erstreckenden Bereich und durch den Vorsprung hindurch. Der Vorsprung weist eine äußere Ober­ fläche auf, die sich entgegen der ersten axialen Richtung ver­ jüngt. Die Befestigungsvorrichtung weist des weiteren vorzugs­ weise in Form eines zweiten Ringes ausgebildete Mittel auf, die eine zweite Fläche zum Eingriff der entgegengesetzten Seite des Rades oder radähnlichen Körpers in eine axiale Richtung entge­ gen der ersten axialen Richtung aufweisen. Die Befestigungsvor­ richtung weist des weiteren einen als Preßring dienenden drit­ ten Ring auf, wobei dieser Ring eine mit der sich verjüngenden äußeren Oberfläche des Vorsprungs des ersten Ringes in Eingriff bringbare innere Oberfläche aufweist. Dieser dritte Ring ist von dem sich radial erstreckenden Bereich des ersten Ringes be­ abstandet. Die Befestigungsvorrichtung weist des weiteren mit dem zweiten und dritten Ring verbindbare Mittel zur Druckbeauf­ schlagung des zweiten und dritten Ringes in axialer Richtung zueinander auf, wobei der zweite Ring gegen die entgegenge­ setzte Seite des Rades oder radähnlichen Körpers derart ge­ drückt wird, daß das Rad oder der radähnliche Körper axial zwi­ schen die erste und zweite Fläche des jeweils ersten und zwei­ ten Ringes gedrückt wird. Des weiteren wird die innere zylin­ drische Fläche des Vorsprungs durch die Wirkung der inneren Fläche des dritten Ringes gegen die sich verjüngende äußere Fläche des Vorsprungs radial gegen die Welle gepreßt.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Er­ läuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.

In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung an­ hand der Zeichnung werden auch weitere bevorzugte Ausgestaltun­ gen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einem axialen Schnitt, teilweise, ein Ausführungs­ beispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrich­ tung,

Fig. 2 eine linksseitige Ansicht des Wellenklemmrings,

Fig. 3 in einer geschnittenen Darstellung zwei Ringe mit ko­ nisch zulaufenden Oberflächen,

Fig. 4 in einem axialen Schnitt, teilweise, eine herkömmli­ che Befestigungseinrichtung und

Fig. 5 in einer Teilansicht den inneren Ring der Befesti­ gungsvorrichtung aus Fig. 4.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten herkömmlichen Befe­ stigungsvorrichtung ist ein radähnlicher Körper 1, im vorlie­ genden Falle ein Getrieberad, auf einer Welle 2 montiert. Das Getrieberad weist einen Vorsprung 24 auf und hat einen zylin­ drischen, mittigen Durchgang 21, der koaxial zur Welle 2 ange­ ordnet ist. Der Durchgang 21 hat jedoch einen erheblich größe­ ren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Welle 2. Ein innerer Ring 26 weist einen Flansch 25 auf, der axial an einer Fläche des Getrieberades liegt. Ein innerer Bereich 23 er­ streckt sich axial in den Raum zwischen der Welle 2 und der Wandung der Ausnehmung des Durchgangs 21. Der innere Bereich paßt auf die Welle 2 und ist mit einer konisch verlaufenden äu­ ßeren Oberfläche und einer Mehrzahl von in Fig. 5 gezeigten Schlitzen 22 versehen. Ein äußerer Ring 27 weist eine konisch verlaufende innere Oberfläche auf, die mit der konisch verlau­ fenden äußeren Oberfläche des inneren Ringes im wesentlichen übereinstimmt und diese kontaktiert. Der äußere Ring 27 weist des weiteren eine zylindrische äußere Fläche auf, die die Wan­ dung des Durchgangs 21 kontaktiert bzw. in diese eingreift. Eine in den äußeren Ring 27 eingedrehte Schraube 28 zieht den äußeren Ring 27 in Richtung des Flansches 25 des inneren Rin­ ges. Die gemeinsame Wirkung der konisch verlaufenden Oberflä­ chen des inneren und des äußeren Ringes haben zur Folge, daß der äußere Ring 27 radial nach außen gegen die Wandung des Durchgangs 21 in dem Getrieberad gedrückt wird, während der sich axial erstreckende innere Bereich des inneren Rings radial nach innen gegen die Welle 2 gedrückt wird. Dies klemmt das Ge­ trieberad sicher an der Welle 2 fest, erfordert jedoch im Ge­ trieberad einen Durchgang mit großem Durchmesser sowie einen Vorsprung mit hinreichender Zugfestigkeit, damit der Vorsprung den durch die beiden zusammenwirkenden, sich verjüngenden Ringe aufgebrachten großen äußeren Kräften standhalten kann.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Darstellungen in den Fig. 1 und 2 ist ein Rad 1 auf eine Welle 2 montiert. Im vorliegenden Falle ist das Rad 1 mittels beidseitig des Rades 1 aufgebrachter axialer Drücke an der Welle 2 befestigt und zwar stärker durch diese axialen Drücke als durch radial nach außen gerichtete Drücke, die auf die Wandung des mittigen Durchgangs in dem Rad 1 wirken. Folglich ist es nicht erforderlich, das Rad 1 mit einem dickwandigen Vorsprung auszustatten, wie dies bei einer herkömmlichen Anordnung der Fall ist. Das Rad 1 läßt sich mit einer gleichmäßigen axialen Dicke gemäß den in Rede stehenden Darstellungen herstellen.

