Es ist Aufgabe der Erfindung, ausgehend vom
vorgenannten Stand der Technik, die Ausbildung von Hülsenkupplungen
an Spindeln zu verbessern.
Die Aufgabe wird mit einer Spindel
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung ermöglicht es, mehrere Vorteile
in bisher nicht bekannter Weise gemeinsam nutzen zu können. Eine
erfindungsgemäß ausgebildete Spindel
ist mit Mitnahmekörpern
ausgestattet, die einfach, schnell und maßgenau in den Ausnehmungen
montiert werden können.
Eine zeitraubende Verformung der Spindel mittels Preßwerkzeugen
bei der Montage der Mitnahmekörper
ist nicht nötig.
Es ist auch nicht erforderlich, die Spindel teilweise aufwendig
als Hohlspindel auszubilden und zur Abdeckung des Hohlraumes der
Hohlspindel Verschlußkappen vorzusehen.
Die erfindungsgemäßen Mitnahmekörper sind
robust und verschleißarm.
Der Innenraum der Ausnehmungen und die darin angeordnete Halterung
des Mitnahmekörpers
an der Spindel sind gegen Verschmutzung wirksam geschützt. Sollte
sich Schmutz am Außenrand
der Ausnehmung absetzen, kann dieser vom Mitnahmekörper wieder
abgestreift werden. Die Mitnahmekörper sind so ausgebildet, daß allein
die durch ihre Masse verursachten Fliehkräfte für eine sichere Halterung und
Mitnahme der Hülse
bei Rotation der Spindel ausreichen. Die Rückhalteelemente sichern die
Mitnahmekörper
gegen das Herausfallen aus der Ausnehmung. Ein begrenztes Spiel
des Mitnahmekörpers
relativ zum Rückhalteelement
beziehungsweise zur Spindel in Richtung seiner Rotationsachse bleibt
dabei bestehen. Ist das Rückhalteelement
derart ausgebildet, daß es
kraftschlüssig
in der Ausnehmung arretierbar ist, kann bei der Herstellung der
Ausnehmung auf das Einbringen von Hinterschneidungen verzichtet
werden. Das Einsetzen ist einfach durchzuführen. Die Demontage der Mitnahmekörper wird
nicht durch formschlüssige, das
Herausnehmen behindernde Halterungen erschwert.
Bilden Mitnahmekörper und Rückhalteelement eine vormontierbare
Baugruppe, wird sowohl für
die Vormontage von Rückhalteelement
und Mitnahmekörper
als auch für
das Einsetzen nur geringer Zeitaufwand benötigt. Auch zur Herstellung
der beiden Teile ist nur wenig Aufwand erforderlich.
Eine nicht lösbare Verbindung von Mitnahmekörper und
Rückhalteelement
kann als Nietverbindung ausgeführt
sein und läßt sich
so auf fertigungstechnisch einfache Weise herstellen.
Dient die Oberfläche der Ausnehmung als Führung des
Mitnahmekörpers,
kann das Rückhalteelement
vorzugsweise sehr einfach, zum Beispiel als Federscheibe, ausgeführt werden.
Der Fertigungsaufwand für
eine Führungsfunktion
des Rückhalteelements
kann entfallen.
Ein gemäß Anspruch 6 ausgebildeter
Mitnahmekörper
nutzt in Ausnehmungen, die als Sacklöcher ausgeführt sind, den vorhandenen Raum
vorteilhaft so aus, daß er
eine besonders große
Masse aufweist. Bei der Montage von Baugruppen, deren Rückhalteelemente
als Federscheibe ausgeführt sind,
wird das Einsetzen der Baugruppe erleichtert. Die konische Form
des Mitnahmekörpers
wölbt die Federscheibe
in für
die Montage gewünschter
Weise vor.
Eine Spindel, die gemäß Anspruch
7 ausgebildet ist, ermöglicht
eine stabile Dreipunkthalterung und Zentrierung in einer einzigen
Ebene mit der minimalen Anzahl von nur drei Mitnahmekörpern.
