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Die
Erfindung betrifft ein Spannmittel zum dreh- und schubfesten Verbinden
eines im wesentlichen zylindrischen oder gegebenenfalls hohlzylindrischen
Bauteils (Welle) mit einem im wesentlichen hohlzylindrischen Bauteil
(Nabe), wobei das Spannmittel aus mindestens einem Spannelement
besteht, das auf seiner Außenumfangsfläche oder/und
auf seiner Innenumfangsfläche
mit einem von der reinen Kreisform abweichenden Keilprofil versehen
ist und wobei die diesem Keilprofil zugeordnete Fläche eines der
Bauteile bzw. beider Bauteile mit einem komplementären Keilprofil
versehen ist, das durch Verdrehen von Spannelement und Bauteil bzw.
Bauteilen in Reibschluß gebracht
werden kann bzw. können.
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Eine
derartige Welle/Nabe-Verbindung ist aus der
DE 42 09 153 A1 bekannt.
Die Keilprofile sind an der axialen Sitzfläche zwischen Welle und Nabe, d.h.
in der Bohrung der Nabe und auf dem Umfang der Welle angeordnet.
Hierbei wird der Kraftschluß zwischen
den Keilprofilen durch Verdrehen von Welle und Nabe relativ zueinander
erreicht. Wenn
- – die relative Winkelstellung
von Nabe und Welle beim Erreichen des angestrebten Kraftschlusses beliebig
ist oder
- – die
Höhe des
bei einer angestrebten Winkelstellung zwischen Welle und Nabe erreichten
Kraftschlusses für
die Funktion der Verbindung nicht ausschlaggebend ist oder
- – die
Steigung der Keilprofile so flach gewählt werden kann, daß ein angestrebter
Kraftschluß bei
allen angestrebten Winkelstellungen erreichbar ist,
kann
diese Ausführungsform
befriedigen.
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Es
gibt aber Fälle,
in denen
- – Welle
und Nabe nicht gegeneinander verdreht werden können, um den angestrebten Kraftschluß zwischen
den Keilprofilen zu erreichen,
- – eine
bestimmte Winkelstellung zwischen Welle und Nabe eingehalten und
dennoch ein bestimmter Kraftschluß erreicht werden soll,
- – eine
zylindrische Sitzfläche
zwischen Welle und Nabe gegeben sein soll oder
- – eine
Nabe an beliebiger Stelle mit einer im Vergleich zur Nabe sehr langen
Welle verbunden werden soll.
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Diese
Anforderungsprofile können
mit der bekannten Ausführungsform
nicht erfüllt
werden.
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Die
DE 196 51 604 C1 schlägt eine
Spannanordnung vor, bei der zwischen den zylindrisch ausgeführten Außen- bzw.
Innenumfangsflächen
einer Welle und einer Nabe vier Spannbacken in Form gekrümmter Keile
angeordnet sind. Durch gegenläufiges
Verschieben der Keile in Umfangsrichtung kann diese Spannanordnung
aufgeweitet werden und verspannen dadurch Welle und Nabe gegeneinander, ohne
dass Welle und Nabe gegeneinander verdreht werden müssten. Es
sind jedoch vier Spannelemente erforderlich.
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Auch
in der
DE 39 00 797
A1 ist ein Spannmittel mit zwei Spannelementen vorgesehen.
Auch hier ist jedoch wie bei der vorher erwähnten Druckschrift der Reibschluss
zwischen den zylindrischen Außenflächen des
Spannmittels und den zylindrischen Außen- bzw. Innenflächen von
Welle und Nabe begrenzt und in vielen Fällen nicht ausreichend oder
sicher genug.
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Um
hier eine Verbesserung zu erreichen, wird vorgeschlagen,
zwischen
einem Spannelement und einem der Bauteile Welle oder Nabe oder
außer zwischen
zwei Spannelementen auch zwischen mindestens einem von diesen und
einem
der Bauteile Welle und/oder Nabe
Keilprofil vorzusehen. Auf
diese Weise wird an einer weiteren, bisher zylindrischen Umfangsflächenpaarung
der Welle/Nabe-Verbindung der wesentlich höhere Reibschluss zwischen Keilflächenpaarungen
erreicht.