Der Ring 3 weist einen sich radial erstreckenden Bereich 4 mit einer eine der Flächen des Rades 1 kontaktierenden Fläche auf. Der Ring 3 weist des weiteren einen sich axial vom Rad 1 weg erstreckenden Vorsprung 5 auf. Der Ring 3 hat eine zylindrische Innenfläche, die eng an der Welle 2 anliegt. Der Vorsprung 5 weist eine Reihe gleicher, sich entlang des Umfanges mit Ab­ stand zueinander erstreckende Schlitze 6 auf (vgl. Fig. 2). Diese Schlitze 6 erstrecken sich axial von dem Ende des Vor­ sprungs 5, das von dem sich radial erstreckenden Bereich 4 ent­ fernt ist. Die Außenfläche des Vorsprungs 5 verläuft konisch in eine Richtung entgegen dem sich radial erstreckenden Bereich 4. Dies bedeutet, daß Teile des Vorsprungs, die von dem sich ra­ dial erstreckenden Bereich 4 weiter entfernt sind, einen gerin­ geren Durchmesser aufweisen als diejenigen Teile, die näher an dem sich radial erstreckenden Bereich 4 liegen. Der Bereich 4 und der geschlitzte Vorsprung 5 werden als eine Einheit herge­ stellt. Axial verlaufende Schraubenbohrungen 7 sind im Bereich 4 des Ringes 3 ausgebildet und fluchten mit entsprechenden Schraubenbohrungen in dem Rad 1.

Ein die Welle 2 ebenfalls umgebender Ring 11 steht in Eingriff mit der gegenüberliegenden Fläche des Rades 1. Der Ring 11 weist eine Reihe mit Gewinden versehene Durchgänge auf, die mit den Schraubenbohrungen in dem Rad 1 und in dem Bereich 4 des Ringes 3 in eine Flucht verbringbar sind.

Ein dritter Ring 8 weist eine konisch verlaufende Innenfläche 9 auf, die mit der konisch verlaufenden Außenfläche des Vor­ sprunges 5 des Ringes 3 in Eingriff bringbar ist. Diese sich verjüngenden Flächen sind vorzugsweise konisch ausgebildet und so aufeinander abgestimmt, daß sie miteinander Flächenkontakt haben. Die Innenfläche 9 ist so dimensioniert, daß sie die Au­ ßenfläche des Vorsprunges 5 kontaktiert und daß der Ring 8 von dem Bereich 4 des Ringes 3 axial beabstandet ist. Der Ring 8 weist eine Reihe von Schraubenbohrungen auf, die mit den Schraubenbohrungen des Ringes 3, des Rades 1 und des Ringes 11 in eine Flucht verbringbar sind.

