DE10109660B4

DE10109660B4 - Sicherungsring und Befestigungsvorrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung

Info

Publication number: DE10109660B4
Application number: DE2001109660
Authority: DE
Inventors: Jens Ullrich
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: DE10109660A1

Abstract

Sicherungsring für eine Welle-Nabe-Verbindung, bei der die Welle (1; 21) und die Nabe (2; 22) mit einem Spannelement (3; 23) axial gegeneinander verspannt werden, umfassend
einen Ringkörper (17; 37) mit einer Durchgangsöffnung (15; 35) zum Aufstecken auf einen an dem Spannelement (3; 23) ausgebildeten Abschnitt (14; 34) mit verjüngtem Durchmesser, wobei an der Durchgangsöffnung (15; 35) Mittel zur in Umfangsrichtung drehfesten, jedoch axialbeweglichen Kopplung mit dem Abschnitt (14; 34) verjüngten Durchmessers vorgesehen sind,
und mindestens einen von dem Ringkörper (17; 37) abstehenden Vorsprung (16; 36; 36'; 36'') zur verrastenden Kopplung mit der Welle (1; 21) und/oder der Nabe (2; 22) innerhalb der Nabe (2; 22).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sicherungsring für eine Welle-Nabe-Verbindung, bei der die Welle und die Nabe mit einem Spannelement axial gegeneinander verspannt werden. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Befestigungsvorrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung.
Derartige Welle-Nabe-Verbindungen werden in vielen Gebieten der Technik eingesetzt. Beispielsweise werden solche Verbindungen in Kraftfahrzeugen verwendet, um eine Radnabe mittels eines Spannelementes in Form einer Achsmutter an einem Achszapfen zu befestigen.
Bei einer dynamischen Belastung und insbesondere bei der Einwirkung von Torsionsmomenten besteht die Gefahr des Lösens des Spannelementes. Dies ist in vielerlei Fällen unerwünscht. Eine Abhilfemöglichkeit besteht darin, eine ausreichend hohe Vorspannkraft vorzusehen. Jedoch ist dies nicht immer möglich, so daß zusätzliche Sicherungselemente eingebaut werden müssen, um die Verspannung zwischen der Welle und der Nabe zusätzlich zu sichern und insbesondere ein Lösen oder Verlieren des Spannelementes zu verhindern.
Aus dem Stand der Technik sind unzählige Sicherungselemente bekannt, um eine Schraubverbindung zu sichern. Meist werden hierzu Unterlegscheiben verwendet, die sich beim Spannen elastisch oder auch plastisch verformen. Beispiele dafür sind in der DE 44 29 312 A1 , in der US 4,257,465 A oder auch in der US 5,606,753 A beschrieben. Derartige Unterlegscheiben sind für Welle-Nabe-Verbindungen zumeist ungeeignet, da diese zwischen dem Kopf eines Bolzens und einer Spannfläche angeordnet werden und damit unmittelbar im Kraftfluß der axialen Vorspannkraft liegen. Durch die größere Anzahl der so zwangsläufig vorhandenen Grenzflächen ergeben sich größere Setzbeträge, wodurch die axiale Vorspannkraft nur sehr schwer mit höherer Genauigkeit einstellbar ist. Überdies sind derartige Sicherungselemente Umgebungseinflüssen ausgesetzt. Diese Sicherungselemente können korrodieren und im ungünstigsten Fall derart beschädigt werden, daß die Vorspannung der Schraubverbindung verloren geht.
Weiterhin gibt es Sicherungselemente, welche primär dazu dienen, eine bereits verspannte Schraubverbindung nach dem Spannvorgang zusätzlich zu sichern. In diesem Fall liegt das Sicherungselement nicht im Kraftfluß der Vorspannkraft. Vielmehr wird dieses nach dem Spannen angebracht, um die Lage der miteinander verspannten Elemente zu fixieren. Ein Beispiel hierfür ist in der FR 2 594 910 A1 offenbart. Dort wird eine bereits verspannte Schraube-Mutter-Verbindung durch einen nachträglich angebrachten Sicherungsring fixiert, der formschlüssig auf einen unrunden Endabschnitt der Schraube aufgesteckt wird. Der Sicherungsring weist überdies zwei seitliche Laschen auf, welche über den Sechskant der Mutter gelegt werden, so daß auch zwischen der Mutter und dem Sicherungsring ein Formschluß besteht. Zwar kann der Sicherungsring bereits selbsthaltend an der Mutter angebracht werden. In den meisten Fällen ist es jedoch erforderlich, den Sicherungsring selbst mit einer zusätzlichen Kontermutter axial gegen die erste Mutter zu fixieren. Diese Befestigungsvorrichtung ist jedoch in ihrem Montageablauf kompliziert. Überdies bleibt auch hier der Sicherungsring Umgebungseinflüssen ausgesetzt. Zudem ist die in der FR 2 594 910 A1 beschriebene Befestigungsvorrichtung für eine kompakte Verbindung zwischen einer Welle und einer Nabe ungeeignet.
