-
Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung mit einer auf einer Vollwelle
zu befestigenden Hohlwelle und einer Schrumpfscheibe zum Erzeugen
einer radialen Schrumpfkraft auf einen Schrumpfbereich der Hohlwelle.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Aufsteckgetriebe mit einer
erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
-
Aus
dem Stand der Technik – bspw. der
DE 42 30 941 C2 oder der
DE 10 0 60 037 C1 – sind Spannvorrichtungen
bekannt, bei denen eine auf einer Vollwelle aufsitzende Hohlwelle
kraftschlüssig mit der Vollwelle verbunden wird. Das Drehmoment
der einen Welle kann so auf die andere Welle übertragen werden.
-
Die
Spannvorrichtung gemäß der
DE 42 30 941 C2 erzeugt
die kraftschlüssige Verbindung durch das Einschieben einer
keilförmigen Buchse zwischen der Hohl- und der Vollwelle.
Nachteilig hieran ist, dass beim Einschieben der keilförmigen
Buchse aufgrund von Reibung axiale Kräfte auf die Hohl- und/oder
die Vollwelle übertragen werden, was zu einer axialen Verschiebung
der beiden Wellen relativ zueinander führt. Eine genaue
axiale Positionierung der Hohlwelle gegenüber der Vollwelle
ist daher nicht möglich.
-
Aus
der
DE 100 60 037
C1 ist eine Spannvorrichtung bekannt, bei der die Spannkraft
durch Verformung der Hohlwelle erreicht wird. Mittels einer durch
eine Schrumpfscheibe aufgebrachte Schrumpfkraft kann der Innendurchmesser
der Hohlwelle in einem kleinen Bereich variiert werden. Durch die
Verformung der Hohlwelle wird eine an der Hohlwelle anliegende keilförmige
Buchse gegen die Vollwelle gedrückt. Es kommt zu kraftschlüssigen
Verbindungen zwischen Vollwelle und Buchse sowie zwischen Buchse
und Hohlwelle. Aufgrund der Keilform der Buchse entsteht darüber
hinaus eine axiale Trennkraft zwischen Hohl- und Vollwelle, die
auf eine axiale Verschiebung der Hohlwelle gegenüber der Vollwelle
hinwirkt. Zur Verringerung der axialen Trennkraft bei der Vorrichtung
gemäß
DE
100 60 037 C1 müssen zusätzliche Elemente
vorgesehen sein.
-
Sind
keine zusätzlichen Sicherungselemente vorgesehen, dient
der Kraftschluss zwischen einer keilförmigen Buchse und
der Hohlwelle nicht nur zur Übertragung des Drehmomentes
zwischen der Vollwelle und der Halbwelle sondern auch der axialen
Sicherung der keilförmigen, dann selbsthemmenden Buchse.
Dadurch wird das maximal übertragbare Drehmoment reduziert.
-
Kommt
es nach dem Spannen der Vorrichtung gemäß dem
Stand der Technik zu einer Relativbewegung zwischen der Hohl- und
der Vollwelle kann es zu einer Verschiebung der als selbsthemmend ausgeführten
Buchse kommen, womit die kraftschlüssige Verbindung gelöst
wird.
-
Kleine
Abweichungen des Durchmessers der Vollwelle vom Nenndurchmesser
können durch Verschiebung der keilförmigen Buchse
gegenüber der Hohlwelle ausgeglichen werden. Indem verschiedene
keilförmige Buchsen mit identischem Außenkonus,
jedoch unterschiedlichem Innendurchmesser vorgehalten werden, kann
eine Hohlwelle an Vollwellen mit unterschiedlichen Nenndurchmessern durch die
Spannvorrichtung gemäß
DE 100 60 037 C1 befestigt
werden. Allerdings ist die Keilform der Buchsen zwingend erforderlich,
was eine aufwendige und teuere Produktion zur Folge hat.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand
der Technik verbesserte Spannvorrichtung zur Befestigung einer Hohlwelle auf
einer Vollwelle zu schaffen.
-
Ausgehend
vom eingangs genannten Stand der Technik wird diese Aufgabe durch
eine Spannvorrichtung gemäß dem Hauptanspruch
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Demnach
betrifft die Erfindung eine Spannvorrichtung, umfassend eine auf
einer Vollwelle zu befestigende Hohlwelle und eine Schrumpfscheibe zur
Erzeugung einer radialen Schrumpfkraft auf einen Schrumpfbereich
der Hohlwelle, wobei die Hohlwelle ein wesentlich axiales geschlossenes
Langloch aufweist, das die gesamte axiale Länge des Schrumpfbereichs überdeckt,
oder wobei die Hohlwelle mehrere wesentlich axiale Langlöcher
aufweist, deren Projektion auf die Achse der Hohlwelle die gesamte
axiale Länge des Schrumpfbereichs überdeckt, wobei
wenigstens ein Langloch geschlossen ist.
