DE3714506A1 - Formschluessige verbindung zweier koaxialer wellenteile, insbesondere hohlwellenteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine formschlüssige, feste Kupp­ lung zweier koaxialer Wellenteile, insbesondere Hohlwel­ lenteile, wobei beide Wellenteile axial gegeneinander ge­ halten sind.

Kupplungen zwischen zwei koaxialen Wellenteilen, über die auch Drehmomente übertragen werden sollen, werden bis­ her nach verschiedenen Methoden vorgenommen.

So sind Schalenkupplungen bekannt, bei denen auf zwei sich gegenüberliegende Wellenenden Halbschalen aufgebracht werden, die miteinander verbunden werden. Diese Schalen weisen einen Außendurchmesser auf, der um ein Mehrfaches größer ist, als der Wellendurchmesser (vgl. DIN 115).

Auch Scheibenkupplungen weisen einen Außendurchmesser auf, der wesentlich größer ist, als der Wellendurchmesser (z.B. DIN 760).

Sowohl bei Schalen-, als auch bei Scheibenkupplungen erübrigt sich allerdings eine axiale Verspannung der beiden Wellenteile.

Weiterhin ist es bekannt, die Enden von Wellen mit ei­ ner Plan-Kerbverzahnung (z.B. die sogenannte Hirth-Verzah­ nung) zu versehen, um damit eine formschlüssige Kupplung zu bilden. Dabei werden die Stirnseiten von zu verbindenden Wellenteilen mit jeweils einem Stirn-Zahnkranz versehen, wobei dann jeweils ein Zahn eines Wellenendes in die Zahn­ lücke des anderen Wellenendes eingreift. Sind auf den Wel­ len Aufbauten, wie Schnecken, Paddel, Flügel od.dgl. ange­ ordnet, die über den Umfang verteilt nach bestimmten Win­ keln verteilt angeordnet sind, so muß bei der Herstellung und beim Zusammenbau solcher Wellenteile genau darauf ge­ achtet werden, daß jeweils die Zähne und Zahnlücken in ei­ ner bestimmten Winkelausrichtung hergestellt werden und dann auch die richtigen Wellenenden miteinander verbunden werden. In der Regel wird dabei bei einem Wellenteil in ei­ nem bestimmten Drehwinkel an einem Ende ein Zahn und bei demselben Drehwinkel am entgegengesetzten Wellenende eine Zahnlücke vorgesehen.

Dies mag dann befriedigend sein, wenn dieses Wellen­ teil immer nur in der einen Ausrichtung eingebaut werden soll und es nicht notwendig ist oder wünschenswert wäre, eines dieser Wellenteile, z.B. eine Schneckenwelle od.dgl., in entgegengesetzter Ausrichtung einzubauen.

Bekannt ist weiterhin, insbesondere bei Hohlwellentei­ len mit einer inneren, durchgehenden Kernwelle, diese Kern­ welle als Keilnutwelle auszubilden. Die Hohlwellen weisen dann innen Nuten auf und werden über die Keilnutwelle ge­ schoben. In die Nut (bzw. Nuten) der Hohlwelle und in eine oder mehrere Nuten der Keilnutwelle wird ein Keil oder eine Feder eingeschoben, um eine formschlüssige Verbindung zwi­ schen Hohlwelle und Keilnutwelle herzustellen. Die Keile oder Federn können dabei axial auf der Keilnutwelle so an­ gebracht werden, daß ein Keil in die Enden zweier benach­ barter Hohlwellen eingreift.

Im Prinzip haben sich alle diese Kupplungen bzw. Wel­ lenverbindungen seit Jahrzehnten bewährt, solange nicht einzelne Teile einer solche Kupplung oder Wellenverbindung sehr oft ausgetauscht werden müssen.

Ein solches Austauschen ist insbesondere bei Schneckenwellen erforderlich, bei denen verschiedene Schnecken-Hohlwellen auf einer insbesondere durchgehenden Kernwelle angeordnet sind, wenn aus bestimmten Gründen eine dieser Schnecken-Hohlwellen ausgetauscht werden soll.