Aus der FR 2 538 471 A1 sind des Weiteren ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verriegeln von Gewindeverbindungen mittels eines von einem Ringkörper abstehenden Vorsprungs, der mit einem weiteren Körper zur Kopplung verrastet, bekannt. Schließlich ist aus der CH 384 948 A eine Verdrehsicherung für einen zur Schraubenachse parallele, ebene Flächen aufweisenden Teil einer Schraubverbindung. Die Verdrehsicherung ist hierbei durch eine außengezahnte Unterlagsscheibe gebildet, welche mindestens einen exzentrisch angeordneten Vorsprung aufweist, der bei angezogener Schraubverbindung ein Verdrehen der Unterlagsscheibe gegenüber dem von der Schraube durchdrungenen Körper verhindert, wobei eine über die genannten Flächen schiebbare Sicherungshülse, die mit wenigstens einer Zacke ausgestattet ist für das Eingreifen in die Zahnlücke der Außenverzahnung der Unterlagsscheibe.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Welle-Nabe-Verbindung mit einem Spannelement eine vor Umwelteinflüssen schätzbare Sicherung für das Spannelement zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sicherungsring der eingangs genannten Art, umfassend einen Ringkörper mit einer Durchgangsöffnung zum Aufstecken auf einen an dem Spannelement ausgebildeten Abschnitt mit verjüngtem Durchmesser, wobei an der Durchgangsöffnung Mittel zur in Umfangsrichtung drehfesten, jedoch axialbeweglichen Kopplung mit dem Absatz verjüngten Durchmessers vorgesehen sind, und mindestens einen von dem Ringkörper abstehenden Vorsprung zur verrastenden Kopplung mit der Welle und/oder der Nabe innerhalb der Nabe.
Der Sicherungsring ist im Einbauzustand sowohl mit dem Spannelement als auch der Welle und/oder der Nabe formschlüssig gekoppelt, wodurch ein Lösen der Verbindung und insbesondere des Spannelementes verhindert wird. Zudem läßt sich der Sicherungsring einfach montieren. Dieser ist lediglich auf das Spannelement aufzustecken und mit diesem festzuziehen. Die Verrastung mit der Welle und/oder der Nabe erfolgt dabei automatisch, ohne daß hierzu weitere Handhabungsschritte erforderlich wären.
Überdies ist der Sicherungsring innerhalb der Nabe gegen Umwelteinflüsse weitestgehend geschützt. Da der Sicherungsring zudem außerhalb des Kraftflusses der axialen Vorspannkraft liegt, werden die oben erläuterten Setzerscheinungen vermieden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Vorsprung federelastisch ausgebildet. Dies erleichtert vor allem die Montage des Sicherungsrings und gewährleistet ein sicheres, automatisches Einrasten, da der Sicherungsring aufgrund seiner Anordnung innerhalb der Nabe nach der Montage nicht mehr sichtbar ist.
Vorzugsweise steht der Vorsprung radial über den Umkreis des Ringkörpers hinaus, um mit einer an der Innenwand der Nabe ausgebildeten konturierten Oberflächenstruktur zu verrasten. Die Verliersicherung ist somit unabhängig von der Einschraubtiefe des Spannelementes. Dadurch wird auch bei Maßabweichungen der Welle, der Nabe oder des Spannelementes eine stets vollständige Kopplung zwischen dem Sicherungsring und der Nabe gewährleistet.
Der Ringkörper des Sicherungsrings kann als eine dünnwandige Buchse mit einer konstanten Wanddicke ausgebildet werden, die im Querschnitt eine polygonale Form aufweist. Eine solche Buchse läßt sich besonders günstig herstellen und beansprucht wenig Platz.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Vorsprung als nach außen abgebogene Lasche ausgebildet. Diese kann insbesondere dann, wenn der Ringkörper als dünnwandige Buchse ausgebildet ist, ebenfalls einfach und kostengünstig hergestellt werden.
In einer alternativen Ausgestaltungsform ist der Ringkörper als ebener Flachring mit einer konstanten Wanddicke ausgebildet. Dies vor allem dann günstig, wenn zwischen dem verjüngten Abschnitt des Spannelementes und der Innenwand der Nabe ein größerer radialer Abstand zu überbrücken ist und in Axialrichtung wenig Bauraum zur Verfügung steht.