-
Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Aufsteckgetriebe, bei dem eine
erfindungsgemäße Spannvorrichtung vorgesehen ist.
-
Bei
einer Hohlwelle handelt es sich um ein Bauteil, das eine runde axiale Öffnung
aufweist. Wenigstens in einem Teilbereich der Öffnung entlang
ihrer Achse ist das Bauteil an seiner Außenseite rund und
vorzugsweise konzentrisch mit der Öffnung ausgeführt.
In diesem Teilbereich ist der Schrumpfbereich der Hohlwelle angeordnet.
Bei der Öffnung kann es sich bspw. um ein Sackloch oder
ein Durchgangsloch handeln.
-
Wird
im Schrumpfbereich durch die Schrumpfscheibe eine radiale Schrumpfkraft
auf die Hohlwelle erzeugt, wird diese elastisch verformt und der
Innendurchmesser der Hohlwelle wird reduziert. Indem erfindungsgemäß wenigstens
ein Langloch vorgesehen ist, ist die Hohlwelle in einem weiten Bereich
verformbar. Aufgrund des Langloches kann sich die Hohlwelle nämlich
wenigstens im Schrumpfbereich auch in Umfangsrichtung verformen
wodurch Kräfte in Umfangsrichtung im Schrumpfbereich der Hohlwelle
abgebaut werden können. Kräfte in Umfangsrichtung,
die einer Verformung der Hohlwelle zur Verkleinerung des Innendurchmessers
entgegenwirken, können so deutlich verringert werden.
-
Ein
erfindunsgemäßes Langloch durchbricht die Wand
der Hohlwelle und verläuft in wesentlich axialer Richtung,
d. h. die Richtung des Langloches und die Achse der Hohlwelle stehen
in einem Winkel von weniger als 45°, vorzugsweise weniger
als 30° zueinander. Das Langloch kann insbesondere parallel
zur Achse der Hohlwelle angeordnet sein. Das Langloch hat vorzugsweise
eine Längserstreckung, die mindestens 1,5-mal, weiter vorzugsweise
mindestens 2-mal, weiter vorzugsweise mindestens 4-mal so groß ist
wie die Quererstreckung im zentralen Bereich des Langlochs.
-
Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Hohlwelle ein wesentlich axiales geschlossenes Langloch
aufweist, das die gesamte axiale Länge des Schrumpfbereichs überdeckt,
oder dass die Hohlwelle mehrere wesentlich axialer Langlöcher
aufweist, deren Projektion auf die Achse der Hohlwelle die gesamte
axiale Länge des Schrumpfbereichs überdeckt, wobei
wenigstens ein Langloch geschlossen ist. Das bedeutet, dass an jedem
Punkt entlang der Länge des Schrumpfbereichs die Hohlwelle
von wenigstens einem Langloch durchbrochen ist und im Schrumpfbereich
der Hohlwelle kein durchgängiger Materialpfad in Umfangsrichtung
vorhanden sein soll, der bei Verformung des Schrumpfbereiches eine Kraft
in Umfangsrichtung, die der Verformung entgegenwirkt, hervorruft.
-
Indem
sich der Innendurchmesser der Hohlwelle im Schrumpfbereich verringert,
kommt es zu einem Kraftschluss zwischen der Hohlwelle und der Vollwelle.
Bei der Vollwelle handelt es sich um ein Bauteil, dass wenigstens
in einem Teil an seiner Außenseite rund ist. Sie wird mit
diesem Teil so in die Hohlwelle eingeführt, dass sie im
Schrumpfbereich der Hohlwelle zu liegen kommt. Eine Vollwelle im
Sinne dieser Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Teil
der Vollwelle, der im Schrumpfbereich der Hohlwelle zu liegen kommt,
weniger stark verformbar ist als die Hohlwelle im Schrumpfbereich.
Dadurch kann dann eine kraftschlüssige Verbindung erreicht werden.
-
Die
Flächen, über die eine kraftschlüssige Verbindung
zustande kommt, verlaufen konzentrisch zu der gemeinsamen Achse
von Hohl- und Vollwelle. Die kraftschlüssige Verbindung
dient damit ausschließlich der Übertragung des
Drehmomentes. Eine das maximale übertragbare Drehmoment
reduzierende Kraft ist durch den Kraftschluss nicht aufzubringen.
Eine ungewollte axiale Verschiebung der Vollwelle gegenüber
der Hohlwelle während der Montage aufgrund von Trennkräften
ist ebenso ausgeschlossen, wie ein Lösen der Verbindung
durch axiale Verschiebung der Vollwelle gegenüber der Hohlwelle
nach erfolgter Montage. Letzteres wird ohne zusätzliche
Bauteile erreicht.
-
Bei
der kraftschlüssigen Verbindung wird die Kraftübertragung
zwischen der Hohlwelle und der Vollwelle im Schrumpfbereich der
Hohlwelle allein durch die Haftkraft aufgrund von Reibung gewährleistet.