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Die
Welle/Nabe-Verbindung weist also neben Welle und Nabe mindestens
ein weiteres Element, ein Spannelement auf, an dem mindestens ein Keilprofil
angeordnet ist, während
das jeweils komplementäre
Keilprofil an Welle oder Nabe oder an einem weiteren Spannelement
angeordnet ist. Auf diese Weise kann durch Verdrehen des einen oder
beider Spannelemente der Reibschluß der Keilprofile herbeigeführt werden,
ohne daß Welle
und Nabe zueinander verdreht werden müßten.
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Wenn
nur ein Spannelement verwendet wird, ist das zum Keilprofil des
Spannelementes komplementäre
Keilprofil auf der Welle oder auf der Innenfläche der Nabe angeordnet. Wenn
zwei ineinander angeordnete Spannelemente verwendet werden, können die
komplementären
Keilprofile auf den einander zugekehrten Flächen der Spannelemente oder/und auf
den Spannelementen und den ihnen zugewandten Flächen von Welle und/oder Nabe
sitzen.
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In
den Figuren der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigen
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1 und 2 das
Prinzip der Keilprofile in Fügestellung
(1) und im Kraftschluß (2);
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3 eine
erste Ausführungsform
mit einem in der Welle angeordneten Spannelement rein schematisch
im Querschnitt;
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4 den
Längsschnitt
durch den Gegenstand der 3;
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5 ein
Anwendungsfall für
den Gegenstand der 3 und 4 in Ansicht;
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6 eine
zweite Ausführungsform
in Darstellung wie in 3;
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7 den
Längsschnitt
durch den Gegenstand der 6;
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8 ein
Anwendungsbeispiel der Ausführungsform
der 6 und 7 auf ein Türschloß mit Klinken;
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9 und 10 eine
weitere Ausführungsform
in Darstellung wie in 3 bzw. 4;
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11 eine
verdeutlichende Darstellung der 10;
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12 bis 19 drei
weitere Ausführungsformen
in Darstellung jeweils wie in 3 bzw. 4;
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20 eine
Ausführungsform
mit gesonderten Keilen in perspektivischer Darstellung;
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21 eine
Einrichtung zum Verspannen zweier Spannelemente gegeneinander in
Ansicht;
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22 eine
weitere Einrichtung zum Verspannen zweier Spannelemente gegeneinander
in Ansicht;
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23 bis 26 verschiedene
Ausführungsformen
von Spanngliedern in Stirnansicht;
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27 bis 31 rein
schematische Abwicklungen geschlitzter Spannelemente zur Verdeutlichung
der Schlitzanordnung;
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32 schwenkbar
gelagerte Keile eines Spannelementes in Darstellung wie in den 27 bis 31;
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33 den
Schritt durch den Gegenstand der 32 in
Ebene I-I dieser Figur.
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Ein
wesentliches Konstruktionselement der vorliegenden Erfindung sind
die Keilprofile, deren Ausbildung und Funktionsweise daher zunächst beschrieben
werden soll.
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Wie
aus den 1 und 2 erkennbar, weist
das Keilprofil auf der Außenfläche eines
Wellenteils 1 zwei um jeweils 180° gegeneinander versetzte (Wellen-)Keile 2 auf,
deren Rückenflächen 3 aus
einer gedachten Zylinderfläche 4 entgegen
dem Uhrzeigersinn bis zu einem Scheitel 5 ansteigen und dann
wieder steil auf die Zylinderfläche
abfallen. Entsprechend weist das Keilprofil auf der Innenfläche eines
dem Wellenteil 1 zugeordneten Nabenteils 6 zwei
um jeweils 180° gegeneinander
versetzte (Naben-)Keile 7 auf, deren Rückenflächen 8 aus einer gedachten
Zylinderfläche 9 im
Uhrzeigersinne nach innen bis zu einem Scheitel 10 ansteigen
und dann auch wieder steil auf die Zylinderfläche abfallen.
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In
der in 1 dargestellten Fügestellung weisen die Rückenflächen 3 bzw. 8 der
Keile 2 und 7 einen Fügespalt 11 auf, mittels
dessen Wellenteil 1 und Nabenteil 6 ineinandergesteckt
werden können. Beim
Verdrehen des Wellenteils 1 im Uhrzeigersinn nähern sich
die Rückenflächen 3 und 8 der
Keile 2 und 7 aneinander an bis sie sich berühren. Beim
weiteren Verdrehen erhöht
sich dann die Flächenpressung
zwischen den Rückenflächen 3 und 8 bis
zum Reibschluß und
Festsitz. Durch Zurückdrehen
kann dieser Festsitz auch wieder gelöst werden.