Bevorzugt ist dann der Vorsprung am Außenrand des Flachrings als zu der Ebene des Flachrings etwa rechtwinklig umgebogener Flügel ausgebildet, wobei der Flügel wiederum eine radial nach außen abgebogene Lasche aufweist. Auf diese Weise läßt sich der Sicherungsring sehr einfach als Blechformteil herstellen.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das freie Ende der Lasche radial nach innen abgewinkelt. Dadurch läßt sich der Sicherungsring sehr einfach zusammen mit dem Spannelement in die Nabe einstecken. Zudem gleitet das abgewinkelte Ende der Lasche bei der einsetzenden Verrastung gut über die entsprechende Konturierung an der Nabe bzw. der Welle.
Aus dem gleichen Grunde kann zusätzlich oder anstelle der Abwinkelung das freie Ende der Lasche an dem zu der Welle weisenden Ende eine abgeschrägte Ecke aufweisen. Auch hierdurch wird bei der Montage der erste Eingriff bei der Verrastung erleichtert.
Der Vorsprung kann auch axial über den Ringkörper hinausstehen, um mit einer an der Stirnseite der Welle ausgebildeten Vertiefung zu verrasten.
In sämtlichen Fällen werden in Umfangsrichtung bevorzugt mehrere Vorsprünge vorgesehen. Damit wird eine besonders zuverlässige formschlüssige Sicherung zwischen dem Sicherungsring und der Nabe bzw. der Welle erhalten. Vorzugsweise sind dabei die freien Enden der Vorsprünge in Umfangsrichtung gleichartig ausgerichtet.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Befestigungsvorrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung gelöst, die im folgenden umfaßt: eine Welle mit einem Sitzabschnitt, eine Nabe mit einer Durchgangsöffnung zum axialen Aufschieben auf den Sitzabschnitt der Welle, ein Spannelement zum axialen Verspannen der Nabe gegen die Welle, wozu das Spannelement ein Gewinde zum Verschrauben mit einem an der Welle vorgesehenen Gewinde aufweist, sowie einen Flansch zur Abstützung gegen eine Stirnfläche der Nabe und einen Abschnitt mit einem verjüngten Durchmesser, der im Einbauzustand in der Durchgangsöffnung der Nabe aufgenommen ist, wobei an dem Abschnitt mit verjüngtem Durchmesser ein Sicherungsring der vorstehend erläuterten Art festgelegt und mit der Nabe bzw. der Welle verrastbar ist.
Hieraus resultieren die bereits im Zusammenhang mit dem Sicherungsring erläuterten Vorteile. Die Befestigungsvorrichtung zeichnet sich durch besonders günstige Montageeigenschaften aus. Sie eignet sich insbesondere für die Festlegung einer Radnabe an einem Achszapfen eines Kraftfahrzeugs, da sich eine hohe Vorspannkraft realisieren läßt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung weist die Nabe an der Innenwand ihrer Durchgangsöffnung eine konturierte Oberflächenstruktur auf, welche mit der Welle in Umfangsrichtung drehfest koppelbar ist. Damit kann von der Welle auf die Nabe ein Drehmoment übertragen werden. Die konturierte Oberflächenstruktur kann beispielsweise in der Art einer Keilwelle, Kerbverzahnung oder Nut-und-Feder-Verbindung ausgebildet werden.
Vorzugsweise sind der bzw. die Vorsprünge des Sicherungsrings mit der konturierten Oberflächenstruktur der Nabe verrastbar. Der konturierten Oberflächenstruktur kommt damit gewissermaßen eine Doppelfunktion zu, nämlich einerseits für die Drehmomentübertragung zwischen der Welle und der Nabe zu sorgen und andererseits als Verrastung für den Sicherungsring zu dienen. Da die konturierte Oberflächenstruktur für die Drehmomentübertragung ohnehin erforderlich ist, sind für die Verrastung an der Nabe keine zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen erforderlich. Allenfalls muß die konturierte Oberflächenstruktur in Axialrichtung etwas länger ausgebildet werden. Über die Verrastung wird eine ausreichende Sicherung gegen ein Lösen oder Verlieren des Spannelementes gewährleistet, das so auch mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser ausgebildet werden kann.
Der bzw. die Vorsprünge des Sicherungsrings und die konturierte Oberflächenstruktur der Nabe können derart ausgebildet werden, daß die Vorsprünge bei einer Drehung des Spannelementes in dessen Spannrichtung mit geringem Widerstand über die konturierte Oberflächenstruktur gleiten, bei einer Drehung in Gegenrichtung jedoch einer solchen einen hohen Widerstand entgegensetzen. Damit ist es möglich, das Spannelement gewissermaßen als Ratsche einzusetzen, mit der die axiale Vorspannkraft in einer Richtung sehr genau einstellbar ist. Hierfür ist es dann besonders günstig, wenn eine Vielzahl von Verrastpositionen in Umfangsrichtung eng nebeneinanderliegend vorgesehen sind.