Die Haftkraft wird durch den Reibungskoeffizienten zwischen der
Hohlwelle und der Vollwelle beeinflusst. Die Flä chen an
beiden Wellen, die an der kraftschlüssigen Verbindung beteiligt
sind, können besonders vorbereitet werden, um den Reibungskoeffizienten
zu erhöhen. Insbesondere können die angesprochen
Flächen aufgeraut oder mit axial verlaufenden Riffeln versehen
sein.
-
Es
ist bevorzugt, wenn das axiale Langloch eine optimierte Form bezüglich
der Spannung im Material hat. Insbesondere an den Enden des Langloches
kann es zu Spannungsspitzen kommen, wenn die Hohlwelle im Schrumpfbereich
verformt wird bzw. ist und die Hohlwelle durch ein Drehmoment tordiert wird.
Es ist daher bevorzugt, wenn an wenigstens einem Ende des Langlochs
ein Durchbruch durch die Hohlwelle vorgesehen ist, dessen Ausdehnung
senkrecht zur axialen Richtung des Langloches größer
ist als die Breite des Langlochs. Dadurch können lokale Spannungsspitzen,
die zu Beschädigungen der Hohlwelle führen können,
wirksam vermieden werden. Bei dem Durchbruch kann es sich um ein
rundes Loch handeln, dessen Durchmesser größer
ist als die Breite des Langlochs. Der Durchbruch liegt vorzugsweise
außerhalb des Schrumpfbereichs.
-
Es
ist bevorzugt, wenn sich der Schrumpfbereich an einem Ende der Hohlwelle
befindet. Dadurch wird das Aufsetzen der Schrumpfscheibe auf die Hohlwelle
erleichtert, da sie dann nämlich nicht weit über
die Hohlwelle geschoben werden muss. Außerdem sind keine
anderen, an der Außenseite der Hohlwelle ggf. angeformte
oder angebrachte Elemente bei der Montage der Schrumpfscheibe im
Weg.
-
Es
ist bevorzugt, wenn ein erstes Langloch und ein zweites Langloch
vorgesehen sind, deren Projektion auf die Achse der Hohlwelle im
Schrumpfbereich überlappt. Dabei ist die Projektion des
ersten und des zweiten Langlochs auf die Achse der Hohlwelle im
Schrumpfbereich länger, als die Projektion des ersten Langlochs
auf die Achse der Hohlwelle im Schrumpfbereich. Indem sich das erste
und das zweite Langloch in axialer Richtung der Hohlwelle überlappen
gibt es im Schrumpfbereich der Hohlwelle keinen durchgängigen
Materialpfad in Umfangsrichtung, der bei Verformung des Schrumpfbereiches eine
Kraft in Umfangsrichtung, die der Verformung entgegenwirkt, hervorrufen
könnte. Indem ein erstes und ein zweites Langloch vorgesehen
sind, wird – ohne die Verformbarkeit gegenüber
einer Hohlwelle mit einem einzigen, durchgehenden Langloch im Schrumpfbereich
einzuschränken – eine bessere Torsionssteifigkeit
erreicht.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Hohlwelle
so viele Langlöcher auf, dass der gesamte Schrumpfbereich
durch die Projektion der Langlöcher auf die Achse mehrfach überdeckt
wird.
-
Letzteres
gilt insbesondere dann, wenn das erste Langloch geschlossen und
das zweite Langloch einseitig offen ausgeführt ist. Befindet
sich der Schrumpfbereich an einem Ende der Hohlwelle, kann das zweite
Langloch an seinem einen Ende nicht mehr geschlossen werden, da
sonst ein durchgängiger Materialpfad in Umfangsrichtung
vorhanden wäre, entlang dessen bei angestrebter Verringerung
des Durchmesser der Hohlwelle eine Kraft in Umfangsrichtung entstehen
würde, die einer entsprechenden Verformung entgegenwirkt.
Einseitig offene, axial verlaufende Langlöcher verringern
die Torsionssteifigkeit einer Welle in der Regel mehr als geschlossene
Langlöcher. Indem das zweite Langloch sich jedoch nicht über
den gesamten Schrumpfbereich erstreckt, wird die Torsionssteifigkeit
der Hohlwelle aufgrund wenigstens eines einseitig offenen Langloches auch
nicht über den gesamten Schrumpfbereich geschwächt.
Um die Verringerung der Torsionssteifigkeit möglicht gering
zu halten, ist vorzugsweise das geschlossene Langloch kürzer
als der Teil des geschlossenen Langloches im Schrumpfbereich.
-
Es
ist bevorzugt, wenn die Anzahl der geschlossenen Langlöcher
größer ist als die Anzahl der offenen Langlöcher.