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Es
versteht sich, daß in
den 1 und 2 die Höhen der Keile 2 und 7 und
der Fügespalt 11 der Deutlichkeit
halber stark überhöht dargestellt
sind. Der Anstieg der Rückenflächen 3, 8 der
Keile 2, 7 beträgt in der Regel zwischen 1:50
und 1:100, der Fügespalt 11 ist
so bemessen, daß nach
einer Drehung um einen geringen Winkel von bspw. 3° bis 5° die Hemmwirkung
eintritt. Er liegt im 100stel-mm-Bereich.
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Es
versteht sich auch, daß nur
ein oder mehr als zwei Keile in gleichem gegenseitigem Abstand um
den Umfang von Welle bzw. Nabe verteilt sein können. So haben bspw. drei Keile
den Vorteil, die Bauteile gegenseitig zu zentrieren.
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Die 3 und 4 zeigen
eine erste Ausführungsform
der Erfindung mit einer Welle 12 und einer Nabe 13.
Welle 12 und Nabe 13 haben nichts mit dem Wellenteil 1 und
dem Nabenteil 6 der 1 zu tun,
diese dienten dort nur der Erklärung
der Funktion der Keilprofile. Wie erkennbar, ist in der mit einer Sackbohrung 14 versehenen
Welle 12 ein bolzenförmiges
Spannelement 15 angeordnet, während die Nabe 13 direkt
auf der Welle sitzt. Die aufeinander abgestimmten und zusammenwirkenden,
komplementären
Keilprofile 16, die hier und auch in den weiteren Figuren
der Einfachheit halber nur als strichpunktierte dicke Linie dargestellt
sind, sind auf dem Umfang des Spannelementes 15 und in
der Sackbohrung 14 der Welle 12 angebracht.
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Zum
Befestigen der Nabe 13 auf der Welle 12 in der
vorgesehenen Winkelposition zwischen Welle und Nabe wird – nachdem
diese Position eingestellt worden ist – das Spannelement 15 an
dem an ihm angebrachten Sechskant 17 in dem Sinne verdreht,
daß der
Fügespalt 11 geschlossen
wird und die Rückenflächen der
Keile der Keilprofile 16 unter zunehmendem Reibschluß aneinander
aufgleiten. Dabei wird die Welle 12 im dem vom Spannelement 15 beaufschlagten
Bereich aufgeweitet und dadurch Preßsitz zwischen Welle und Nabe
erreicht. Um das Aufweiten der Welle 12 zu erleichtern,
kann sie im Bereich der Sackbohrung 14 einen Schlitz 18 oder auch
deren mehrere aufweisen.
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5 zeigt
einen Anwendungsfall für
diese Ausführungsform:
Auf dem Ende der Welle 12 ist die Nabe 13 befestigt,
die einen Schwenkarm 19 trägt, an dessen endständigem Lagerbolzen 20 ein
hier nicht mehr dargestellter Schubarm angelenkt sei. Um den Schubbereich
dieses Schubarmes bei durch den Schwenkwinkel der Welle 12 gegebenem
Hub einzustellen, wird die Nabe 13 bei gelöstem Spannelement 15 in
die zutreffende Stellung gedreht und diese Stellung durch Drehen
des Spannelementes fixiert.
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In
der Ausführungsform
der 6 und 7 sitzt ein büchsenartiges
Spannelement 21 zwischen Welle 12 und Nabe 13.
Die aufeinander abgestimmten Keilprofile 16 sind hier auf
dem Umfang der Welle 12 und in der Bohrung des Spannelementes 21 angeordnet.
Das Spannelement 21 weist einen Bund 22 auf, auf
dem eine Schlüsselfläche 23 angeordnet
ist, an der das Spannelement mittels eines passenden Werkzeuges
verdreht werden kann.
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Zum
Befestigen der Nabe 13 auf der Welle 12 in der
vorgesehenen Winkelposition zwischen Welle und Nabe werden die beiden
Bauteile in die entsprechende Position gebracht und dort festgehalten.