Bei einer Spindel gemäß Anspruch
8 ist das Einbringen von Durchgangsbohrungen fertigungstechnisch
besonders einfach. In jede Durchgangsbohrung können zwei Mitnahmekörper und
damit die doppelte Anzahl von Mitnahmekörpern gegenüber Sacklochbohrungen eingesetzt
werden. Die Gefahr von Unwuchten ist bei Durchgangsbohrungen gegenüber Sacklochbohrungen
deutlich kleiner. Eine Demontage der Mitnahmekörper wird erleichtert.
Ist die an das Hülseninnere anlegbare Kupplungsfläche des
Mitnahmekörpers
derart geformt, daß sie
der Rundung der Spindeloberfläche
angepaßt
ist, weist die Hülsenkupplung
keine Vertiefungen mehr auf, in denen sich Schmutz absetzen kann. Auf
Anfasungen der Bohrungen, wie sie bei Bohrungen ausgeführt sind,
in die Mitnahmekörper
mit kalottenförmiger
Kupplungsfläche
eingesetzt sind, kann hier verzichtet werden.
Sind der Mitnahmekörper und
das Rückhalteelement
so ausgebildet, daß sie
als Baugruppe lösbar
miteinander verbunden sind, wobei eine Trennung dann nicht möglich ist,
wenn diese Baugruppe in die Spindel eingebaut ist, wird der Zusammenbau zur
vormontierten Baugruppe vereinfacht. Nach dem Zusammenfügen kann
zum Beispiel ein formgebender Fertigungsschritt zum Zusammenhalten
der Baugruppe wie das Formen eines Nietkopfes, der für die oben
beschriebene Nietverbindung notwendig ist, entfallen. Der Haltekopf
kann zum Beispiel durch Verformung eines Bolzenendes oder durch
spanabhebende Bearbeitung vor dem Zusammenbau der Baugruppe gefertigt
werden. Die jeweils aus Mitnahmekörper und Rückhalteelement bestehende vormontierte
Baugruppe kann direkt nach dem Zusammenbau in die jeweilige dafür vorgesehene Ausnehmung der
Spindel eingesetzt werden. Der erforderliche Aufwand für die Montage
wird dadurch vermindert.
Nicht nur das Rückhalteelement, das gemäß Anspruch
11 ausgebildet ist, läßt sich
einfach herstellen, sondern auch der mit ihm zusammenwirkende Mitnahmekörper. Rückhalteelement
und Mitnahmekörper
lassen sich leicht zusammenfügen
und ebenso leicht nach erfolgtem Ausbau der Baugruppe wieder trennen.
Die Trennung kann zerstörungsfrei
vollzogen werden.
Ist das Rückhalteelement als Ring ausgebildet
und durch eine Klebeverbindung in der Ausnehmung arretiert, kann
auch hier die Ausnehmung bei der Herstellung als einfache Bohrung
ausgeführt
sein und auf das Einbringen von Hinterschneidungen verzichtet werden.
Ein Ring stellt eine besonders einfache und kostengünstige Ausführung des
Rückhalteelementes
dar. Unerwünschte
Deformationen des Rückhalteelementes,
die die Bewegung des Mitnahmekörpers
behindern können,
werden vermieden. Die Montage von Mitnahmekörper und Rückhalteelement ist leicht und
mit geringem Aufwand durchführbar.
Die erfindungsgemäße Spindel weist eine Hülsenkupplung
auf, die sich funktionssicher und verschmutzungsarm betreiben läßt. Die
Ausführung ist
kostengünstig
in der Herstellung und schnell und einfach zu montieren.
Die Erfindung wird anhand der Figuren
weiter erläutert.
