AT509097A1 - SHAFT-HUB CONNECTION - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Welle-Nabenverbindung mit einer Hohlwelle (2) und mit einer eine Wellenaufnahme (3) aufweisenden Nabe (4), wobei Hohlwelle (2) und Nabe (4) über eine Polygonverbindung (7) verbunden sind. Um vorteilhafte Verbindungseigenschaften zu schaffen, kann vorgesehen sein, dass im Hohlraum (9) der einen Faserverbundwerkstoff (8) aufweisen Hohlwelle (2) eine Spanneinrichtung (10) vorgesehen ist, die die Hohlwelle (2) zumindest teilweise im Bereich der Polygonverbindung (7) druckbeaufschlagt.It is a shaft-hub connection with a hollow shaft (2) and with a shaft receiving (3) having hub (4), wherein the hollow shaft (2) and hub (4) via a polygonal connection (7) are connected. In order to provide advantageous connection properties, it can be provided that in the cavity (9) of a fiber composite material (8) hollow shaft (2) a clamping device (10) is provided, the hollow shaft (2) at least partially in the region of the polygon connection (7). pressurized.
Description
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Die Erfindung betrifft eine Weile-Nabenverbindung mit einer Hohlwelle und mit einer eine Wellenaufnahme aufweisenden Nabe, wobei Hohlwelle und Nabe über eine Polygonverbindung verbunden sind.The invention relates to a while-hub connection with a hollow shaft and with a shaft receiving hub, wherein the hollow shaft and hub are connected via a polygonal connection.
Um eine spielfreie und eine verdrehungssichere Welle-Nabenverbindung schaffen zu können, ist es aus dem Stand der Technik bekannt (EP 0 845 614 A2), zwischen einer Hohlwelle und einer Nabe eine Polygonverbindung zum Formschluss der beiden Teilen vorzusehen. Überraschend haben sich jedoch derartige Welle-Nabenverbindungen für Hohlwellen, die einen Faserverbundwerkstoff aufweisen, als nachteilig herausgestellt. So wurde nicht nur ein unerwartet frühes Versagen der Welle-Nabenverbindung sondern auch überraschend schnell ein Auftreten von Ermüdungserscheinungen im Material der Hohlwelle beobachtet, welche Erscheinungen insbesondere im Bereich der Polygonverbindung auftreten. Derartige Welle-Nabenverbindungen können daher weder einen vergleichsweisen hohen Kraftübertrag noch eine vergleichsweise hohe Standzeit gewährleisten.In order to be able to provide a backlash-free and torsion-proof shaft-hub connection, it is known from the prior art (EP 0 845 614 A2) to provide a polygonal connection between the hollow shaft and a hub for positive locking of the two parts. Surprisingly, however, such shaft-hub connections for hollow shafts, which have a fiber composite, have been found to be disadvantageous. Thus, not only an unexpected early failure of the shaft-hub connection but also surprisingly rapid occurrence of fatigue in the material of the hollow shaft was observed, which phenomena occur in particular in the region of the polygon connection. Such shaft-hub connections can therefore ensure neither a comparatively high force transmission nor a comparatively long service life.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Welle-Nabenverbindung der Eingangs geschilderten Art derart auf konstruktiv einfache Weise auszugestalten, dass selbst bei Hohlwellen, die einen Faserverbundwerkstoff aufweisen, sowohl eine standfeste Polygonverbindung geschaffen werden kann als auch damit vergleichsweise hohe Kräfte übertragbar sind. Außerdem soll die Welle-Nabenverbindung kostengünstig in deren Herstellung und Wartung sein.The invention is therefore based on the task of designing a shaft-hub connection of the type described in such a structurally simple manner that even with hollow shafts having a fiber composite material, both a stable polygonal connection can be created as well as comparatively high forces are transferable. In addition, the shaft-hub connection should be cost-effective in their manufacture and maintenance.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass im Hohlraum der einen Faserverbundwerkstoff aufweisen Hohlwelle eine Spanneinrichtung vorgesehen -2- ist, die die Hohlwelle zumindest teilweise im Bereich der Polygonverbindung druckbeaufschlagt.The invention achieves the stated object in that in the cavity of a fiber composite material hollow shaft has a clamping device -2- which pressurizes the hollow shaft at least partially in the region of the polygonal connection.