Das Gewinde an dem Spannelement kann als Innengewinde und das Gewinde an der Welle als Außengewinde ausgebildet werden. Genausogut ist es jedoch möglich, das Gewinde an dem Spannelement als Außengewinde und das Gewinde an der Welle als Innengewinde auszubilden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Befestigungsvorrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung mit einem Sicherungsring in einer Explosionsdarstellung,
2 einen Halbschnitt entlang der Längsachse der Welle-Nabe-Verbindung aus 1 im zusammengebauten Zustand,
3 eine Detailansicht des Spannelementes und des Sicherungsrings der Befestigungsvorrichtung aus 1 in räumlicher Darstellung,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Befestigungsvorrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung mit einem Sicherungsring im zusammengebauten Zustand in einer Teilschnittdarstellung,
5 eine Detailansicht des Spannelementes und des Sicherungsrings der Befestigungsvorrichtung aus 5 in räumlicher Darstellung,
6 den Sicherungsring des zweiten Ausführungsbeispiels in einer räumlichen Darstellung,
7 einen Schnitt durch die Nabe der Befestigungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels quer zu der Längsachse der Welle-Nabe-Verbindung mit einer Ansicht auf den Sicherungsring nach 6, wobei die Welle nicht dargestellt ist,
8 ein drittes Ausführungsbeispiel für einen Sicherungsring in einer Darstellung entsprechend 6, der in der Befestigungsvorrichtung nach 4 alternativ verwendbar ist,
9 einen Schnitt durch die Nabe der Befestigungsvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels quer zu der Längsachse der Welle-Nabe-Verbindung mit einer Ansicht auf den Sicherungsring nach 8, wobei die Welle nicht dargestellt ist,
10 ein viertes Ausführungsbeispiel für einen Sicherungsring in einer Darstellung entsprechend 6, der in der Befestigungsvorrichtung nach 4 alternativ verwendbar ist, und in
11 einen Schnitt durch die Nabe der Befestigungsvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels quer zu der Längsachse der Welle-Nabe-Verbindung mit einer Ansicht auf den Sicherungsring nach 10, wobei die Welle nicht dargestellt ist.
Das erste Ausführungsbeispiel, das in den 1 bis 3 dargestellt ist, zeigt eine Befestigungsvorrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung. In dem dargestellten Beispiel ist die Welle 1 ein Achszapfen eines Kraftfahrzeugs und die Nabe 2 die zugehörige Radnabe. Zur Befestigung der Nabe 2 an der Welle 1 wird die Nabe 2 axial auf einen Sitzabschnitt an der Welle 1 aufgeschoben und mit einem Spannelement 3 in Form einer Achsmutter axial verspannt. Wie 2 entnommen werden kann, weist die Welle 1 an ihrem Sitzabschnitt hierzu eine Schulter auf, gegen welche die Nabe 2 im Befestigungszustand axial anliegt.
An dem Sitzabschnitt der Welle 1 ist weiterhin eine nicht näher dargestellte konturierte Oberflächenstruktur ausgebildet, die beispielhaft als Kerbverzahnung ausgebildet sein kann. Die konturierte Oberflächenstruktur der Welle 1 steht mit einer entsprechend gegensätzlich konturierten Oberflächenstruktur 5 an der Innenwand einer Durchgangsöffnung 6 der Nabe 2 in Eingriff, um ein Drehmoment zu übertragen. Anstelle einer Kerbverzahnung kann jedoch auch eine Keilwellenverbindung oder Nut-und-Feder-Verbindung zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 vorgesehen werden.
Zur Aufbringung einer axialen Vorspannkraft wird das Spannelement 3 mit der Welle 1 verschraubt. Dazu weist das Spannelement 3 eine Durchgangsöffnung 7 mit einem Innengewinde 8 auf, das mit einem an den Sitzabschnitt der Welle 1 angrenzenden Gewindeabschnitt 9, der mit einem Außengewinde 10 versehen ist, in Eingriff gebracht wird. Das Spannelement 3 besitzt weiterhin einen Flanschabschnitt 11, der im verspannten Zustand gegen eine axiale Stirnfläche 12 der Nabe 2 anliegt. Für den Angriff eines Spannwerkzeugs ist weiterhin ein Werkzeugangriffsabschnitt an dem Spannelement 3 vorgesehen, der in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Sechskants ausgebildet ist, jedoch auch eine andere Form aufweisen kann.