Es zeigen:
1 eine
Teilansicht einer Spindel mit einer erfindungsgemäßen Hülsenkupplung,
die vier Mitnahmekörper
umfaßt,
und mit aufgesetzter Hülse, teilweise
geschnitten,
2 die
Ansicht I-I der Spindel der 1, teilweise
im Schnitt,
3 einen
Schnitt durch eine Spindel mit einer Hülsenkupplung, die drei Mitnahmekörper umfaßt, die
jeweils in einer Sacklochbohrung eingesetzt sind,
4 einen
Schnitt durch eine Spindel, entsprechend 3, wobei die Arretierung der Mitnahmekörper durch
Rückhalteelemente
erfolgt, die als Federscheiben ausgebildet sind,
5 einen
Schnitt durch eine Spindel, entsprechend 4, wobei die Kupplungsflächen der Mitnahmekörper der
Rundung der Spindeloberfläche angepaßt sind,
6 eine
perspektivische Darstellung des Rückhalteelements mit Bolzen
des Mitnahmekörpers der 5, teilweise im Schnitt,
7 eine
perspektivische Ansicht einer aus Mitnahmekörper und Rückhalteelement bestehenden
Baugruppe vor dem Einsetzen in die Spindel der 5,
8 eine
perspektivische Ansicht eines Mitnahmekörpers und eines Rückhalteelementes, die
lösbar
miteinander verbindbar sind,
9 eine
perspektivische Ansicht einer aus Mitnahmekörper und Rückhalteelement der 8 zusammengefügten Baugruppe
vor dem Einsetzen in die Spindel,
10 eine
Spindel in Teilansicht, bei der die Arretierung der Mitnahmekörper durch
ein Rückhalteelement
erfolgt, das als Ring ausgebildet ist, teilweise im Schnitt.
Auf die in 1 teilweise gezeigte Spindel 1 ist
eine Hülse 2 aufgesetzt,
die durch eine Hülsenkupplung
gehaltert wird. Die Hülsenkupplung
umfaßt als
Kupplungsknöpfe
ausgebildete Mitnahmekörper 3,
von denen jeweils zwei diametral in zwei rechtwinklig zueinander
angeordneten als Durchgangsbohrungen 4, 5 ausgebildeten
Ausnehmungen eingesetzt sind.
In 2 sind
der besseren Übersichtlichkeit wegen
die in der gestrichelt angedeuteten Durchgangsbohrung 4 eingesetzten
Mitnahmekörper 3 nicht
komplett eingezeichnet. Die Mitnahmekörper 3 werden jeweils
von Rückhalteelementen 6 gehaltert und
radial beweglich geführt.
Die Rückhalteelemente 6 sind
kraftschlüssig
mittels Preßsitz
in der Durchgangsbohrung 4, 5 arretiert. Die Mitnahmekörper 3 greifen
mit einem Bolzen 7 jeweils durch eine zentrisch angeordnete
runde Öffnung 8 der
Rückhalteelemente 6.
Das freie Ende der Bolzen 7 ist zu einem Haltekopf 9 in
Form eines Nietkopfes so ausgebildet, daß die Mitnahmekörper 3 und
die Rückhalteelemente 6 jeweils
unlösbar
miteinander verbunden sind. Mitnahmekörper 3 und Rückhalteelemente 6 sind
begrenzt zueinander bewegbar. Das Ausmaß der Bewegung ist abhängig von
der gewählten
Länge des zylindrischen
Teils des Bolzens 7.
Mitnahmekörper 3 und Rückhalteelemente 6 sind
vor dem Einbau jeweils als Baugruppe zusammengefügt. Sowohl die Mitnahmekörper 3 als
auch die Rückhalteelemente 6 sind
rotationssymmetrische Körper.
Der vor dem Zusammenfügen
zylindrische Bolzen 7 wird durch die Öffnung 8 der Rückhalteelemente 6 gesteckt
und das freie Ende des Bolzens 7 zu einem Haltekopf 9 in
Form eines Nietkopfes verformt. Mitnahmekörper 3 und Rückhalteelement 6 werden
dann als vormontierte Baugruppe in die Spindel 1 eingesetzt.