Ist im Hohlraum der Hohlwelle eine Spanneinrichtung vorgesehen, die die Hohlwelle zumindest teilweise im Bereich der Polygonverbindung druckbeaufschlagt, dann kann trotz der Verwendung einer Hohlwelle, die einen Faserverbundwerkstoff aufweist, eine vergleichsweise hohe Standzeit in der Poygonverbindung ermöglich werden. Die erfindungsgemäßen Druckbelastungen auf die Innenseite der Hohlwelle können nämlich auch im Inneren der Hohlwelle für eine verbesserte Einspannstelle sorgen, so dass selbst hohen Belastungen versagensfrei standgehalten werden kann, weil beispielsweise durch die Spanneinrichtung auch Ausweichbewegungen der Hohlwelle vom Formschluss unterbindbar sind. Die Spanneinrichtung kann außerdem dazu dienen, den Faserverbundwerkstoff der Hohlweile im Bereich der Polygonverbindung zu stabilisieren, was Ermüdungserscheinungen im Material der Hohlwelle verringern kann. Erfindungsgemäß kann daher durch die vergleichsweise einfache konstruktive und damit kostengünstige Maßnahme des Vorsehens einer Spanneinrichtung eine standfeste und äußerst belastbare Wellennabeverbindung geschaffen werden, die auch für Hohlwellen mit einem Faserverbundwerkstoff ohne Bedenken verwendet werden kann. Hinzu kommt, dass mit einem eventuellen Öffnen der Spanneinrichtung auf schnelle und einfache Weise die Welle-Nabenverbindung zerlegbar werden kann, so dass sich die Erfindung auch durch eine einfache Wartbarkeit auszeichnen kann.Is in the cavity of the hollow shaft, a clamping device is provided which pressurizes the hollow shaft at least partially in the region of the polygonal connection, then despite the use of a hollow shaft having a fiber composite material, a comparatively long service life in the Poygonverbindung be enabled. The pressure loads according to the invention on the inside of the hollow shaft can namely ensure an improved clamping point in the interior of the hollow shaft, so that even high loads can withstand without failure, because, for example, by the clamping device and evasive movements of the hollow shaft can be prevented from positive engagement. The tensioning device can also serve to stabilize the fiber composite material of Hohlweile in the region of the polygon connection, which can reduce fatigue in the material of the hollow shaft. According to the invention can therefore be provided by the comparatively simple structural and thus cost-effective measure of providing a clamping device a stable and extremely resilient shaft hub connection, which can also be used for hollow shafts with a fiber composite material without hesitation. In addition, with a possible opening of the clamping device in a quick and easy way, the shaft-hub connection can be dismantled, so that the invention can also be characterized by easy maintainability.
Erhöht die Spanneinrichtung eine aufmaßbedingte Pressung zwischen Wellenaufnahme und Hohlwelle, so kann dies nicht nur zu einer belastbareren Weile-Nabenverbindung führen, weil die Spanneinrichtung auch für einen erhöhten Reibschluss bzw. Presssitzes zwischen Welle und Nabe sorgen kann, sondern es kann sich auch eine verbesserte Beständigkeit der Polygonverbindung gegenüber einem Schwingungsverschleiß bei instationären Belastungen ergeben. Die Druckbelastungen der Spanneinrichtung können nämlich Mikrogleitbewegungen zwischen Welle und Nabe entgegenwirken, wodurch beispielsweise Mikrorisse an der Oberfläche und deren anschließenden Ausdehnungen verhindern werden können. -3-Increases the jig an oversized pressure between shaft and hollow shaft, this can not only lead to a more robust while hub connection, because the clamping device can also provide increased frictional or interference fit between the shaft and hub, but it can also improve the resistance the polygon connection compared to a vibration wear at unsteady loads result. The compressive loads of the clamping device can namely counteract Mikrogleitbewegungen between shaft and hub, which can be prevented, for example, micro-cracks on the surface and its subsequent expansion. -3-
Außerdem kann die Spanneinrichtung für eine zusätzliche Verfestigung des Materials der Hohlwelle sorgen, was in diesem Bereich auch Ermüdungserscheinungen im Faserverbundwerkstoff entgegenwirken kann.In addition, the clamping device can provide additional solidification of the material of the hollow shaft, which can counteract fatigue in the fiber composite material in this area.