Da die Verformbarkeit einer Welle im Bezug auf ihren Umfang in der
Regel durch ein offenes Langloch stärker als durch ein
geschlossenes Langloch erhöht wird, kann die Anzahl der
offenen Langlöcher geringer ausfallen, als die Anzahl der geschlossenen.
Die Torsionssteifigkeit der Hohlwelle im Bereich der zweiten Langlöcher
wird weniger stark reduziert, ohne dass es zu einer Verringerung
der angesprochenen Verformbarkeit kommt. Es ist aber selbstverständlich
auch möglich, gleich viele offene Langlöcher wie
geschlossene Langlöcher vorzusehen. Dadurch wird erreicht,
dass die Verformung über den gesamten Schrumpfbereich gleichförmig
erfolgt.
-
Es
kann eine Adapterbuchse vorgesehen sein, die im Schrumpfbereich
zwischen Hohlwelle und Vollwelle angeordnet werden kann. Mit Hilfe
der Adapterbuchse ist es möglich, eine Vollwelle und eine
Hohlwelle mit unterschiedlichem Nenndurchmesser miteinander zu verbinden.
Die Adapterbuchse weist eine konstante Wandstärke auf,
weshalb eine Sicherung gegen eine axiale Verschiebung wie bei einer
keilförmigen Buchse bspw. durch Selbsthemmung nicht erforderlich
ist. Die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen Hohlwelle
und Buchse sowie zwischen Buchse und Vollwelle dienen allein der Übertragung
von Drehmomenten. Das maximale übertragbare Drehmoment
wird durch die Adapterbuchse nicht reduziert. Auch wird die kraftschlüssige Verbindung
durch axiale Verschiebung der Hohlwelle gegenüber der Vollwelle
nicht gelöst. Indem die Hohlwelle eine konstante Wandstärke
aufweist, ist ihre Herstellung besonders kostengünstig
und kann schon mit einfachen Maschinen und Werkzeugen hergestellt
werden.
-
Es
ist bevorzugt, wenn die Adapterbuchse geschlitzt ist. Das bedeutet,
dass die Adapterbuchse in axialer Richtung einen durchgehenden Schlitz
in ihrer Wand aufweist. Dadurch wird die tangentiale Verformbarkeit
der Adapterbuchse stark erhöht.
-
Die
Adapterbuchse kann vorzugsweise an einem axialen Ende einen Kragen
aufweisen, dessen Außendurchmesser größer
ist als der Innendurchmesser der Schrumpfscheibe. Dieser Kragen
ragt dann radial nach außen. Sobald die Schrumpfscheibe
von der Hohlwelle abgezogen wird, wird automatisch die Adapterbuchse
von der Vollwelle mit abgezogen. Dies erleichtert die Demontage
besonders dann, wenn die Adapterbuchse zwischen Vollwelle und der
unverformten Hohlwelle eingeklemmt und/oder verkeilt ist.
-
Um
den Vorteil der erhöhten Verformbarkeit der Hohlwelle vollständig
ausnutzen zu können, muss auch die Schrumpfscheibe für
entsprechend große Verformungen ausgelegt sein. Dafür
ist es bevorzugt, wenn die Schrumpfscheibe einen Pressring umfasst,
der vorzugsweise axial geschlitzt ist.
-
Die
Erfindung betrifft weiterhin auch ein Aufsteckgetriebe mit einer
erfindungsgemäßen Spannvorrichtung. Spannvorrichtungen
zur Befestigung einer Hohlwelle auf einer Vollwelle werden insbesondere
bei Aufsteckgetrieben eingesetzt. Dabei handelt es sich um Getriebe,
die auf die Welle bspw. eines Motors aufgesteckt werden. Die Aufsteckgetriebe weisen
dazu als Antriebswelle eine Hohlwelle zur Aufnahme der Welle des
Motors auf. Die beiden Wellen werden dann mit einer Spannvorrichtung
kraftschlüssig verbunden. An der Hohlwelle ist wenigstens
ein Zahnrad befestigt, das zusammen mit weiteren Zahnrädern
das eigentliche Getriebe bis hin zu einer Abtriebswelle bildet.
Zur Erläuterung der Spannvorrichtung des erfindungsgemäßen
Aufsteckgetriebes wird auf obige Ausführungen verwiesen.
-
Die
Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft
beschrieben. Es zeigen:
-
1:
eine schematische Darstellung einer Hohlwelle eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
-
2a–d: schematische Darstellungen
von Varianten der Hohlwelle aus 1;
-
3:
eine schematische Darstellung einer Hohlwelle eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
-
4a–b: schematische Darstellungen
von Varianten der Hohlwelle aus 3;
-
5:
eine Hohlwelle eines dritten Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
-
6a–c:
das dritte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung mit der Hohlwelle aus 5; und
-
7:
ein erstes Ausführungsbeispiel eines Aufsteckgetriebes
mit der Spannvorrichtung aus 6.