Damit sind sowohl die Vormontage als auch das Einsetzen einfach,
schnell und kostengünstig
durchführbar.
Die Rückhalteelemente 6 werden
so tief in die Durchgangsbohrungen 4, 5 eingeschoben,
daß ihr
nach außen
gerichteter Rand mit dem äußeren Rand
der Durchgangsbohrungen 4, 5 abschließt. Die
Durchgangsbohrungen 4, 5 weisen jeweils an beiden
Enden eine Anfasung 10 auf. Mit den Anfasungen 10 wird
die Bildung von winkligen Vertiefungen vermieden, in denen sich
Schmutz festsetzen kann. Der in der Darstellung der 1 links angeordnete Mitnahmekörper 3 nimmt
die gezeigte Position während
des Stillstandes der Spindel 1 ein. Der zylindrische Teil
des Mitnahmekörpers 3 schließt in dieser
Position mit dem äußeren Ende
des Rückhalteelements 6 ab.
Das nach außen
gerichtete Ende des Mitnahmekörpers 3,
das die Kupplungsfläche 12 bildet,
ist als Kalotte 11 geformt. Der in der Darstellung der 1 rechts angeordnete Mitnahmekörper 3 nimmt
die gezeigte Position während
der Rotation der Spindel 1 ein. Die durch die Kalotte 11 gebildete Kupplungsfläche 12 dieses
Mitnahmekörpers 3 liegt dabei
an der Innenseite der Hülse 2 kraftschlüssig an und überträgt die Rotationsbewegung
der Spindel 1 auf die Hülse 2.
Der zylindrische Teil des Mitnahmekörpers 3 ragt in dieser Position
etwas über
das äußere Ende
des Rückhalteelements 6 hinaus.
Die gezeigte Hülsenkupplung ist eine sogenannte
Vierpunkt-Fliehkraftkupplung.
Alle vier Baugruppen, die aus den Mitnahmekörpern 3 und den Rückhalteelementen 6 gebildet
werden, sind baugleich und lassen sich in Serienfertigung einfach
und kostengünstig
herstellen. Alle vier Mitnahmekörper 3 nehmen
bei Rotation der Spindel 1 die am Beispiel des in der Darstellung
der 1 rechts angeordneten
Mitnahmekörpers 3 gezeigte
Position ein. Bei Stillstand der Spindel 1 nehmen die Mitnahmekörper 3 die
am Beispiel des links angeordneten Mitnahmekörpers 3 dargestellte
Position oder eine zwischen den beiden dargestellten Positionen
liegende Position ein, jeweils abhängig davon, wie weit der einzelne Mitnahmekörper 3 beim
Doffen wieder in die Durchgangsbohrung 4, 5 eingeschoben
worden ist. Eine Verschmutzung des Inneren der Durchgangsbohrung 4, 5 wird
bei der erfindungsgemäßen Hülsenkupplung
verhindert. Die eingesetzte Baugruppe aus Mitnahmekörper 3 und
Rückhalteelement 6 dichtet
das Innere lückenlos
und zuverlässig
ab.
3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hülsenkupplung.
Es handelt sich um eine sogenannte Dreipunkt-Fliehkraftkupplung.
Bei dieser Hülsenkupplung
sind anstelle von vier jeweils baugleichen Mitnahmekörpern 3,
wie sie in dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 benötigt werden, nur noch drei
jeweils baugleiche Mitnahmekörper 27 für eine funktionsgerechte
Halterung und Zentrierung der Hülse 15 erforderlich.
Alle Mitnahmekörper 27 liegen
gemeinsam mit ihren Mittelachsen auf einer quer zur Mittelachse
der Spindel 13 verlaufenden Ebene. Der in 3 dargestellte Schnitt quer durch die
Spindel 13 liegt in dieser Ebene. Die Rückhalteelemente 14 sind
kürzer
als die in den 1 und 2 gezeigten Rückhalteelemente 6.