Um auf einfache Weise eine spielfreie Welle-Nabenverbindung schaffen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Querschnitte der Wellenaufnahme der Nabe und der Außenkontur der Hohlwelle in Längsrichtung konisch verlaufen. Durch diesen konischen Verlauf können beispielsweise Fertigungstoleranzen und damit ein sich ergebendes Spiel zwischen Welle und Nabe ausgeglichen werden, so dass auf einfache konstruktive und kostengünstige Weise eine sichere Welle-Nabenverbindung geschaffen werden kann.In order to be able to easily create a backlash-free shaft-hub connection, it can be provided that the cross sections of the shaft receptacle of the hub and the outer contour of the hollow shaft extend conically in the longitudinal direction. By this conical course, for example, manufacturing tolerances and thus a resulting game between shaft and hub can be compensated, so that in a simple constructive and cost-effective manner a safe shaft-hub connection can be created.
Weist die Spanneinrichtung eine Spannhülse mit einem Innengewinde auf, in das ein Spannglied der Spanneinrichtung mit seinem Außengewinde eingreift, wobei wenigstens eines der Gewinde in Längsrichtung kegelig verläuft, dann kann eine konstruktiv einfache Spanneinrichtung geschaffen werden, mit der über die Eindrehtiefe des Spannglieds die Spreizwirkung der Spannhülse und damit die Druckbelastung auf die Hohlwelle eingestellt werden kann. Solch eine Spreizwirkung kann beispielsweise mit Hilfe einer geschlitzten Spannhülse ermöglich werden. Außerdem ist eine derartige Spanneinrichtung auf einfache Weise von einem Ende der Hohlwelle aus bedienbar, weil durch das Innengewinde der Spannhülse das Spannglied einfach zugänglich ist.If the clamping device has a clamping sleeve with an internal thread into which a clamping member of the clamping device engages with its external thread, wherein at least one of the threads runs in the longitudinal direction in a conical manner, then a structurally simple clamping device can be created with which the spreading effect of the clamping element is achieved Clamping sleeve and thus the pressure load on the hollow shaft can be adjusted. Such a spreading effect can be made possible for example by means of a slotted clamping sleeve. In addition, such a clamping device in a simple manner from one end of the hollow shaft can be operated, because the clamping member is easily accessible through the internal thread of the clamping sleeve.
Besteht die Spannhülse aus einem gegenüber dem Spannglied weicheren Werkstoff, dann kann damit auf einfache Weise ein Aufspreizen und damit ein Andrücken der Spannhülse an die Innenseite der Hohlwelle ermöglicht werden. Ebenso sind eventuelle Ungenauigkeiten an der Innenwandung der Hohlwelle durch eine Verformbarkeit der Spannhülse ausgleichbar, so dass für eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Hohlwelle und damit für eine verbesserte Standzeit der Welle-Nabenverbindung gesorgt werden kann. Insbesondere hat sich als vorteilhaft hinsichtlich der vorgenannten technischen Merkmale zur Belastung eines -4-If the clamping sleeve consists of a material that is softer with respect to the clamping member, then a spreading and thus a pressing of the clamping sleeve onto the inside of the hollow shaft can be made possible in a simple manner. Likewise, any inaccuracies on the inner wall of the hollow shaft can be compensated by a deformability of the clamping sleeve, so that can be provided for a uniform pressurization of the hollow shaft and thus for an improved service life of the shaft-hub connection. In particular, it has proved to be advantageous with respect to the abovementioned technical features to
Faserverbundwerkstoffs herausgestellt, wenn die Spannhülse aus einem Aluminiumwerkstoff und das Spannglied aus einem Stahlwerkstoff besteht.Fiber composite material exposed when the clamping sleeve made of an aluminum material and the tendon made of a steel material.
Um die Bedienbarkeit der Spanneinrichtung zu erleichtern, kann vorgesehen sein, dass das Spannglied als Hülse ausgeführt ist. Anhand eines das Spannglied durchsetzenden Werkzeugs kann so beispielsweise das hülsenförmige Spannglied vergleichsweise einfach in seiner Eindrehtiefe eingestellt werden.In order to facilitate the operability of the clamping device, it can be provided that the clamping member is designed as a sleeve. By means of a tool passing through the tendon, for example, the sleeve-shaped tendon can be set comparatively easily in its insertion depth.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand anhand eines Ausführungsbeispiels beispielsweise dargestellt. Es zeigenIn the figures, the subject invention is illustrated by way of example with reference to an embodiment. Show it
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Stirnseite der Welle-Nabenverbindung,1 is a plan view of the end face of the shaft-hub connection,
Fig.2 einen Schnitt nach ll-ll in abgerissener Darstellung der Fig. 1 und Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 2.2 shows a section according to II-II in a torn-off view of FIG. 1 and FIG. 3 shows an enlarged partial view of FIG. 2.