-
In 1 ist
lediglich die Hohlwelle 10 eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dargestellt.
Ein Ausführungsbeispiel einer vollständigen Spannvorrichtung
wird später anhand des Ausführungsbeispiels in 6a–c näher
erläutert.
-
Die
Hohlwelle 10 weist eine axiale Öffnung 11 auf,
die sowohl als Durchgangsloch, als auch als Sackloch ausgeführt
sein kann. In der schematischen Darstellung in 1 ist
die Außenseite 12 der Hohlwelle 10 ebenfalls
rund ausgestaltet und konzentrisch mit der Öffnung 11 angeordnet.
Die Hohlwelle 10 weist also eine Wand 13 mit einer
konstanten Wandstärke auf.
-
Die
Hohlwelle 10 weist ein Schrumpfbereich 14 auf,
dessen Begrenzung in 1 als gestrichelte Linien dargestellt
ist. Bei der Hohlwelle 10 gemäß 1 ist
der Schrumpfbereich von den Enden der Hohlwelle 10 beabstandet.
-
Über
eine Schrumpfscheibe (nicht dargestellt) kann im Schrumpfbereich 14 eine
radiale Schrumpfkraft erzeugt werden, die eine Verformung der Hohlwelle 10 im
Schrumpfbereich 14 zur Folge hat: Der Durchmesser der Öffnung 11 im
Schrumpfbereich 14 verringert sich. Ist in die Öffnung 11 eine Vollwelle
(nicht dargestellt) eingeschoben und verringert sich der Innendurchmesser
der Öffnung 11 im Schrumpfbereich 14 in
ausreichendem Maße, kommt es zu einer kraftschlüssigen
Verbindung zwischen der Hohlwelle 10 und der Vollwelle.
-
Um
eine ausreichende Verformbarkeit der Hohlwelle 10 im Schrumpfbereich 14 zu
ermöglichen, ist ein axiales Langloch 15 vorgesehen.
Beim Langloch 15 handelt es sich um eine durchgehende Öffnung
in der Wand 13 der Hohlwelle 10. In 1 verläuft
die Richtung des Langloches 15 parallel zur Achse (nicht
dargestellt) der Hohlwelle 10 und erstreckt sich über
den gesamten Schrumpfbereich 14. Damit erstreckt sich auch
die Projektion des Langloches 15 auf die Achse der Hohlwelle 10 über
die gesamte axiale Länge des Schrumpfbereichs 14.
-
Indem über
die gesamte axiale Länge des Schrumpfbereichs 14 in
Umfangsrichtung wenigstens ein Langloch 15 vorgesehen ist,
lässt sich die Verformbarkeit der Hohlwelle 10 im
Schrumpfbereich 14 erhöhen, insbesondere in Richtung
ihres Umfanges. Kräfte in Umfangsrichtung, die der Verringerung des
Durchmes sers der Öffnung 11 entgegenwirken würden,
werden so stark reduziert.
-
In 2a ist eine Abwicklung der Hohlwelle 10 aus 1 im
Bereich des Schrumpfbereiches 14 dargestellt. Das Langloch 15 erstreckt
sich über den gesamten Schrumpfbereich 14, wobei
die Enden 16 des Langloches 15 außerhalb
des Schrumpfbereiches liegen. Dadurch wird sichergestellt, dass
die Verformbarkeit der Hohlwelle 10 über den gesamten Schrumpfbereich 14 gleich
ist.
-
Es
ist möglich, dass mehr als ein Langloch 15 im
Schrumpfbereich 14 der Hohlwelle 10 vorgesehen
ist. In 2b ist beispielhaft eine Hohlwelle 10 dargestellt,
die zwei Langlöcher 15 im Schrumpfbereich aufweist.
Die einzelnen Langlöcher 15 weisen dieselben Eigenschaften
auf wie das Langloch aus 2a, weshalb
auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird.
-
Durch
das Vorsehen eines oder mehrerer Langlöcher 15,
wie in 2a bzw. 2b dargestellt,
wird die Torsionssteifigkeit der Hohlwelle 10 im Schrumpfbereich 14 geschwächt.
Um diese Schwächung möglichst gering zu halten,
kann vorgesehen sein, anstelle eines durchgehenden Langloches 15 wie
in 2a ein erstes Langloch 15' und
ein zweites Langloch 15'' vorzusehen, deren jeweils eine
Ende 16' im Schrumpfbereich 14 angeordnet ist
und die sich in axialer Richtung überlappen. Eine entsprechende
schematische Darstellung ist in 2c wiedergegeben.
-
Das
Vorsehen eines ersten und eines zweiten Langloches 15', 15'' bietet
den Vorteil, dass die Torsionssteifigkeit der Hohlwelle 10 im
Schrumpfbereich 14 weniger stark reduziert wird als bei
einem durchgehenden Langloch 15 gemäß 2a bzw. 2b.