Dann wird das Spannelement 21 mittels eines an der Schlüsselfläche 23 angesetzten
Werkzeuges verdreht, das Fügespiel
aufgehoben und durch Aufgleiten der Rückenflächen der Keile des Keilprofils 16 das
Spannelement aufgeweitet. Dabei legt es sich gleitend an die Bohrung
in der Nabe 13 an bis der angestrebte Festsitz erreicht
ist. Auch hier kann das Spannelement 21 einen Schlitz 18 aufweisen,
der sein Aufweiten erleichtert. Es versteht sich, daß das die
Keilprofilpaarung 16 auch zwischen Spannelement 21 und
Nabe 13 angeordnet sein kann.
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8 zeigt
ein Beispiel für
die Anwendung der Ausführungsform
der 6/7 auf ein Türschloß 24 mit Klinken 25 und 26.
Im Türblatt 27 befindet
sich das Türschloß 24,
das durch die hier die Welle bildende Achse 28 der in der
Darstellung linken Klinke 25 mit einem Vierkant 29 durchsetzt
wird. Die Achse 28 ist in Lagerschilden 30 beidseits
des Türblattes 27 drehbar
gelagert. Auf dem rechten Ende der Achse 28 sitzt das Spannelement 21 mit
außen liegendem
Keilprofil 16, das komplementäre Keilprofil ist in der Bohrung
der rechte Klinke 26 angebracht.
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Die
Lage der linken Klinke 25 ist durch den Vierkant 29 und
die Funktionsweise des Türschlosses 24 bestimmt.
Um die rechte Klinke 26 in der vorgesehenen Stellung auf
der Achse 28 zu befestigen, wird sie in diese Stellung
gebracht und das Spannelement 21 an der Schlüsselfläche 23 bis
zum Festsitz der Klinke verdreht.
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Der
Schlitz 18 zum leichteren Aufweiten des Spannelementes 21 kann
bei Anwendungsfällen,
in denen die Bauteile sehr schnell umlaufen, zu Unwuchten führen. Um
dies zu vermeiden, kann ein Spannelement 31 wie in den 9 bis 11 dargestellt
sowohl innen als auch außen
Keilprofil 16 und 16' aufweisen. Entsprechend sind sowohl
Welle 12 als auch Nabe 13 mit Keilprofil 16 bzw. 16' versehen. Die
beiden Keilprofilpaarungen 16, 16' sind vorzugsweise so ausgebildet,
daß die
Keile in beiden Keilprofilen in der gleichen Umfangsrichtung ansteigen,
also bspw. wie aus 11 erkennbar, entgegen dem Uhrzeigersinn.
Die Steigung der Rückenflächen der
Keile 4, 8 sind auch hier der Deutlichkeit halber
wesentlich überhöht dargestellt.
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Wenn
dann zum Befestigen der Bauteile 12, 13 das Spannelement 31 im
Uhrzeigersinn verdreht wird, gleiten die Rückenflächen der Keile der beiden Keilprofile 16, 16' aneinander
auf und verspannen Welle und Nabe miteinander. Es versteht sich,
daß in diesem
Falle die beiden Keilprofile vorzugsweise nicht nur im Steigungssinn
ihrer Keile, sondern auch in deren Anzahl und in deren Steigung übereinstimmen.
Da in diesem Falle vorteilhafterweise kein Aufweiten oder Einengen
des Spannelementes 31 erfolgt, erübrigt sich eine Schlitzung
desselben.
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In
vielen Fällen
ist der Einsatz zweier, ineinander gelagerter Spannelemente von
Vorteil. So können
bspw. in der in den 12 und 13 dargestellten
Ausführungsform
Wellen 12 und Naben 13 verwendet werden, die keine
Keilprofile aufzuweisen brauchen. Keilprofile 16 weisen
allein die aneinander anliegenden Flächen der beiden Spannelemente 32 und 33 auf.
Beim Verdrehen der beiden Spannelemente an ihren Schlüsselflächen 23, 23' gegeneinander
weitet sich das äußere Spannelement 33 auf
und engt sich das innere Spannelement 32 ein – gegebenenfalls
jeweils unterstützt
durch Schlitze 18 und 18' – wodurch die Spannelemente
mit ihren zylindrischen Innen- bzw. Außenflächen an die Welle 12 bzw.
an die in diesem Ausführungsbeispiel
als Zahnrad ausgebildete Nabe 13 angepreßt werden
und den Festsitz herbeiführen.
