DE102011013887A1

DE102011013887A1 - Klemmkupplung zur drehfesten Verbindung zweier drehender Teile, vorzugsweise Welle und Nabe

Info

Publication number: DE102011013887A1
Application number: DE102011013887A
Authority: DE
Inventors: Thomas Widenmeyer; Artur Wagner
Original assignee: Stoeber Antriebstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Stoeber Antriebstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: US9291205B2; DE102011013887B4; US20120230758A1

Abstract

Die Klemmkupplung ist mit einem geschlitzten Klemm/Spannring versehen, der mittels wenigstens einer Spannschraube elastisch aufgeweitet werden kann und auf dem einen drehbaren Teil sitzt. Im Bereich des Klemm/Spannringes ist der drehbare Teil mit axial verlaufenden, bis zum freien Ende sich erstreckenden Schlitzen versehen, die Kupplungssegmente des drehenden Teiles voneinander trennen. Die Kupplungssegmente umgeben den anderen drehenden Teil und sind mit dem Klemm/Spannring auf diesem anderen drehenden Teil festklemmbar. Der Klemm/Spannring ist mit wenigstens einem Mitnahmeteil versehen, das in Aufweitrichtung des Klemm/Spannringes fest mit wenigstens einem der Kupplungssegmente verbunden ist. Über dieses Mitnahmeteil wird beim Aufweiten des Klemm/Spannringes das eine drehbare Teil entsprechend aufgeweitet. Selbst bei einer ungünstigen Toleranzlage können die beiden drehenden Teile einfach zusammengefügt werden. Zum Verformen der Kupplungssegmente ist nur eine geringe Kraft erforderlich. Zur Drehmomentübertragung steht die gesamte Klemmkraft des Klemm/Spannringes zur Verfügung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmkupplung zur drehfesten Verbindung zweier drehender Teile, vorzugsweise Welle und Nabe, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Klemmkupplungen dienen zur kraftflüssigen Verbindung von Wellen und Naben. Es sind ein- und zweistückige Ausführungen bekannt. Bei der kostengünstigen einstückigen Variante ist der Klemmring Teil der Nabe, während er bei der zweistückigen Variante ein von der Nabe getrenntes Teil ist. Damit die Nabe, die auf der Welle sitzt, besser verformt werden kann, ist sie geschlitzt ausgebildet. Über eine tangential im Klemmring angeordnete Klemmschraube wird eine Klemmkraft aufgebracht, so dass ein Drehmoment von der Nabe auf die Welle übertragen werden kann.
Bei der zweistückigen Variante ist die Nabe mit mehreren Längsschlitzen versehen, um eine gleichmäßigere Krafteinleitung auf die Welle beim Verformen des Klemmringes zu ermöglichen. Aufgrund der mehreren Längsschlitze wird auch die Koaxialität und die Fluchtung von Nabe und einzuschiebender Welle verbessert. Durch das Schlitzen der Nabe werden Materialspannungen frei, die zu einer leichten Verformung führen können. Sie führt unter Umständen zu einer gewissen Unrundheit der Nabe und erschwert das Einführen der Welle in die Nabe.
Um die Unrundheit der Nabe zu vermeiden, ist es bekannt ( DE 199 07 181 B4 ), die Längsschlitze nicht bis zum freien Ende der Nabe vorzusehen. Dadurch wird an der Stirnseite der Nabe ein geschlossener umlaufender Ring gebildet. Aufgrund des Ringes müssen jedoch die Passmaße so festgelegt werden, dass eine problemlose Einführung der Welle auch bei ungünstiger Toleranzlage, das heißt bei der kleinsten Toleranz der Nabe und der größten Toleranz der Welle, noch möglich ist. Dann muss aber ein wesentlicher Teil der Klemmkraft zur Verformung der Nabe aufgewendet werden und steht nicht mehr für die Drehmomentübertragung zur Verfügung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Klemmkupplung so auszubilden, dass die beiden drehfest miteinander zu verbindenden Teile problemlos zusammengefügt werden können, dabei aber eine einwandfreie Drehmomentübertragung sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Klemmkupplung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Klemmkupplung