Indem sich die Langlöcher 15', 15'' in
axialer Richtung überlappen wird die Verformbarkeit der Hohlwelle 10 im
Schrumpfbereich 14 jedoch nicht eingeschränkt,
da weiterhin über die gesamte Länge des Schrumpfbereiches 14 in
Umfangsrichtung wenigstens ein Langloch 15', 15'' vorgesehen
ist. Die Projektion der beiden Langlöcher 15', 15'' in
der Summe erstreckt sich also über die gesamte axiale Länge
des Schrumpfbereiches 14, wobei die genannte Projektion
im Schrumpfbereich länger ist, als die entsprechende Projektion
des Langlochs 15' allein.
-
Ähnlich
wie bei einem durchgehenden Langloch 15 gemäß 2a bzw. 2b befindet
sich jeweils ein Ende 16 der Langlöcher 15', 15'' außerhalb des
Schrumpfbereiches 14. Dadurch wird eine ausreichende Verformbarkeit über
den gesamten Schrumpfbereich 14 sichergestellt. Es ist
selbstverständlich möglich, mehr als ein erstes
Langloch 15' bzw. als ein zweites Langloch 15'' vorzusehen.
Es ist von Vorteil, wenn die Anzahl der ersten Langlöcher 15' gleich
der Anzahl der zweiten Langlöcher 15'' ist.
-
Bei
Langlöchern 15, 15', 15'' in
der Hohlwelle 10 kann es bei gleichzeitiger Verformung
durch eine Schrumpfscheibe und Torsion zu Spannungsspitzen im Bereich
der Enden 16, 16' kommen, die zu Beschädigungen
an der Hohlwelle 10 führen können. Um
eventuell schädliche Spannungsspitzen zu vermeiden, kann – wie
in 2d dargestellt – ein Durchbruch 17 an
wenigstens einem Ende 16 eines Langloches 15 vorgesehen
sein. Der Durchbruch 17 weist senkrecht zur Richtung des
Langloches eine Ausdehnung auf, die größer ist
als die Breite des Langloches 15. Der Durchbruch 17 kann
bspw. rund ausführt und mit einem Bohrer hergestellt werden,
wobei der Durchmesser des Bohrers dann größer
sein muss als die Breite des Langloches 15. Ein entsprechender
Durchbruch 17 kann auch an beiden Enden 16 des
Langloches 15 vorgesehen sein. Sind mehrere Langlöcher
vorgesehen (vgl. 2b) so ist bevorzugt,
wenn jedes Langloch mit entsprechenden Durchbrüchen 17 versehen
ist. Bei dem Vorsehen von einem ersten und einem zweiten Langloch 15', 15'' (vgl. 2c) können sowohl die Enden 16,
die außerhalb des Schrumpfbereiches 14 der Hohlwelle 10 liegen,
als auch die Enden 16', die im Schrumpfbereich 14 liegen,
mit einem Durchbruch 17 versehen werden.
-
In 3 ist
eine Hohlwelle 10 eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Spannvorrichtung dargestellt, bei der der Schrumpfbereich 14 nicht
wie bei den bisherigen Ausführungsformen vom Ende der Hohlwelle 10 beabstandet
ist, sondern sich an einem Ende der Hohlwelle 10 befindet.
Der Schrumpfbereich 14 ist in 3 durch
die gestrichelte Linie begrenzt. Ansonsten entspricht die Hohlwelle 10 in 3 der
schematischen Darstellung der Hohlwelle 10 aus 1,
weshalb auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird.
-
Der
Schrumpfbereich 14 befindet sich an einem Ende der Hohlwelle 10.
Um möglichst große Torsionssteifigkeit zu gewährleisten,
sind anstelle eines durchgehenden Langloches 15 zwei Langlöcher 15', 15'' vorgesehen,
wobei sich die beiden Langlöcher 15', 15'' in
axialer Richtung überlappen. Dies wird auch in 4a deutlich, die eine Abwicklung der Hohlwelle 10 aus 3 im
Bereich des Schrumpfbereiches 14 wiedergibt.
-
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Langloch 15' ein
geschlossenes Langloch, dessen ein Ende 16 sich außerhalb
des Schrumpfbereiches und dessen anderes Ende 16' sich
innerhalb des Schrumpfbereiches 14 befindet. Das zweite Langloch 15'' ist
ein einseitig offenes Langloch, dessen ein Ende 16' sich
im Schrumpfbereich 14 der Hohlwelle 10 befindet.
Das erste Langloch 15' und das zweite Langloch 15'' überlappen
sich in axialer Richtung.