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Insbesondere
in Fällen,
in denen bspw. infolge beschränkten
Bauraumes die Länge
der Nabe begrenzt ist und der angestrebte Reibschluß an den
zylindrischen Flächen
daher nicht sicher erreichbar ist, kann gemäß den 14 und 15 auch
zwischen dem äußeren Spannelement 33 und
der in diesem Ausführungsbeispiel
als Nocken ausgebildeten Nabe 13 Keilprofil 16' angeordnet
werden. Dieses Keilprofil verhindert dann durch den zunehmenden
Reibschluß seiner
aneinander aufgleitenden Keil-Rückenflächen ein
Gleiten des Nockens 13 auf dem äußeren Spannelement 33.
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In
manchen Fällen
ist auch eine Ausführungsform
gemäß den 16 und 17 von
Vorteil, bei der zwischen der Welle 12 und dem auf ihm aufliegenden
inneren Spannelement 32 sowie zwischen der in diesem Ausführungsbeispiel
als Rollenketten-Doppelzahnrad ausgebildeten Nabe 13 und dem
in ihm anliegenden äußeren Spannelement 33 Keilprofile 16, 16' angebracht
sind, während
die Anlageflächen
der Spannelemente aneinander glatt, d.h. zylindrisch ausgeführt sind.
Schlitze 18, 18' in den
beiden Spannelementen 32, 33 erleichtern auch in
diesem Falle das Aufweiten bzw. Einengen der Spannelemente.
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Die
Verwendung zweier, ineinander angeordneter Spannelemente mit einander
zugewandten Keilprofilen ist auch dann von Vorteil, wenn in Abweichung
von der der Erfindung gestellten Aufgabe ein gegenseitiges Verdrehen
von Welle und Nabe zum Erreichen des Festsitzes zulässig ist.
Hierbei können wie
aus den 18 und 19 erkennbar,
die beiden Spannelemente 32, 33 mittels Nut und
Feder 34, 35 drehfest mit Welle 12 bzw.
Nabe 13 verbunden sein. Der Festsitz wird hier durch Verdrehen
von Welle und Nabe erreicht, wobei die Spannelemente zum Reibschluß ihrer
Keile mit verdreht werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil,
daß auf
Welle 12 und Nabe 13 keine Keilprofile angebracht
werden müssen
und daß sich
Schlüsselflächen an
den Spannelementen erübrigen.
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Die 20 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der – im
dargestellten Fall: drei – gesonderte
Keile 36, 37 und 38 eingesetzt werden.
Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, daß die
Keilprofile nicht in die Welle, die Nabe und/oder die Spannelemente
eingearbeitet werden müssen,
was in aller Regel nur durch Schleifen erfolgen kann. Vielmehr können die Keile
bspw. als Profil stranggepreßt
werden.
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Die
Welle 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel glatt, zylindrisch
ausgeführt,
die Nabe 13 weist auf ihrer Innenfläche 3fach-Keilprofil auf. Auf der
Welle 12 ist ein Keile-Käfig 39 drehbar und
axial verschiebbar, der aus einem Ring 40 besteht, auf dessen
Umfang eine Schlüsselfläche bspw.
in Form eines Sechskants 41 angebracht sein kann. Von diesem
Ring 40 gehen um jeweils 120° versetzt drei Arme 42 aus,
zwischen die die Keile 36, 37, 38, die hier
etwas abgehoben dargestellt sind, eingelegt werden. Dann wird der
Keilekäfig 39 mit
den eingelegten Keilen in einer Winkelstellung in die Nabe 13 geschoben,
in der zwischen den Rückenflächen der Keile
und dem Keilprofil in der Nabe der erforderliche Fügespalt
gegeben ist. Dann wird der Keilkäfig 39 mittels
eines an seinem Sechskant 41 angreifenden Werkzeugs im
Uhrzeigersinn verdreht, wobei die Arme 42 die Keile 36, 37, 38 unter
die Keile des Keilprofils in der Nabe 13 schieben und dadurch
den Reibschluß zwischen
den Rückenflächen der
Keile herbeiführen.
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Bei
Wellen 12 und Naben 13 mit größeren Durchmessern von bspw.