Solche Schneckenwellen sind sehr hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, was hin und wieder dazu führt, daß sich die Kupplungen bzw. Wellenverbindungen "festfressen". Es ist dann sehr schwierig, die Kupplung bzw. Wellenverbin­ dung zu lösen, insbesondere da bei den zuvor beschriebenen Lösungen eine Hohlwelle erst dann gegenüber einer zweiten Hohlwelle bzw. der Kernwelle verdreht werden kann, wenn beide soweit von einander gelöst sind, daß die mechanischen Haltemittel (Keil, Feder, Zähne) nicht mehr im Eingriff stehen. D.h. ein Lösen kann zuerst nur durch Auseinander­ ziehen in axialer Richtung vorgenommen werden, bevor eines der Bauteile gegenüber einem anderen verdreht werden kann. Oftmals ist dieses axiale Auseinanderziehen aber nicht mehr möglich, sodaß die Welle völlig unbrauchbar geworden ist oder zersägt werden muß und eine neue Kupplung oder Wellen­ verbindung erstellt werden muß. Meistens muß dann auch die Kernwelle zerstört werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße formschlüssige, feste Kupplung zweier koaxialer Wellenteile zu schaffen, die nicht nur einfach ausgebildet ist, sondern sich auch einfach und schnell wieder lösen läßt, ohne daß diesbezügliche Bauteile über den Wellenau­ ßendurchmesser hervorstehen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Kupplung sind die sich gegenüberliegenden Stirnflächen zweier zu verbindender Wellenteile im wesent­ lichen eben ausgebildet und stehen auf der Wellenachse senkrecht. In den Stirnflächen sind Bohrungen angeordnet, in die Bolzen, Stifte od.dgl. eingesetzt sind. Die form­ schlüssige Verbindung zwischen beiden Wellenabschnitten wird somit lediglich über diese Bolzen, Stifte od.dgl. vorgenommen. Im Normalfall des Lösens reicht es aus, die Verspannung der einzelnen Wellenteile gegeneinander zu lösen, die Wellenteile auseinander zu ziehen und z.B. das eine Wellenteil gegenüber den anderen Wellenteilen zu ver­ drehen und die Bolzen wieder in die Bohrungen einzuschie­ ben. Sollten sich die Wellenteile nicht mehr lösen lassen, so ist es nur notwendig, diese Bolzen zu zerstören, z.B. zu zersägen. Wird dabei exakt senkrecht zur Achse der Wellen­ teile gesägt, so wird zwar im Extremfall das eine Wellen­ teil um die Schnittbreite etwas kürzer, dies macht aber in den meisten Fällen nichts aus. Es sind dann auf alle Fälle neue Bolzen, Stifte od.dgl. zu verwenden, die jedoch ver­ glichen mit dem Erstellen eines neuen Stirn-Zahnkranzes od.dgl. relativ preiswert sind.

Ein Zerstören eines Keiles oder einer Feder bei einer Nut-Feder-Verbindung zwischen zwei Wellenteilen und z.B. einer Keilnutwelle durch Zersägen od.dgl. ist - wenn die beiden Wellenteile aneinanderliegen - nur durch zusätzli­ ches Beschädigen der Keilnutwelle möglich. Eine Kernwelle braucht hier nicht beschädigt zu werden.

Man kann nun zwischen den beiden Wellenteilen auch ei­ ne z.B. ringförmige Dichtung anbringen, die zwar zum einen in eine ringförmige Nut eingelegt ist, um das Zusammenmon­ tieren zu erleichtern, die aber andererseits auch dafür sorgt, daß die beiden Wellenteile mindestens soweit von­ einander beabstandet sind, daß zwischen ihnen hindurch die Bolzen mittels eines Sägeblattes od.dgl. durchgesägt werden können. Diese Dichtung sorgt auch dafür, daß in den Bereich zwischen den beiden Wellenteilen, insbesondere in den Be­ reich der Bolzen, Stifte od.dgl. einerseits und zwischen die Wellenteile und die Kernwelle od.dgl. andererseits nichts eindringen kann.