Sobald die Schrauben 12 durch die Schraubenbohrungen in den Ringen 8 und 3 sowie in dem Rad 1 eingesteckt und in die mit Gewinde versehenen Bohrungen in Ring 11 eingeschraubt sind, wird der Ring 8 in Richtung des Ringes 11 gedrückt. Die Kontak­ tierung bzw. der Eingriff der sich verjüngenden Oberflächen des Ringes 8 und des Vorsprunges 5 bewirken, daß der Vorsprung 5 gegen die Welle 2 gepreßt wird, so daß der Ring 3 sicher an der Welle 2 befestigt ist. Zur gleichen Zeit bewirken die Schrauben 12, daß der Ring 11 gegen die angrenzende Fläche des Rades 1 gedrückt wird, wodurch das Rad 1 zwischen den Ringen 3 und 11 axial druckbeaufschlagt wird, so daß das Rad 1 sicher an der Welle 2 befestigt ist.

Die Befestigungsvorrichtung läßt sich durch Herausdrehen der Schrauben 12 und durch Bewegen des Ringes 8 in axialer Richtung weg von dem sich radial erstreckenden Bereich 4 des Ringes 3 lösen, so daß der geschlitzte Vorsprung 5 nicht länger gegen die Welle 2 gedrückt ist. Die die Welle 2, die Schrauben 12 und die drei Ringe 3, 8 und 11 aufweisende Anordnung läßt sich dann auf der Welle 2 positionieren.

Auf das Rad 1 wirkt keine nennenswerte radiale Kraft. Bei den auf das Rad 1 wirkenden Kräften handelt es sich im wesentlichen ausschließlich um axiale Druckkräfte. Folglich ist es nicht er­ forderlich, daß das Rad 1 eine hohe Zugfestigkeit aufweist.

Ein Drehmoment wird von dem Rad auf die Welle und von der Welle auf das Rad durch reibschlüssigen Eingriff zwischen dem Vor­ sprung 5 mit der Welle 2 und durch reibschlüssigen Eingriff der Ringe 3 und 11 mit der Oberfläche des Rades 1 übertragen. Die durch die Ringe 3 und 11 auf das Rad wirkenden Kräfte werden über große Kontaktflächen hinweg verteilt. Folglich lassen sich große Beträge von Drehmomenten übertragen, wohingegen die auf das Rad wirkenden Drücke an jedem beliebigen Ort auf deren Oberfläche relativ gering sind. Folglich ist es nicht erforder­ lich, daß das Rad eine hohe Druckfestigkeit aufweist. Der Au­ ßendurchmesser des Ringes 11 ist vorzugsweise im wesentlichen identisch mit dem Außendurchmesser des Ringes 3, so daß die Kontaktfläche zwischen dem Ring 11 und dem Rad 1 im wesentli­ chen die gleiche ist, wie die Kontaktfläche zwischen dem Ring 3 und dem Rad 1.

Da die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung den Einsatz ei­ nes Rades oder radähnlichen Körpers mit relativ niedriger Druck- und Zugfestigkeit gestattet, kann das Rad aus unter­ schiedlichen synthetischen Harzen, nicht-eisenhaltigen Metallen oder anderen Materialien mit relativ geringer Festigkeit herge­ stellt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrich­ tung liegt darin, daß der mittige Durchgang in dem Rad oder radähnlichen Körper eng an der Welle anliegt. Dies macht es möglich, daß das Rad oder der radähnliche Körper auf der Welle genauer zentrierbar ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrich­ tung liegt in den Außenmaßen des Rades oder radförmigen Kör­ pers, wobei das Rad oder der radförmige Körper nur geringfügig größer als die Außenmaße der Ringe der Befestigungsvorrichtung zu sein braucht. Des weiteren lassen sich durch Auswahl der Schrauben mit geeigneter Länge Räder oder radähnliche Körper mit unterschiedlichen axialen Abmessungen aufeinander anpassen. Folglich weist die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung ein hohes Maß an Vielseitigkeit dahingehend auf, daß die gleichen Ringe der Befestigungsvorrichtung für Räder oder radähnliche Körper mit unterschiedlichen Größen und Formen verwendet werden können.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 weisen die sich verjüngenden Oberflächen der Ringe 3 und 8 Reibung verringernde Schichten 5′ und 9′ auf. Typische Beispiele von Materialien zur Ausbildung solcher Reibung verringernden Schichten sind Polytetrafluore­ thylen und Molybdändisulfid.

Gemäß voranstehender Beschreibung ist durch die Ausbildung der Reibung verringernden Schichten auf den sich verjüngenden Ober­ flächen der Ringe der direkte Kontakt zwischen Metallen der gleichen Art verhindert. Die Oberfläche der sich verjüngenden Oberflächen der Ringe wird zur Verringerung des Reibungskoeffi­ zienten glatt. Sogar bei Befestigungskräften gemäß dem Stand der Technik läßt sich zwischen der Welle und der Schulter eine Reibkraft erhalten, die größer ist als bei dem Stand der Tech­ nik.