50 mm und mehr sind zum Aufbau des angestrebten Reibschlusses erhebliche Momente
zum Verdrehen der Spann-elemente erforderlich, die mit an deren
Schlüsselflächen angreifenden
Werkzeugen nicht oder nur sehr schwer aufzubringen sind. Um auch
in diesen Fällen
die erforderlichen Momente zu erreichen, ist gemäß 21 vorgesehen,
die beiden gegeneinander zu verdrehenden Spannelemente 32, 33 mit
Flanschen 43, 44 zu versehen, die wechselweise
ausgespart sind und mit ihren Aussparungen ineinander greifen: Das
innere Spannelement 32 weist die Flanschabschnitte 431 und 432 auf,
das äußere Spannelement
die Flanschabschnitte 441 und 442. Durch Aussparungen 45 sind
in den Flanschabschnitten 431 und 432 Stege 46 gebildet.
In einem Gewinde im Steg 46 des Flanschabschnittes 431 des
inneren Spannelementes 32 ist eine Schraube 47 geführt, die
sich an der Stirnfläche
des benachbarten Flanschabschnittes 441 des äußeren Spannelementes 33 abstützt.
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Zum
Verdrehen der Spannelemente 32, 33 gegeneinander
wird die Schraube 47 eingedreht.
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Um
den Reibschluß bei
Bedarf auch wieder lösen
zu können,
ist im anderen Flanschabschnitt 432 des inneren Spannelementes 32 eine
Schraube 48 geführt,
die in ein Gewinde des benachbarten Flanschabschnittes 442 des äußeren Spannelementes 33 eingreift.
Beim Drehen der Schraube 48 werden die beiden Spannelemente 32, 33 im
entgegengesetzten Sinne gegeneinander verdreht wie durch die Schraube 47.
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Es
versteht sich, daß entsprechende Schrauben
auch in den anderen Lücken
zwischen den Flanschabschnitten angeordnet werden können oder
daß die
Flansche in mehr als je zwei Flanschabschnitte aufgeteilt und demgemäß auch mehr
als vier Schrauben eingesetzt werden können, um noch höhere Momente
aufbringen zu können.
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22 zeigt
eine andere Lösung
zum Aufbringen hoher Momente zum gegenseitigen Verdrehen zweier
Spannelemente: Die beiden Spannelemente 32, 33 sind
mit je zwei, diametral gegenüberliegenden
und in Fügestellung
der Spannelemente gegeneinander versetzt stehenden Laschen 49 versehen.
An diesen Laschen 49 sind Gewindestifte 50 angelenkt,
deren Gewinde jeweils entgegengesetzten Steigungssinn aufweisen
und in außen
Sechskant aufweisende Gewindemuffen 51 eingreifen.
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Wie
ohne weiteres erkennbar, werden beim Verdrehen der Gewindemuffen 51 jeweils
die beiden Laschen 49, in die die Gewindestifte 50 der
Gewindemuffe eingreifen und die jeweils einem der Spannelemente 32, 33 zugeordnet
sind, voneinander entfernt oder angenähert und demgemäß die beiden
Spannelemente gegeneinander verdreht. Diese Vorrichtung kann sowohl
zum Herstellen wie auch zum Aufheben des Reibschlusses der Keilprofile 16 zwischen
den beiden Spannelementen 32, 33 benutzt werden.
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Um
den erforderlichen Reibungsschluß zwischen aneinander anliegenden
zylindrischen Flächen
der Spannelemente und der Welle bzw. der Nabe zu erreichen, müssen sich
die Spannelemente ausdehnen oder einengen können. Wenn die Toleranzen zwischen
diesen zylindrischen Flächen
sehr eng gewählt
werden können,
genügt
hierfür
in manchen Fällen
die elastische oder plastische Verformung der Spannelemente beim
Aneinander-Aufgleiten der Rückenflächen der
Keile der Keilprofile.
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In
den meisten Fällen
ist es jedoch zweckmäßig, die
Spannelemente mit Schlitzen zu versehen, die dieses Aufweiten oder
Einengen erleichtern und damit kein so hohes Moment zum Verdrehen
der Spannelemente erfordern. Für
die Ausführung
und Anordnung dieser Schlitze ist eine Reihe von Möglichkeiten
gegeben.