Um das Spannelement 3 gegen ein Lösen oder Verlieren zu sichern, ist ein zusätzlicher Sicherungsring 13 vorgesehen, der auf einen Abschnitt 14 verjüngten Durchmessers des Spannelementes 3 aufgesteckt wird. Der verjüngte Abschnitt 14 des Spannelementes 3 schließt an den Flanschabschnitt 11 an und ist im zusammengebauten Zustand der Befestigungsvorrichtung vollständig in der Durchgangsöffnung 6 der Nabe 2 aufgenommen. Die Anlageflächen zwischen dem Flanschabschnitt 11 des Spannelementes 3 und der Stirnfläche 12 der Nabe 2 wirken dabei als Dichtung nach außen hin, so daß der auf dem verjüngten Abschnitt 14 des Spannelementes 3 sitzende Sicherungsring 13 gegen äußere Einflüsse geschützt ist.
Der Sicherungsring 13 besitzt seinerseits eine Durchgangsöffnung 15, an welcher Mittel zur formschlüssigen Kopplung mit dem verjüngten Abschnitt 14 des Spannelementes 3 vorgesehen sind, um den Sicherungsring 13 gegen ein Verdrehen relativ zu dem Spannelement 3 festzulegen. Weiterhin besitzt der Sicherungsring 13 radial nach außen gerichtete Vorsprünge 16, die im zusammengebauten Zustand mit der konturierten Oberflächenstruktur 5 der Nabe 2 in Eingriff stehen, so daß der Sicherungsring 13 auch relativ zu der Nabe 2 gegen ein Verdrehen gesichert ist.
Der Sicherungsring 13 des ersten Ausführungsbeispiels ist in 3 in seinem an dem Spannelement 3 festgelegten Zustand dargestellt. Wie die 3 zeigt, besitzt der Sicherungsring 13 einen Ringkörper 17 in Form einer Buchse mit einer konstanten Wanddicke. Dieser Ringkörper 17 weist im Querschnitt senkrecht zu der Längsachse A der Welle-Nabe-Verbindung eine polygonale Form auf. Der Abschnitt 14 verjüngten Durchmessers des Spannelementes 3 besitzt eine entsprechende Querschnittsform.
Dadurch kann der Sicherungsring 13 axial auf den verjüngten Abschnitt 14 einfach aufgesteckt werden, ist jedoch in Umfangsrichtung gegen ein Verdrehen gesichert, so daß bei einem Drehen des Spannelementes 3 der Sicherungsring 13 automatisch mitgenommen wird. An dem Spannelement 3 ist zudem eine axiale Anschlagschulter 19 für den Sicherungsring 13 vorgesehen, so daß der Durchmesserübergang zwischen dem Flanschabschnitt 11 und dem Abschnitt 14 verjüngten Durchmessers möglichst wenig geschwächt wird.
Von dem Ringkörper 17 stehen zwei einander in bezug auf die Längsachse A gegenüberliegende Vorsprünge 16 radial über den Umkreis des Ringkörpers 17 hinaus. Diese Vorsprünge 16 dienen der Verrastung mit der an der Innenwand der Nabe 2 ausgebildeten konturierten Oberflächenstruktur 5. Die Vorsprünge 16 sind dabei jeweils als radial nach außen abgebogene Laschen ausgebildet und einstückig mit dem Ringkörper 17 verbunden. Sie werden hier dadurch erhalten, daß in dem Ringkörper 17 entsprechende Schlitze angebracht und der von diesen begrenzte Wandabschnitt nach außen gedrückt wird. Der Sicherungsring 13 läßt sich so als einfaches Blechformteil herstellen.
Wie 3 weiter entnommen werden kann, sind die freien Enden 18 der hier zwei Vorsprünge 16 in Umfangsrichtung gleichartig ausgerichtet. Die Enden 18 weisen dabei in Richtung entgegen der Spannrichtung des Spannelementes 3, so daß bei einem Anziehen des Spannelementes 3 die Vorsprünge 16 federnd über die konturierte Oberflächenstruktur 5 der Nabe 2 gleiten. Bei einer Drehung in der Gegenrichtung verhaken die freien Enden 18 der Vorsprünge 16 mit der konturierten Oberflächenstruktur 5, so daß einer solchen Drehbewegung ein deutlich höherer Widerstand entgegengesetzt wird, der hier infolge der Dimensionierung der Oberflächenstruktur 5 und der Vorsprünge 16 so groß ist, um ein Lösen des Spannelementes 3 zu verhindern.
Das erste Ausführungsbeispiel zeigt zwei Vorsprünge 16. Es ist jedoch auch möglich, lediglich einen einzigen Vorsprung 16 vorzusehen, oder aber auch mehr als zwei Vorsprünge 16 an dem Sicherungsring 13 auszubilden.