Die Rückhalteelemente 14 lassen
sich leichter in die Ausnehmungen einsetzen. Die Ausnehmungen werden durch
Sacklochbohrungen 16 gebildet. Die Sacklochbohrungen 16 werden
jeweils nur so tief eingebracht, daß sie sich nicht überschneiden
und eine dünne Trennwand 17 zwischen
den Sacklochbohrungen 16 bestehen bleibt. Die Trennwand 17 ist
in der Darstellung der 3 sternförmig ausgebildet.
Die Bohrungen 16 bilden die Führung für die Mitnahmekörper 27.
Die Spindel 13 weist wie die Durchgangsbohrungen 4, 5 der
Spindel 1 Anfasungen am Rand der Sacklochbohrungen 16 auf,
die in der Darstellung der 3 aber
nicht erkennbar sind. Die Kupplungsfläche der Mitnahmekörper 27 ist
als Kalotte 18 ausgebildet. In der dargestellten Position
liegen die Mitnahmekörper 27 an
der Innenwand der Hülse 15 an.
Diese Position wird eingenommen, wenn die Spindel 13 rotiert.
4 zeigt
die Spindel 13 mit einer Hülsenkupplung, die drei jeweils
baugleiche Mitnahmekörper 19 umfaßt. Der
Mitnahmekörper 19 ist
durch die Innenfläche
der Sacklochbohrung 16 an seinem Außenumfang geführt und
mit einem als Federscheibe ausgeführten Rückhalteelement 20 arretiert.
Das dem Rückhalteelement 20 zugewandte
Ende des Mitnahmekörpers 19 ist
konisch ausgebildet. Durch die konische Form wird beim Einsetzen
der aus Mitnahmekörper 19 und
Federscheibe 20 gebildeten Baugruppe die Federscheibe 20 einbaugerecht
vorgewölbt.
Die Mitnahmekörper 19 sind in der 4 in der Position gezeigt,
in der sie sich, in die Spindel 13 eingedrückt, in
der inneren Endstellung befinden. Bei Rotation der Spindel 13 bewegen
sich die Mitnahmekörper 19 in
radialer Richtung nach außen,
bis sie an der Innenwand der Hülse 15 anliegen
und diese mitnehmen. Die Ausbildung des Mitnahmekörpers 19 führt zu einer
relativ großen
Masse. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Größe der an die Hülse 15 angreifenden
Kraft aus.
5 zeigt
einen Querschnitt durch die Spindel 26, in die die drei
jeweils baugleichen Mitnahmekörper 21 eingesetzt
sind. Der Mitnahmekörper 21 ist
mit einem ebenfalls als Federscheibe ausgebildeten Rückhalteelement 22 verbunden.
Abweichend vom Mitnahmekörper 19 (4), dessen Kupplungsfläche als
Kalotte ausgebildet ist, ist die Kupplungsfläche 25 des Mitnahmekörpers 21 zylindrisch
geformt, so daß sie
der Rundung der Spindeloberfläche angepaßt ist.
Das Rückhalteelement 22 weist
keine kreisrunde, sondern eine schlitzförmige Öffnung 23 auf, wie
dies in 6 deutlich erkennbar
ist. Der Bolzen 24 ist an zwei Seiten, wie dargestellt,
abgeflacht. Auf diese Weise wird der Mitnahmekörper 21 stets drehfest
gehaltert und ermöglicht
mit seiner Kupplungsfläche 25 eine
optimale Anlage an eine mitzunehmende Hülse.
7 zeigt
den Mitnahmekörper 21 und
das Rückhalteelement 22 als
Baugruppe vor dem Einbau in die Spindel 26. Die Zylinderform
der Kupplungsfläche 25 ist
in der perspektivischen Darstellung deutlich erkennbar.
8 zeigt
einen Mitnahmekörper 28 und ein
Rückhalteelement 29.
Der Mitnahmekörper 28 weist
einen Bolzen 30 und einen Haltekopf 31 auf. In das
Rückhalteelement 29 sind
zwei sich überschneidende,
unterschiedlich große
Bohrungen 32, 33 eingebracht, die gemeinsam eine Öffnung 34 bilden.