Ist die formschlüssige Verbindung zwischen den Wellen­ teilen erst einmal aufgehoben, so kann dieses Wellenteil ge­ genüber den anderen Wellenteilen und auch gegenüber einer Kernwelle od.dgl. gedreht werden, da die Kernwelle eine glatte Oberfläche aufweisen kann. Ein Lösen dieses Wellen­ teils von der Kernwelle und/oder den benachbarten Wellen­ teilen läßt sich dann durch gegenseitiges Verdrehen sehr einfach erreichen.

Vorzugsweise liegen die Bohrungen auf mindestens einem Teilkreis und sind auf diesem gleichmäßig verteilt. Die Wellenteile können dann auch entsprechend der Anzahl der Bohrungen auf einem Teilkreis im Einstellwinkel geändert werden. D.h., bei z.B. zwölf Bohrungen auf einem Teilkreis ergeben sich zwölf verschiedene Winkelstellungen zwischen zwei benachbarten Wellenteilen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform weisen die Bol­ zen, Stifte od.dgl. eine Länge auf, die zwischen dem Drei- bis Vierfachen des Durchmessers derselben beträgt.

Ein weiterer Vorteil dieser neuen Kupplung ist auch darin zu sehen, daß die Bolzen, Stifte od.dgl. als Über­ lastsicherung benutzt werden können. Wird auf die Welle ei­ ne zu große Kraft ausgeübt, d.h. klemmt das eine Wellenen­ de, weil z.B. dieses sich mit dem zu bearbeiteten Material an der Gehäusewand "festgefressen" hat, während der am an­ deren Ende angreifende Antriebsmotor weiterhin versucht, die Welle zu drehen, so können die Bolzen, Stifte od.dgl. abscheren und die Drehmomentenübertragung wird zwischen zwei Wellenteilen unterbrochen. Nach dem Herausnehmen und Zerlegen der Welle können neue Bolzen eingesetzt werden, ohne daß noch weitere Nacharbeiten an der Kupplung bzw. Wellenverbindung vorgenommen werden müssen. Aus diesem Grunde kann eine solche Verbindung auch mit Vorteil zwi­ schen einem mit einem Motor unmittelbar verbundenen Bau­ teil, z.B. mit dem Ausgangsflansch eines Motors, und einem ersten Wellenteil od.dgl. verbunden sein, wobei die Bolzen, Stifte od.dgl. als Überlastsicherung eingesetzt werden. Da­ bei sollten dann die hier eingesetzten Bolzen, Stifte od.dgl. verglichen mit den Bolzen, Stiften od.dgl. anderer Kupplungen den geringsten Scherwiderstand aufweisen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem im Folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Aus­ führungsbeispiel einer Schneckenwelle bzw. zweier paralle­ ler Schneckenwellen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf zwei axial zueinander an­ geordnete Schneckenwellenteile, in deren jeweils eines Ende Bolzen eingesteckt sind, und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Endbereiche zweier neben­ einander liegender Schneckenwellen einer Zwei­ schneckenpresse.

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, sind die axi­ alen Stirnflächen 1 von Hohlwellen 2 - hier Schneckenwellen - eben ausgebildet und senkrecht zur Wellenachse 3 ausge­ richtet. In dieser Stirnfläche 1 sind nun hier auf einem Teilkreis gleichmäßig verteilt zwölf Bohrungen 4 vorgese­ hen. In die Bohrungen 4 je eines Endes einer Schneckenwelle 2 sind nun hier Bolzen 5 eingesteckt. Sollen nun zwei Schneckenwellen 2 miteinander formschlüssig verbunden wer­ den, so werden die in der einen Schneckenwelle 2 steckenden Bolzen 5 in die Bohrungen 4 der anderen Schneckenwelle 2 eingeschoben.