Die in 1 beispielhaft dargestellte Kerbverzahnung ermöglicht eine Vielzahl von eng nebeneinanderliegenden Rastpositionen. Dies hat beim Spannen den Vorteil, daß die Welle-Nabe-Verbindung schrittweise und sehr genau auf ein gewünschtes Vorspannkraftniveau eingestellt werden kann.
In den 4 bis 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Befestigungsvorrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung dargestellt, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen lediglich durch die Form des Spannelementes und des Sicherungsrings unterscheidet, so daß im folgenden lediglich diese näher erläutert werden müssen. Für die Ausgestaltung der Welle 21 und der Nabe 22 des zweiten Ausführungsbeispiels wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.
4 zeigt den Zusammenbauzustand, in dem die Nabe 22 über ein Spannelement 23 in der Art einer Mutter mit einer Welle 21 axial verspannt ist. Das Spannelement 23 ist wiederum durch einen Sicherungsring 33 gesichert, der im Zusammenbauzustand innerhalb der Durchgangsöffnung 26 der Nabe 22 gegen Einflüsse von außen geschützt ist.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Sicherungsring 33 hier als Flachring ausgebildet, der sich im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse A der Welle-Nabe-Verbindung erstreckt.
Wie insbesondere 5 entnommen werden kann, weist das Spannelement 23 wiederum einen Flanschabschnitt 31 sowie einen daran anschließenden Abschnitt 34 verjüngten Durchmessers auf. An dem Flanschabschnitt 31, der im Zusammenbauzustand gegen eine Stirnfläche der Nabe 22 anliegt, ist weiterhin ein Werkzeugangriffsabschnitt 40 in Form eines Innensechskants ausgebildet. Da das Spannelement 23 ein Innengewinde 28 zur Verschraubung mit der Welle 21 aufweist, ist der Gewindeabschnitt der Welle 21 im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel etwas kürzer ausgebildet, um in jedem Fall den Angriff des Spannwerkzeuges zu gewährleisten.
Der Sicherungsring 33, der in 6 im Detail dargestellt ist, wird auf den Abschnitt 34 mit verjüngtem Durchmesser des Spannelementes 23 aufgesteckt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Sicherungsring 33 einen sich in einer Ebene erstreckenden, scheibenförmigen Ringkörper 37 auf, welcher im Zusammenbauzustand gegen die Innenseite des Flanschabschnittes 31 des Spannelementes 23 abgestützt ist.
In dem scheibenförmigen Ringkörper 37 ist eine Durchgangsöffnung 35 ausgebildet. An dieser Durchgangsöffnung 35 sind Mittel zur in Umfangsrichtung drehfesten, formschlüssigen, jedoch axialbeweglichen Kopplung mit dem Abschnitt 34 verjüngten Durchmessers vorgesehen, so daß bei einer Drehung des Spannelementes 23 der Sicherungsring 33 automatisch mitgenommen wird. In dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind hierzu an dem Abschnitt 34 verjüngten Durchmessers zwei abgeflachten Wandabschnitte 41 vorgesehen, gegen welche entsprechende Innenkanten 42 der Durchgangsöffnung 35 des Sicherungsrings 33 anliegen.
Zur verrastenden Kopplung des Sicherungsrings 33 mit der konturierten Oberflächenstruktur 25 der Nabe 22 schließen an den scheibenförmigen Ringkörper 37 des Sicherungsrings 33 in Richtung der Längsachse A der Welle-Nabe-Verbindung abstehende Flügel an, welche wiederum radial über den Umkreis der Scheibe 37 hinausstehende Vorsprünge 36 in Form von radial nach außen abgebogenen Laschen aufweisen. Die Flügel sind einstückig mit in dem scheibenförmigen Ringkörper 37 ausgebildet und an dem Außenrand des Ringkörpers 37 etwa rechtwinklig umgebogen. Die Vorsprünge 36 an den Flügeln sind dabei wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, so daß deren freien Enden 38 bei einer Drehung in Spannrichtung federelastisch über die konturierte Oberflächenstruktur 25 der Nabe 22 ratschen, in Gegenrichtung jedoch eine Sperre bewirken, um ein Lösen der Verbindung zu verhindern.
Das dritte Ausführungsbeispiel in den 8 und 9 zeigt einen abgewandelten Sicherungsring 33' entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich der Vorsprung 36' unterschiedlich ausgebildet ist. Dabei sind die zunächst radial nach außen verlaufenden Laschen nach innen abgewinkelt, so daß das freie Ende 38' radial nach innen weist. In diesem Fall bildet die Biegestelle 43 den mit der konturierten Oberflächenstruktur 25 der Nabe 22 in Eingriff kommenden Abschnitt des Vorsprungs 36'. Wie aus der Ansicht von 9 entnommen werden kann, weist diese Biegestelle 43 eine in etwa V-förmige Kontur auf, so daß der Widerstand bei einer Drehung entgegen der Spannrichtung geringer ist, als bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Damit ist es möglich, die einmal verspannte Verbindung unter Aufbringung eines hohen Drehmomentes zum Zweck der Demontage wieder zu lösen.