lässt sich das eine drehbare Teil aufweiten, um das andere drehende Teil problemlos einschieben zu können. Beim Aufweiten des Klemm/Spannringes wird über den Mitnahmeteil das eine drehbare Teil entsprechend aufgeweitet. Selbst bei einer ungünstigen Toleranzlage (kleinste Toleranz des einen drehenden Teils und größte Toleranz des anderen drehenden Teiles) können die beiden Teile einfach zusammengefügt werden. Das Mitnahmeteil ist in Aufweitrichtung des Klemm/Spannringes mit wenigstens einem Kupplungsteil des einen drehenden Teiles fest verbunden. Da die Schlitze des einen drehbaren Teiles sich bis zu dessen freien Ende erstrecken, lässt sich dieses drehbare Teil in einfacher Weise so weit elastisch öffnen, dass das andere drehbare Teil eingeschoben werden kann. Zum Verformen der Kupplungssegmente ist nur eine geringe Kraft erforderlich. Zur Drehmomentübertragung steht die gesamte Klemmkraft des Klemm/Spannringes zur Verfügung.
Vorteilhaft ist das Mitnahmeteil eine im Klemm/Spannring gelagerte Schraube, die in eine Gewindeöffnung des Kupplungssegmentes geschraubt ist. Das Mitnahmeteil kann somit im Klemm/Spannring gelagert und durch eine einfache Schraubbewegung in Eingriff mit dem Kupplungselement gebracht werden.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das Mitnahmeteil durch wenigstens ein Profilteil gebildet, das stirnseitig am Klemm/Spannring vorgesehen ist.
Damit die Kupplungssegmente beim Aufweiten des Klemm/Spannringes zuverlässig mitgenommen werden, umgreift der Klemm/Spannring das Kupplungssegment stirnseitig.
Das Kupplungssegment ist vorteilhaft an seiner einen Stirnseite mit einer Vertiefung versehen, in die der Profilteil des Klemm/Spannringes eingreift.
Diese Vertiefung ist radial nach innen offen, so dass sie am Kupplungselement problemlos angebracht werden kann.
Damit der Klemm/Spannring stets seine optimale Lage auf dem einen drehbaren Teil einnimmt, ist er durch wenigstens ein Fixierelement auf dem einen drehbaren Teil axial gesichert.
Das Fixierelement kann durch das Mitnahmeteil gebildet sein, wodurch sich eine sehr einfache Gestaltung ergibt.
Das Fixierelement kann aber auch eine im Klemm/Spannring gelagerte Schraube sein, die mit ihrem freien Ende in eine Öffnung des einen Kupplungssegmentes ragt.
Die Spannschraube des Klemm/Spannringes liegt bevorzugt mit ihrem Kopf in einer Vertiefung in der äußeren Mantelfläche des Klemm/Spannringes.
Damit der Klemm/Spannring für das Zusammenfügen der drehbar miteinander zu verbindenden Teile einfach aufgeweitet werden kann, liegt der Kopf der Spannschraube vorteilhaft zwischen einem Boden der Vertiefung und einem Anschlag. Wird die Spannschraube zurückgedreht, dann stützt sie sich am Anschlag ab, so dass durch das Drehen der Spannschraube der geschlitzte Klemm/Spannring problemlos aufgeweitet wird.
Der Anschlag wird in bevorzugter Ausführung durch einen Stift gebildet, der die Vertiefung, in welcher der Kopf der Spannschraube liegt, quer zur Achse der Spannschraube durchsetzt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
1 in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmkupplung,
2 einen Radialschnitt durch die Klemmkupplung gemäß 1 im Bereich ihres Klemmringes,
3 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klemmkupplung,
4 eine Stirnansicht der Klemmkupplung gemäß 3,
5 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt B in 3,
6 in perspektivischer Darstellung die Klemmkupplung gemäß 3.
Mit der Klemmkupplung wird eine drehfeste Verbindung zwischen zwei drehbaren Teilen hergestellt. Beispielsweise können mit der Klemmkupplung eine Nabe und eine Welle miteinander drehfest verbunden werden. Hierbei kann die Nabe eine Hohlwelle sein, in welche die Welle eingeschoben und mit Hilfe der Klemmkupplung drehfest mit der Nabe verbunden wird.