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Im
einfachsten Falle kann ein Spannelement 21 gemäß 23 einen über seine
axiale Länge durchgehenden
Schlitz 18 aufweisen. Solche Schlitze ermöglichen
ein Vergrößern des
Umfangs des Spannelements und damit auch ein radiales Aufweiten.
Dabei kann nur ein Schlitz angeordnet sein, da das Spannelement
ansonsten in zwei Teile zerfallen würde. Das dargestellte Spannelement 14 weist
das Keilprofil 16 auf seiner Außenfläche auf, es muß sich daher
beim Aufbauen des Reibschlusses verengen können. Der Schlitz 18 muß demgemäß so breit
sein, daß er
dieses Einengen ermöglicht.
Da dieser eine Schlitz nicht ausgewuchtet werden und daher bei umlaufender
Verbindung bei hohen Drehzahlen zu Unwucht führen kann, sollte er nicht
breiter sein als erforderlich. Wie breit der Schlitz 18 sein
muß, läßt sich aus
den Parametern des Spannelementes wie insbesondere der Steigung
seiner Keile ermitteln.
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Die 23 zeigt
auch eine weitere Möglichkeit,
am Spannelement 21 anzugreifen, um es zu verdrehen. In
einem Bund 52 am Spannelement sind radiale Bohrungen 53 eingebracht,
in die ein Zapfen 54 eines Werkzeuges 55 eingreifen
kann.
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Wenn
das Keilprofil 16 gemäß 24 auf der
Innenfläche
eines Spannelementes 21 angeordnet ist und sich das Spannelement
demgemäß beim Aufbau
des Reibschlusses aufweitet, bietet sich die Möglichkeit, den Schlitz 18 durch
Sprengen des rohrförmigen
Spannelementes zu bilden. In diesem Falle bleibt der Schlitz so
eng wie möglich.
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Insbesondere
Spannelemente mit großer Wanddicke
wie in 25 gezeigt, die zum Überbrücken großer Durchmesserunterschiede
zwischen Welle und Nabe erforderlich sein können, setzen dem Aufweiten
oder Einengen hohen Widerstand entgegen und erfordern dafür hohes
Moment. Dem kann dadurch entgegengewirkt werden, daß in dem dem
Schlitz 18 gegenüberliegenden
Bereich des Spannelements eine achsparallele Nut 56 angeordnet
wird. Diese Nut 56 kann zugleich dazu benutzt werden, die
durch den Schlitz 18 verursachte Unwucht des Spannelementes 21 zumindest
annähernd auszugleichen,
indem Tiefe und/oder Breite dieser Nut 56 entsprechend
gewählt
wird.
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An
dem Spannelement 21 der 25 ist
zudem die Möglichkeit
dargestellt, das Spannelement mittels eines nicht gezeichneten Werkzeuges
zu verdrehen, das mit zwei Stiften in Bohrungen 57 und 58 in
der Stirnfläche
des Spannelementes eingreift. Bei Anordnung der einen Bohrung 57 in
der Nähe
des Schlitzes 18 und der anderen Bohrung 58 diametral gegenüber bleibt
die Möglichkeit
des Spannelementes, sich aufzuweiten, erhalten.
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Im
Blick auf das Problem der Unwucht sind mehrere, in gleichen gegenseitigen
Abständen
angeordnete Schlitze vorteilhaft, die sich nicht aber die ganze
achsiale Länge
eines Spannelementes erstrecken und daher seitlich der Schlitze
einen geschlossenen Ring frei lassen. Solche Schlitze ermöglichen ein
radiales Aufweiten eines Spannelementes. Die 26 bis 31 zeigen
solche Schlitzanordnungen und zwar in den 27 bis 31 als
Abwicklungen der Spannelemente – die
strichpunktierten Linien links und rechts stellen die Schnittlinie
dar, an der die Streifen als zu geschlossenen, hülsenförmigen Spannelementen verbunden
zu denken sind.
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In
der einfachsten Ausführungsform
der 26 und 27 erstrecken
sich die Schlitze 18 von der einen Stirnseite 59 des
Spannelementes 21 bis kurz vor dessen andere Stirnseite 60,
so daß an dieser
Stirnseite ein durchgehender Ring 61 verbleibt, an dem
bspw. die Schlüsselflächen 23 angeordnet
werden können.