-
Es
können auch mehr als ein erstes bzw. ein zweites Langloch 15', 15'' vorgesehen
sein. Da sich die Verformbarkeit einer Hohlwelle durch ein einseitig offenes
Langloch 15'' stärker erhöht als durch
ein geschlossenes Langloch 15', kann die Anzahl der einseitig
offenen Langlöcher 15'' geringer sein als die Anzahl
der geschlossenen Langlöcher 15', wobei dennoch
eine gleich bleibende Verformbarkeit der Hohlwelle 10 im
gesamten Schrumpfbereich 14 erreicht wird. Es ist aber
auch möglich, gleich viele erste 15' wie zweite
Langlöcher 15'' vorzusehen.
-
Da
die Torsionssteifigkeit der Hohlwelle 10 durch ein einseitig
offenes Langloch 15'' stärker geschwächt
wird als durch ein beidseitig geschlossenes Langloch 15',
ist es bevorzugt, wenn das beidseitig geschlossene Langloch 15' länger
ist als das einseitig offene Langloch 15''. Dabei kommt
es nicht auf die Gesamtlänge des Langloch 15' an,
sondern nur auf denjenigen Teil, der im Schrumpfbereich 14 der
Hohlwelle angeordnet ist. In 4d ist
eine beispielhafte Anordnung eines ersten und eines zweiten Langloches 15', 15'' dargestellt.
Da sich die beiden Langlöcher 15', 15'' weiterhin
in axialer Richtung überlappen, ist die Verformbarkeit
der Hohlwelle 10 im Schrumpfbereich 14 nicht reduziert.
Für die Anzahl der ersten 15' und zweiten Langlöcher 15'' gilt
das zu 4c Gesagte.
-
Ähnlich
wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 kann
auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 ein
Durchbruch 17 an einem Ende 16 eines Langloches 15' vorgesehen
sein. Dies wird in 4b gezeigt. Zur
Erläuterung wird auf die Ausführungen zur 2d verwiesen.
-
In 5 ist
eine Hohlwelle 10 eines dritten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung – das
später anhand von 6a–c näher
erläutert wird – dargestellt. Die Hohlwelle 10 weist
an einem ihrer Enden ein Schrumpfbereich 14 auf. In diesem
Schrumpfbereich 14 ist die Hohlwelle 10 wie die
Welle 10 aus 3 geformt. Im Bereich außerhalb
des Schrumpfbereiches 14 weist die Hohlwelle 10 an
ihrer Außenseite Erhöhungen 18 auf.
-
Im
Schrumpfbereich 14 der Hohlwelle 10 sind drei
erste Langlöcher 15', sowie drei zweite Langlöcher 15'' angeordnet.
Die ersten Langlöcher 15' sind als beidseitig
geschlossenen Langlöcher ausgeführt, deren eines
Ende 16' sich im Schrumpfbereich 14 befindet und
deren anderes Ende 16 außerhalb des Schrumpfbereiches 14 angeordnet
ist. An dem Ende 16 außerhalb des Schrumpfbereiches 14 ist
ein Durchbruch 17 zur Reduzierung von Spannungsspitzen
vorgesehen.
-
Die
zweiten Langlöcher 15'' sind als einseitig offene
Langlöcher ausgeführt, deren Ende 16'' im Schrumpfbereich 14 angeordnet
ist. Die ersten Langlöcher 15' überschneiden
sich mit den zweiten Langlöchern 15'' in axialer
Richtung. Die zweiten Langlöcher 15'' sind dabei
kürzer ausgeführt als der Bereich der ersten Langlöcher 15',
der sich im Schrumpfbereich 14 befindet. Dadurch wird verhindert,
dass die Torsionssteifigkeit der Hohlwelle 10 im Schrumpfbereich 14 in
einem zu hohen Maße reduziert wird. Gleichzeitig wird die
Verformbarkeit der Hohlwelle 10 im Schrumpfbereich 14 ausreichend
erhöht.
-
In
den 6a–c ist das dritte Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 mit
der Hohlwelle 10 aus 5 dargestellt.
Dabei zeigt 6a eine Explosionszeichnung
der Spannvorrichtung 1, 6b den
Zusammenbau der Spannvorrichtung 1 und 6c einen
Dreiviertelschnitt durch die Spannvorrichtung 1. Neben
der Spannvorrichtung 1 ist in den 6a–c
auch noch ein Teil einer Vollwelle 20 dargestellt.
-
Die
Spannvorrichtung 1 umfasst neben der Hohlwelle 10 noch
eine Schrumpfscheibe 2. Mit dieser Schrumpfscheibe kann
eine radiale Schrumpfkraft auf den Schrumpfbereich 14 der
Hohlwelle erzeugt werden. Dazu wird die Schrumpfscheibe 2 auf die
Hohlwelle 14 aufgesteckt, so dass sie im Schrumpfbereich 14 der
Hohlwelle 10 zu liegen kommt. Die Schrumpfscheibe 2 besteht
aus zwei, in axialer Richtung relativ zueinander beweglichen Ringen 3, 3',
an deren Innenseite ein vorzugsweise geschlitzter Pressring 4 anliegt.