Das Verfahren zum Aufbringen einer Reibung verringernden Be­ schichtung auf der Oberfläche eines Metalls gemäß voranstehen­ der Beschreibung ist für sich aus dem Stand der Technik be­ kannt. Eine entsprechende Beschreibung erübrigt sich demnach. Die Reibung verringernde Beschichtung kann in hinreichender Weise auf zumindest einer der sich verjüngenden Oberflächen aufgebracht sein.

Das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung mit Reibung verringernden Schichten hat folgende Vorteile:

• 1. Durch Aufbringen der Reibung verringernden Beschichtung auf die sich verjüngende Oberfläche erübrigt sich eine Oberflächenbehandlung der sich verjüngenden Flächen des inneren Rings und des äußeren Rings, die im Stand der Technik zwingend erforderlich war. Beispielsweise wurde hier das Trommelpolieren oder dergleichen angewandt.
• 2. Die Befestigungskraft der Befestigungsschraube ist wirksam in radiale Kraftkomponenten konvertiert und das gleiche Übertragungsmoment läßt sich mit einer im Vergleich zum Stand der Technik geringeren Befestigungskraft erreichen.
• 3. Darüber hinaus läßt sich die Anzahl der Befestigungs­ schrauben und somit die Montagezeit beim Schrauben verrin­ gern bzw. verkürzen. Eine Verringerung der Anzahl der Teile wird erreicht.
• 4. Öl oder Schmierstoff muß nicht zur Verbesserung der Ar­ beitseffizienz auf die sich verjüngenden Oberflächen ver­ bracht werden und muß dort auch nicht dünn verteilt wer­ den. Entsprechend läßt sich die erfindungsgemäße Verbin­ dungsvorrichtung auch dort anwenden, wo Sauberkeit erfor­ derlich ist.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Befestigungsvorrichtung läßt sich auf zahlreiche Arten modifizieren. Beispielsweise können die Schrauben durch Vorkehrung von mit Gewinde verse­ henen Durchgängen in Ring 8 und glatten Durchgängen in Ring 7 umgekehrt verschraubt werden, wohingegen im Rahmen der Darstel­ lungen die Schraube 12 in den Ring 11 eingeschraubt ist. Zahl­ reiche weitere Modifikationen lassen sich von einschlägigen Fachleuten durchführen, ohne die erfindungsgemäße Lehre zu ver­ lassen.

Claims (4)

1. Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Rades oder radähnlichen Körpers (1) an einer Welle (2), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
ein Wellenklemmring (3) weist einen sich radial er­ streckenden Bereich (4) auf, dessen Oberfläche eine der Ober­ flächen des Rades oder radähnlichen Körpers (1) kontaktiert und einen sich axial in eine dem Rad oder radähnlichen Körper (1) entgegengesetzte Richtung erstreckenden Vorsprungbereich (5) mit sich axial von dem sich radial erstreckenden Bereich entge­ gengesetzten Ende erstreckenden Schlitzen (6) auf, wobei der sich radial erstreckende Bereich (4) und der Vorsprungbereich (5) integral ausgebildet sind;
ein Preßring (8) ist mit einer sich verjüngenden Innen­ fläche (9) mit dem sich verjüngenden Vorsprungbereich (5) in Eingriff bringbar;
ein weiterer Ring (11) dient zur Aufnahme der Welle (2) und kontaktiert eine andere Fläche des Rades oder radähnlichen Körpers (1); und
Schrauben (12) erstrecken sich axial durch den Preßring (3), den sich radial erstreckenden Bereich (4), das Rad oder den radähnlichen Körper (1) und den dritten Ring (11), so daß eine axiale Befestigungskraft aufbringbar ist.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf mindestens einer der sich verjüngenden Ober­ flächen des Vorsprungbereichs (5) und des Preßrings (8) eine Reibung verringernde Beschichtung (5′, 9′) vorgesehen ist.

3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschichtung (5′, 9′) Polytetrafluorethylen aufweist.

4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschichtung (5′, 9′) Molybdändisulfid auf­ weist.