Das vierte Ausführungsbeispiel in den 10 und 11 zeigt eine weitere, abgewandelte Form des Sicherungsrings 33'' entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem wiederum lediglich der Vorsprung 36'' unterschiedlich ausgebildet ist. Wie 10 entnommen werden kann, ist bei dem Vorsprung 36'' an dem freien Ende 38'' die untenliegende Ecke 44 abgeschrägt, um beim Spannen den ersten Eingriff mit der konturierten Oberflächenstruktur 25'' der Nabe 22'' zu erleichtern.
An dem zu dem Spannelement auslaufenden Ende kann an der konturierten Oberflächenstruktur 25 in sämtlichen Ausführungsbeispielen zur Erleichterung des ersten Eingriffs der Vorsprünge des Sicherungsrings eine Phase vorgesehen werden.
Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen wurde stets eine radiale Verrastung zwischen dem Sicherungsring und der konturierten Oberfläche an der Innenwand der Nabe vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, den Sicherungsring zusätzlich oder alternativ mit der Welle zu verrasten. Dabei kommt bevorzugt eine Verrastung an einer axialen Fläche an der Welle in Betracht, wozu an dem Sicherungsring entsprechend axial ausgerichtete Vorsprünge ausgebildet werden.
Weiterhin ist es möglich, die Verschraubung zwischen dem Spannelement und der Welle umzukehren, das heißt an dem Spannelement ein Außengewinde und an der Welle ein Innengewinde auszubilden.
Wie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ist die Anzahl der Vorsprünge an den Sicherungsringen verhältnismäßig frei. Prinzipiell kann bereits ein einziger Vorsprung ausreichend sein, um die gewünschte Sicherungsfunktion zu erfüllen. Vorzugsweise wird jedoch eine größere Anzahl von Vorsprüngen vorgesehen. Jedoch hat sich unter funktions- und fertigungstechnischen Gesichtspunkten die Anzahl von zwei Vorsprüngen als besonders günstig erwiesen.
In sämtlichen Fällen kann der Sicherungsring einfach montiert werden, indem dieser zunächst auf das Spannelement aufgesteckt und anschließend das Spannelement mit der Welle verschraubt wird. Die Verrastung erfolgt automatisch mit dem Spannen des Spannelementes, ohne daß hierzu weitere Handhabungsschritte erforderlich wären.
Da der Sicherungsring innerhalb der Durchgangsöffnung der Nabe aufgenommen wird, ist dieser gegen Umwelteinflüsse weitestgehend geschützt.
Überdies liegt der Sicherungsring außerhalb des Kraftflusses der axialen Vorspannkraft, so daß eine hohe Vorspannkraft aufgebracht werden kann und Setzerscheinungen gering gehalten werden.

1: Welle
2: Nabe
3: Spannelement
5: konturierte Oberflächenstruktur der Nabe
6: Durchgangsöffnung der Nabe 2
7: Durchgangsöffnung des Spannelementes 3
8: Innengewinde
9: Gewindeabschnitt
10: Außengewinde
11: Flanschabschnitt
12: Stirnfläche
13: Sicherungsring
14: Abschnitt verjüngten Durchmessers des Spannelementes 3
15: Durchgangsöffnung des Sicherungsrings 13
16: Vorsprung
17: Ringkörper
18: freies Ende
19: axiale Anschlagschulter
21: Welle
22: Nabe
23: Spannelement
25: konturierte Oberflächenstruktur der Nabe 22
26: Durchgangsöffnung der Nabe 22
27: Durchgangsöffnung des Spannelementes 23
28: Innengewinde
31: Flanschabschnitt
33: Sicherungsring
33', 33'': Sicherungsring
34: Abschnitt verjüngten Durchmessers des Spannelementes 23
35: Durchgangsöffnung des Sicherungsrings 33
36: Vorsprung
36', 36'': Vorsprung
37: scheibenförmiger Ringkörper
38: freies Ende
39: axiale Anschlagschulter
40: Werkzeugangriffsabschnitt
41: abgeflachten Wandabschnitte des Spannelementes 23
42: Innenkante des Sicherungsrings 33
43: Biegestelle
44: abgeschrägte Ecke

Claims

Sicherungsring für eine Welle-Nabe-Verbindung, bei der die Welle (1; 21) und die Nabe (2; 22) mit einem Spannelement (3; 23) axial gegeneinander verspannt werden, umfassend einen Ringkörper (17; 37) mit einer Durchgangsöffnung (15; 35) zum Aufstecken auf einen an dem Spannelement (3; 23) ausgebildeten Abschnitt (14; 34) mit verjüngtem Durchmesser, wobei an der Durchgangsöffnung (15; 35) Mittel zur in Umfangsrichtung drehfesten, jedoch axialbeweglichen Kopplung mit dem Abschnitt (14; 34) verjüngten Durchmessers vorgesehen sind, und mindestens einen von dem Ringkörper (17; 37) abstehenden Vorsprung (16; 36; 36'; 36'') zur verrastenden Kopplung mit der Welle (1; 21) und/oder der Nabe (2; 22) innerhalb der Nabe (2; 22).
Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (16; 36; 36'; 36'') federelastisch ausgebildet ist.
Sicherungsring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (16; 36; 36'; 36'') radial über den Umkreis des Ringkörpers (17; 37) hinaussteht, um mit einer an der Innenwand der Nabe (2; 22) ausgebildeten konturierten Oberflächenstruktur (5; 25) zu verrasten.
Sicherungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (17) eine dünnwandige Buchse mit einer konstanten Wanddicke ausbildet und im Querschnitt eine polygonale Form aufweist.
Sicherungsring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (16) als nach außen abgebogene Lasche ausgebildet ist.
Sicherungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (37) als ebener Flachring mit einer konstanten Wanddicke ausgebildet ist.
Sicherungsring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (36; 36'; 36'') am Außenrand des Flachrings als zu der Ebene des Flachrings etwa rechtwinklig umgebogener Flügel ausgebildet ist, wobei der Flügel wiederum eine radial nach außen abgebogene Lasche aufweist.
Sicherungsring nach einem der Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (38') der Lasche radial nach innen abgewinkelt ist.
Sicherungsring nach einem der Ansprüche 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Lasche an dem zu der Welle weisenden Ende eine abgeschrägte Ecke (44) aufweist.
Sicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung axial über den Ringkörper hinaussteht, um mit einer an der Stirnseite der Welle ausgebildeten Vertiefung zu verrasten.
Sicherungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung mehrere Vorsprünge (16; 36; 36'; 36'') vorgesehen sind.
Sicherungsring nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (18; 38; 38'; 38'') der Vorsprünge (16; 36; 36'; 36'') in Umfangsrichtung gleichartig ausgerichtet sind.
Befestigungsvorrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung, umfassend eine Welle (1; 21) mit einem Sitzabschnitt, eine Nabe (2; 22) mit einer Durchgangsöffnung (6; 26) zum axialen Aufschieben auf den Sitzabschnitt der Welle (1; 21), ein Spannelement (3; 23) zum axialen Verspannen der Nabe (2; 22) gegen die Welle (1; 21), wozu das Spannelement (3; 23) ein Gewinde zum Verschrauben mit einem an der Welle (1; 21) vorgesehenen Gewinde aufweist, sowie einen Flanschabschnitt (11; 31) zur Abstützung gegen eine Stirnfläche der Nabe (2; 22) und einen Abschnitt (14; 34) mit verjüngtem Durchmesser, der im Einbauzustand in der Durchgangsöffnung (6; 26) der Nabe (2; 22) aufgenommen ist, und einen Sicherungsring (13; 33) nach einem der vorgenannten Ansprüche, der an dem Abschnitt (14; 34) mit verjüngtem Durchmesser festgelegt und mit der Nabe (2; 22) bzw. der Welle (1; 21) verrastbar ist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (2; 22) an der Innenwand ihrer Durchgangsöffnung (6; 26) eine konturierte Oberflächenstruktur (5; 25) aufweist, welche mit der Welle (1; 21) in Umfangsrichtung drehfest koppelbar ist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Vorsprünge (16; 36; 36'; 36'') des Sicherungsrings (13; 33) mit der konturierten Oberflächenstruktur (5; 25) der Nabe (2; 22) verrastbar sind.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Vorsprünge (16; 36; 36'; 36'') des Sicherungsrings (13; 33) der mit der konturierten Oberflächenstruktur (5; 25) der Nabe (2; 2 20) derart zusammenwirken, daß die Vorsprünge (16; 36; 36'; 36'') bei einer Drehung des Spannelementes (3; 23) in dessen Spannrichtung mit geringem Widerstand über die konturierte Oberflächenstruktur (5; 25) gleiten, bei einer Drehung in Gegenrichtung jedoch einer solchen einen hohen Widerstand entgegensetzen.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde an dem Spannelement (3; 23) als Innengewinde und das Gewinde an der Welle (1; 21) als Außengewinde ausgebildet ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde an dem Spannelement als Außengewinde und das Gewinde an der Welle als Innengewinde ausgebildet ist.