Bevorzugt entspricht die Zahl der Schlitze 18 derjenigen
der Keile des Spannelementes 21 und werden diese Schlitze
jeweils dicht hinter dem Scheitel 62 der Keile 63 an
deren Basis angeordnet, da in diesem Bereich die Rückenflächen der
Keile nicht aufeinander gleiten und die Schlitze demgemäß das Gleiten
nicht beeinträchtigen.
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Das
Verdrehen der Spannelemente kann weiter dadurch erleichtert werden,
daß die
in ihrem Durchmesser nicht veränderbaren
Ringe 61 wie nicht näher
dargestellt keine Keile aufweisen, die Keile in ihrer Breite also
vor diesen keine Schlitze aufweisenden Bereichen enden.
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Das
Aufweiten oder Einengen eines Spannelementes wird weiter erleichtert,
wenn sich an die inneren Enden der axialen Schlitze 18 in
Umfangsrichtung verlaufende Schlitze 64 L-förmig anschließen, wie
dies in 28 gezeigt ist. Falls die achsialen Schlitze 18 wie
in 29 von beiden Stirnseiten 59, 60 eines
Spannelementes 21 Abstand halten, können sich an beide Enden der
Schlitze Umfangsschlitze 64 U-förmig anschließen. Die
Umfangsschlitze 64 enden kurz vor dem jeweils benachbarten
axialen Schlitz 18.
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Die
ringförmig
geschlossenen Randbereiche 61 von Spannelementen sind,
wie schon erwähnt, nicht
aufweitbar oder einengbar. Um dies doch zu erreichen, können von
den Stirnseiten 59, 60 ausgehende Schlitze 18 gemäß 30 und 31 abwechselnd
von beiden Stirnseiten ausgehen, also mäandrierend angeordnet sein.
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Eine
besonders leichtes Angleichen eines Spannelementes an sich beim
Aufgleiten der Rückenflächen der
Keile verändernde
Durchmesser ist dann ereichbar, wenn die Keile 63' des Keilprofils
gemäß den 32 und 33 als
gesonderte Teile ausgebildet sind, die in Fenstern 65 des
Spannelementes 21 an Lagerstiften 66 schwenkbar
sind, die in den Randbereichen 61 des Spannelementes lagern.
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- 1
- Wellenteil
- 2
- (Wellen-)Keil
- 3
- Rückenfläche Wellenkeil
- 4
- Zylinderfläche Wellenteil
- 5
- Scheitel
- 6
- Nabenteil
- 7
- (Naben-)Keil
- 8
- Rückenfläche Nabenkeil
- 9
- Zylinderfläche Nabenteil
- 10
- Scheitel
- 11
- Fügespalt
- 12
- Welle
- 13
- Nabe
- 14
- Sackbohrung
- 15
- (bolzenförmiges Einzel-)Spannelement
- 16,
16'
- Keilprofile
- 17
- Sechskant
- 18
- Schlitz
- 18'
- Schlitz
- 19
- Schwenkarm
- 20
- Lagerbolzen
- 21
- (büchsenförmiges Einzel-)Spannelement
- 22
- Bund
- 23,
23'
- Schlüsselflächen
- 24
- Türschloß
- 25,
26
- Klinken
- 27
- Türblatt
- 28
- Achse
- 29
- Vierkant
- 30
- Lagerschilde
- 31
- Spannelement
- 32,
33
- (Doppel-)Spannelemente
- 34,
35
- (Nut-)Keile
- 36,
37, 38
- (Profil-)Keile
- 39
- Keilekäfig
- 40
- Ring
- 41
- Sechskant
- 42
- Arme
- 43,
44
- Flansche
- 431,
432, 441, 442
- Flanschabschnitte
- 45
- Aussparungen
- 46
- Stege
- 47,
48
- Schrauben
- 49
- Laschen
- 50
- Gewindestifte
- 51
- Gewindemuffen
- 52
- Bund
- 53
- Bohrungen
- 54
- Zapfen
- 55
- Werkzeug
- 56
- Nut
- 57,
58
- Bohrungen
- 59,
60
- Stirnseiten
der Spannelemente
- 61
- Ring
- 62
- Scheitel
- 63
- Keile
- 64
- Umfangs-Schlitze
- 65
- Fenster
- 66
- Lagerstifte