Die nach den Figuren 1 und 2 beispielsweise dargestellte Welle-Nabenverbindung 1 weist eine Hohlwelle 2 und eine, eine Wellenaufnahme 3 ausbildende Nabe 4 auf, die beispielsweise in Form eines Tripodenaufsatzes ausgestaltet ist. Die Außenkontur 5 der Hohlwelle 2 ist an die Kontur der Wellenaufnahme 3 der Nabe 4 angepasst, und zwar weisen diese jeweils einen von einer Kreisform abweichenden polygonalen Querschnitt 6 auf. Zwischen Nabe 4 und Welle 2 besteht daher eine nach Polygonart P3G ausgebildete Polygonverbindung 7, was insbesondere der Fig. 1 entnommen werden kann. Wie in Fig. 2 angedeutet dargestellt, besteht die Hohlwelle 2 aus einem Faserverbundwerkstoff 8, beispielsweise aus einem CFK-Werkstoff, wobei die Nabe 4 aus einem dazu anderen Werkstoff besteht, beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff gefertigt werden kann. Um für besondere Verbindungseigenschaften zwischen solch einer Hohlwelle 2 und der Nabe 4 sorgen zu können, ist vorgesehen, dass im Hohlraum 9 der Hohlwelle 2 eine Spanneinrichtung 10 vorgesehen ist. Die Spanneinrichtung 10 sorgt zumindest teilweise in diesem Bereich der Polygonverbindung 7 für eine verbesserte Festigkeit der Hohlwelle 2 sowie wirkt einem Verformen der Hohlwelle 2 in Richtung deren Hohlraums 9 entgegen, was zu erhöhter Standfestigkeit und Belastbarkeit der Welle-Nabenverbindung 1 führt. -5-The shaft-hub connection 1 illustrated by way of example according to FIGS. 1 and 2 has a hollow shaft 2 and a hub 4 forming a shaft receiver 3, which hub is designed, for example, in the form of a tripod attachment. The outer contour 5 of the hollow shaft 2 is adapted to the contour of the shaft seat 3 of the hub 4, and indeed, these each have a deviating from a circular polygonal cross section 6. Between hub 4 and shaft 2 there is therefore a polygon connection 7 designed according to polygon type P3G, which can be seen in particular from FIG. As indicated in Fig. 2, the hollow shaft 2 consists of a fiber composite material 8, for example of a CFRP material, wherein the hub 4 is made of a different material, for example, can be made of a steel material. In order to be able to provide for special connection properties between such a hollow shaft 2 and the hub 4, it is provided that in the cavity 9 of the hollow shaft 2, a clamping device 10 is provided. The clamping device 10 provides at least partially in this region of the polygonal connection 7 for improved strength of the hollow shaft 2 and counteracts deformation of the hollow shaft 2 in the direction of the cavity 9, resulting in increased stability and resilience of the shaft-hub connection 1. -5-
Die Spanneinrichtung 10 kann außerdem dazu verwendet werden, die aufmaßbedingte Pressung, beispielsweise durch ein Übermaß im Passmaß, zwischen der Narbe 4 und der Welle 2 zu erhöhen, um damit eine erhöhte Beständigkeit gegenüber instationären Belastungen ermöglichen zu können. Eine erhöhte Pressung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem durch die einstellbare Aufspreizmöglichkeit der Spanneinrichtung 10 die Druckbelastung auf die Hohlwelle 2 höher als die aufmaßbedingte Pressung zwischen Welle 2 und Nabe 4 gewählt wird. Die Narbe 4 und der Welle 2 können beispielsweise bei erhöhter Temperatur zusammengefügt werden, in dem die Nabe 4 auf die Welle 2 aufgeschrumpft wird. Eine alternative Verklebung zwischen Welle 2 und Nabe 4 ist ebenso vorstellbar, was jedoch aus zusätzlich zum Passmaß erfolgen kann.The clamping device 10 can also be used to increase the Maßbedingte pressure, for example, by an oversize in the fit, between the scar 4 and the shaft 2, so as to allow increased resistance to unsteady loads can. An increased pressure can be achieved, for example, by the pressure load on the hollow shaft 2 is selected to be higher than the Maßmaßingingte pressure between the shaft 2 and hub 4 by the adjustable Aufspreizmöglichkeit the tensioning device 10. The scar 4 and the shaft 2 can be joined together, for example at elevated temperature, in which the hub 4 is shrunk onto the shaft 2. An alternative bonding between shaft 2 and hub 4 is also conceivable, but this can be done in addition to the fit.