Durch die Schrauben 5 lassen sich die beiden Ringe 3, 3' so
relativ zueinander bewegen, dass sich der Innenradius des Pressrings 4 reduziert.
Dies wird durch eine Keilform des Pressrings 4 auf seiner
Außenseite und entsprechende Gleitflächen an den
Ringen 3, 3' erreicht werden. Im Stand der Technik
sind weitere Ausführungsformen für Schrumpfscheiben
bekannt, die für die erfindungsgemäße
Spannvorrichtung beliebig eingesetzt werden können.
-
Durch
die Veränderung des Innenradius des Pressrings 4 der
Schrumpfscheibe 2 wird eine radiale Schrumpfkraft auf den
Schrumpfbereich 14 der Hohlwelle 10 erzeugt. Aufgrund
der zuvor beschriebenen Langlöcher 15', 15'' lässt
sich die Hohlwelle 10 in dem Schrumpfbereich 14 leicht
verformen. Aufgrund der Verformung der Hohlwelle 10 und
der Nichtverformung einer Vollwelle 20 kommt es zu einer
kraftflüssigen Verbindung zwischen Hohlwelle 10 und
Vollwelle 20. Diese kraftflüssige Verbindung überträgt aufgrund
der parallel zur Achse der beiden Wellen verlaufenden Kraftübertragungsfläche
Drehmomente. Trennkräfte o. ä. treten nicht auf.
-
Entspricht
der Nenndurchmesser der Vollwelle 20 nicht dem Nenndurchmesser
der Hohlwelle 10, kann eine Adapterbuchse 6 vorgesehen
sein. Diese Adapterbuchse 6 weist eine im Wesentlichen konstante
Wandstärke, sowie einen durchgehenden axialen Schlitz 7 auf.
Aufgrund der konstanten Wandstärke ist die Herstellung
der Adapterbuchse 6 sehr einfach und kostengünstig.
Der Schlitz 7 ermöglicht eine erhöhte
Verformbarkeit in Bezug auf den Durchmesser der Adapterbuchse 6.
-
An
ihrem einen Ende ist die Adapterbuchse 6 mit einem Kragen 8 versehen,
dessen Außendurchmesser größer ist als
der Innendurchmesser der Schrumpfscheibe 2. Mit diesem
Kragen 8 ragt die Adapterbuchse 6 radial über
die Hohlwelle 10. Wird die Schrumpfscheibe 2 wieder
von der Hohlwelle 10 abgezogen, so wird gleichzeitig automatisch
die Adapterbuchse 6 zwischen Vollwelle 20 und
Hohlwelle herausgezogen. Dies erleichtert die Demontage der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung 1, insbesondere dann, wenn sich die Adapterbuchse 6 zwischen der
Welle 20 und Hohlwelle 10 verkalkt bzw. verklemmt
hat. Da auf die Adapterbuchse 6 keine Trennkräfte
wirken, muss sie auch nicht weiter gesichert werden.
-
Um
sicherzustellen, dass die Achsen der Vollwelle 20 und der
Hohlwelle 10 kongruent verlaufen, kann auch an dem Ende
der Hohlwelle 10, an dem der Schrumpfbereich 14 nicht
vorgesehen ist, eine mit der Adapterbuchse 6 identische
Buchse 6' eingesetzt werden. Die Buchse 6' dient
einzig und allein der parallelen und konzentrischen Ausrichtung der
beiden Wellen 10, 20 und wird mit einem Sicherungselement 9 in
Position gehalten. Eine Drehmomentübertragung zwischen
Vollwelle 20 und Hohlwelle 10 findet über
die Buchse 6' nicht statt.
-
In 7 ist
ein Ausführungsbeispiel eines Aufsteckgetriebes 30 mit
dem Spannelement 1 aus 6a–c
gezeigt.
-
An
der Außenseite der Hohlwelle 10 ist ein Zahnrad 21 befestigt,
das mit nicht weiter gezeigten Zahnrädern ein Getriebe
bis hin zu einer Antriebswelle (angedeutet durch Achslinie 24)
bildet. Das Aufsteckgetriebe 30 umfasst weiterhin ein Gehäuse 23, in
dem die Hohlwelle 10 mit Kugellagern 22 drehbar gelagert
ist.
-
Bei
der Vollwelle 20 in 7 handelt
es sich um die Welle einer Arbeitsmaschine, z. B. einer Förderbandlaufrolle
(nicht dargestellt), auf die das Aufsteckgetriebe 30 gesteckt
wird. Das Aufsteckgetriebe 30 wird dann mit der Spannvorrichtung 1 an
der Vollwelle 20 befestigt. Zur Funktionsweise der Spannvorrichtung 1 wird
auf die Ausführungen zu 6a–c verwiesen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4230941
C2 [0002, 0003]
- - DE 10060037 C1 [0002, 0004, 0004, 0007]