In der Fig. 2 ist durch gestrichelte Linien eine Nut 6 angedeutet, in die vor dem Zusammenschieben und -stecken noch eine Dichtung eingelegt werden kann. Diese Nut 6 er­ leichtert das Einlegen der Dichtung. Sie soll aber vergli­ chen mit den Ausmaßen der Dichtung möglichst so ausgebildet sein, daß durch die Dichtung die beiden Hohlwellen so weit voneinander entfernt sind, daß zwischen ihnen ein Sägeblatt geführt werden kann, um gegebenenfalls nach dem Zerstören der Dichtung die Bolzen 5 durchsägen zu können.

Damit die einzelnen Hohlwellen 2 axial zusammengehal­ ten werden können, sind diese in der Regel - und auch hier, siehe Fig. 2 - auf einer Kernwelle 7 angeordnet. Dabei liegen z.B. zumindest die außenliegenden Enden der ersten und der letzten Hohlwelle an über den Durchmesser der Kern­ welle 7 hinausstehenden und an dieser festgelegten Bauteilen, wie hervorstehenden Flanschen, Sicherungsschei­ ben od.dgl., an, wobei eines dieser Bauteile lösbar und axial nachspannbar ist.

Fig. 2 zeigt nun zwei nebeneinanderliegende Kernwel­ len 7, auf denen jeweils Schnecken-Hohlwellen 2 angeordnet sind. Die Kernwellen 7 weisen eine glatte Oberfläche auf. Auch die Innenflächen der Hohlwellen 2 sind glatt. Die Hohlwellen 2 können somit frei um die Kernwellen 7 gedreht werden.

Die Stirnflächen 1 der Hohlwellen 2 weisen jeweils auf einem Teilkreis zwölf Bohrungen 4 auf, sodaß axial aufein­ anderfolgende Hohlwellen jeweils beliebig um jeweils Viel­ fachen von 30° gegeneinander verdreht sein können.

Während in Fig. 1 eingängige Schnecken dargestellt sind, handelt es sich in Fig. 2 jeweils um vergängige Schnecken. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist der Schneckengang für beide Schneckenwellen-Teile durchgehend. Der Schneckengang der einen Schneckenwelle könnte aber auch gegenüber dem Schneckengang der nächsten Welle um ein Viel­ faches von 30° verdreht sein.

• Bezugszeichenliste: 1 Stirnfläche
  2 Hohlwelle
  3 Wellenachse
  4 Bohrung
  5 Bolzen
  6 Ringnut
  7 Kernwelle

Claims (6)

1. Formschlüssige, feste Kupplung zweier koaxialer Wel­ lenteile, insbesondere Hohlwellenteile, wobei beide Wellen­ teile axial gegeneinander gehalten sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den sich gegenüberliegenden, ansonsten ebenen Stirnflächen (1) zweier Wellenteile (2) Bohrungen (4) angeordnet sind, in die Bolzen (5), Stifte od.dgl. ein­ gesetzt sind.

2. Wellenverbindung nach dem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (4) auf mindestens einem Teilkreis liegen und auf diesem gleichmäßig verteilt sind.

3. Wellenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (5), Stifte od.dgl. eine Länge aufweisen, die zwischen dem Drei- bis Vierfachen des Durchmessers derselben beträgt.

4. Wellenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Teilkreis in ei­ ner Stirnfläche (1) zwölf Bohrungen (4) angeordnet sind.

5. Wellenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Wel­ lenteilen (2) eine Dichtung angeordnet ist.

6. Wellenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei axial aufeinan­ derzu gespannten Wellenteilen (2) durch die Dichtung zwi­ schen den beiden Wellenteilen Platz verbleibt, um ein Trennmittel für die Bolzen (5), Stifte, od.dgl., wie ein Sägeblatt, einführen zu können.