Die Mittellinie 35 der größeren Bohrung 32 verläuft versetzt
und parallel zur Rotationsachse 36 des Rückhalteelementes 29.
Die Mittellinie der zweiten kleineren Bohrung 33 fällt mit
der Rotationsachse 36 des Rückhalteelementes 29 zusammen.
Der Durchmesser der Bohrung 32 ist etwas größer als
der Durchmesser des Haltekopfes 31, während der Durchmesser der Bohrung 33 kleiner
als der Durchmesser des Haltekopfes 31, aber größer als
der Durchmesser des Bolzens 30 ist. Für den Zusammenbau von Mitnahmekörper 28 und
Rückhalteelement 29 zu
einer vormontierten Baugruppe wird die Rotationsachse 37 des
Mitnahmekörpers 28 mit
der Mittellinie 35 der Bohrung 32 zur Deckung
gebracht, wie es 9 zeigt.
In dieser Lage verhindert der Haltekopf 31 ein Trennen
von Mitnahmekörper 28 und
Rückhalteelement 29,
da sein Durchmesser größer ist
als der Durchmesser der Bohrung 33, und erlaubt lediglich ein
begrenztes Spiel in axialer Richtung zwischen Mitnahmekörper 28 und
Rückhalteelement 29.
Die in 9 dargestellte
Baugruppe aus Mitnahmekörper 28 und
Rückhalteelement 29 wird
mit dem Haltekopf 31 beziehungsweise dem Rückhalteelement 29 voran
in eine dafür
vorgesehene Ausnehmung der Spindel 1, 13, 26 eingeführt. Mitnahmekörper 28 und Rückhalteelement 29 können zum
Beispiel in der in 1 oder
in der in 3 gezeigten
Weise in die Ausnehmungen der Spindel 1, 13, 26 eingesetzt
werden und eine Dreipunkt-Fliehkraftkupplung
oder alternativ eine Vierpunkt-Fliehkraftkupplung
bilden. Das Rückhalteelement 29 wird
in der Ausnehmung fixiert, wobei der Mitnahmekörper 28 in axialer
Richtung der Ausnehmung begrenzt beweglich bleibt. Ebenso einfach
und schnell wie der Zusammenbau läßt sich die Trennung von Mitnahmekörper 28 und Rückhalteelement 29 vollziehen,
wenn die Baugruppe wieder ausgebaut ist. Zumindest der Mitnahmekörper 28 kann
nach Ausbau und Trennung von Mitnahmekörper 28 und Rückhalteelement 29 wiederverwendet
werden.
10 zeigt
eine weitere alternative Ausführung
der Erfindung. Die Spindel 38 weist Ausnehmungen auf, von
denen aus Vereinfachungsgründen in
der 10 nur eine Ausnehmung
dargestellt ist. Die Ausnehmung ist als einfache Sacklochbohrung 39 ausgeführt. Der
Mitnahmekörper 40 wird
durch einen als Ring ausgebildeten Rückhalteelement 41 gehalten,
der seinerseits mit der Oberfläche
der Sacklochbohrung 39 durch einen Kleber 42 fest
verbunden ist. Zur Montage wird der Ring 41 auf den Mitnahmekörper 40 geschoben,
der Kleber 42 aufgebracht und die aus Ring 41 und
Mitnahmekörper 40 gebildete
Baugruppe in die Ausnehmung eingebracht. Auf diese Weise ist eine
einfache Montage mit geringem Aufwand möglich.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Die Ausbildung als erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung
schließt zum
Beispiel nicht aus, daß eine
Schraubenfeder derart in der Ausnehmung angeordnet werden kann, daß auch bei
Stillstand der Spindel eine radial nach außen gerichtete Kraft auf den
Mitnahmekörper
und damit eine Halterung und eine vorläufige Zentrierung der Hülse bereits
im Stillstand der Spindel bewirkt wird.