Konstruktiv einfach ist die Spanneinrichtung 10 aus einer Spannhülse 11 und einem Spannglied 12, dass ebenso als Hülse ausgeführt ist, ausgebildet, was insbesondere der Fig. 3 entnommen werden kann. Die Spannhülse 11 weist ein Innengewinde 11’ auf, in das ein Außengewinde 12’ des Spannglieds 12 eingreift, wobei beide Gewindegänge 11’ und 12’ in Längsrichtung konisch verlaufend ausgebildet sind. Um eine Spreizwirkung der Spannhülse 11 auf einfache Weise zu ermöglichen, besteht einerseits die Spannhülse 11 aus einem Aluminiumwerkstoff und andererseits das Spannglieds 12 aus einem .Stahlwerkstoff, wodurch die Spannhülse 11 einen gegenüber dem Spannglied 12 weicheren Werkstoff aufweist und damit auch gedehnt werden kann.Structurally simple, the clamping device 10 from a clamping sleeve 11 and a clamping member 12, which is also designed as a sleeve, formed, which can be taken in particular of FIG. 3. The clamping sleeve 11 has an internal thread 11 ', in which an external thread 12' of the clamping member 12 engages, wherein both threads 11 'and 12' are formed to extend conically in the longitudinal direction. In order to allow a spreading action of the clamping sleeve 11 in a simple manner, on the one hand the clamping sleeve 11 made of an aluminum material and on the other hand, the clamping member 12 of a .Stahlwerkstoff, whereby the clamping sleeve 11 has a respect to the clamping member 12 softer material and thus can be stretched.
Je nach Eindrehtiefe des Spannglieds 12 in die Spannhülse 11 kann so die Druckbelastung der Spanneinrichtung 10 auf den Faserverbundwerkstoff 8 bzw. die Hohlwelle 2 eingestellt werden.Depending on the depth of insertion of the clamping member 12 into the clamping sleeve 11, the pressure load of the clamping device 10 on the fiber composite material 8 or the hollow shaft 2 can be adjusted.
Um eine einfache Betätigung des Spannglieds 11 zu ermöglichen, ist die Innenkontur des Spannglieds 11 mit Angriffsflächen 13 für ein nicht dargestelltes Imbuswerkzeug ausgeführt. -6-In order to enable a simple actuation of the clamping member 11, the inner contour of the clamping member 11 is executed with engagement surfaces 13 for a not-shown Allen tool. -6-
Die Spannhülse 11 ist auf seiner Außenseite entsprechend dem polygonalen Innenquerschnitt 14 der Hohlwelle 2 ausgebildet. Die Innenseite der Spannhülse 11, auf der auch das Innengewinde 11 Vorgesehen ist, ist der Einfachheit halber im Querschnitt kreisförmig ausgeführt.The clamping sleeve 11 is formed on its outer side corresponding to the polygonal inner cross section 14 of the hollow shaft 2. The inside of the clamping sleeve 11, on which the internal thread 11 is provided, is made circular in cross-section for the sake of simplicity.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| AT0184609A AT509097A1 (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | SHAFT-HUB CONNECTION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| AT0184609A AT509097A1 (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | SHAFT-HUB CONNECTION |
Publications (1)
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| AT509097A1 true AT509097A1 (en) | 2011-06-15 |
Family
ID=44122564
Family Applications (1)
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| AT0184609A AT509097A1 (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | SHAFT-HUB CONNECTION |
Country Status (1)
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|---|---|
| AT (1) | AT509097A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3179134A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-14 | VÚTS, a.s. | Camshaft with a removable double cam |
-
2009
- 2009-11-20 AT AT0184609A patent/AT509097A1/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3179134A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-14 | VÚTS, a.s. | Camshaft with a removable double cam |
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Legal Events
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Effective date: 20160515 |