Bei den Ausführungsbeispielen wird als Nabe eine Hohlwelle 1 eingesetzt, die einen Endabschnitt 2 aufweist, der mit wenigstens einem in Achsrichtung verlaufenden Schlitz 3 versehen ist, der die Wandung des Endabschnittes 2 durchsetzt und sich bis zur freien Stirnseite 4 des Endabschnittes 2 erstreckt. Im Ausführungsbeispiel ist der Endabschnitt 2 der Hohlwelle 1 mit drei solcher Schlitze 3 versehen, die in Winkelabständen von 120° zueinander vorgesehen sind.
Zwischen den Schlitzen 3 bildet der Endabschnitt 2 der Hohlwelle 1 Kupplungssegmente 5, die mit einem Klemm- bzw. Spannring 6 zusammengezogen werden können.
Die Hohlwelle 1 ist am Übergang vom Endabschnitt 2 in einen im Außendurchmesser größeren Wellenabschnitt 7 mit einem radial nach außen ragenden Ringflansch 8 versehen. Der Wellenabschnitt 7 hat dickere Wandstärke als der Endabschnitt 2, der gleichen Innendurchmesser wie der Wellenabschnitt 7 aufweist. Auf diese Weise wird ein Aufnahmeraum 10 gebildet, in den eine mit der Hohlwelle 1 zu verbindende Welle eingeschoben werden kann.
Der Aufnahmeraum 10 wird durch eine Ringschulter 12 (3) axial begrenzt, die an der Innenwand des Aufnahmeraumes 10 vorgesehen ist und an der die einzuschiebende Welle in der Einbaulage anschlägt. Die Ringschulter 12 befindet sich in Höhe des Wellenabschnittes 7 und stellt sicher, dass die Hohlwelle 1 und die einzuschiebende Welle relativ zueinander ihre Einbaulage einnehmen.
Der Klemmring 6 hat einen ihn durchsetzenden Schlitz 13, so dass der Klemmring 6 aufgeweitet bzw. zusammengezogen werden kann. Hierfür ist eine Spannschraube 14 vorgesehen, die den Schlitz 13 durchsetzt und sich senkrecht zu den Schlitz 13 begrenzenden Stirnseiten 15 und 16 des Klemmringes 6 erstreckt (2). Der Kopf 17 der Spannschraube 14 liegt in einer Vertiefung 18 in der äußeren Mantelfläche des Klemmringes 6. Die Spannschraube 14 ist in eine Gewindeöffnung 19 des Klemmringes 6 geschraubt, die in die äußere Mantelfläche des Klemmringes 6 mündet. Der Kopf 17 der Spannschraube 14 liegt an einem Boden 20 der Vertiefung 18 an. Der Kopf 17 ist durch einen Anschlag 21 axial gesichert, der die Vertiefung 18 tangential durchsetzt und so angeordnet ist, dass die Spannschraube 14 mit einem Werkzeug, beispielsweise einem Inbusschlüssel, betätigt werden kann. Je nach Drehrichtung der Spannschraube 14 kann der Klemmring 6 aufgeweitet oder zusammengezogen werden. Beim Aufweiten des Klemmringes 6 dient der Anschlag 21 als Widerlager für die Spannschraube 14, so dass der Klemmring 6 zuverlässig aufgeweitet werden kann.
Zur drehfesten Verbindung der Hohlwelle 1 mit der eingeschobenen Welle trägt eine formschlüssige Verbindung zwischen beiden Wellen bei. Wie 2 zeigt, wird die Drehmitnahme durch zwei Fixierschrauben 22 hergestellt, die in den Klemmring 6 durchsetzenden Öffnungen 23 liegen und mit ihren freien Enden in Gewindeöffnungen 24 in zwei der Kupplungssegmente 5 eingreifen. Die Gewindeöffnungen 24 sind vorteilhaft Durchgangsöffnungen, die die entsprechenden Kupplungssegmente 5 durchsetzen. Die Gewindeöffnungen 24 können grundsätzlich aber auch nur Vertiefungen sein, in welche die Fixierschrauben 22 eingreifen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 liegen die beiden Fixier- bzw. Mitnehmerschrauben 22 diametral einander gegenüber. Diese Lage der Fixierschrauben 22 ist jedoch nicht zwingend. Die Fixierschrauben können auch winklig zueinander liegen. Dabei können auch mehr als zwei Fixierschrauben 22 vorgesehen sein. Grundsätzlich aber reicht auch nur eine Fixierschraube 22 für die Verbindung der zu kuppelnden Welle mit der Hohlwelle 1 aus.
Die Öffnungen 23 münden in den Boden einer Vertiefung 25, die größeren Durchmesser als die Öffnung 23 hat und in die äußere Mantelfläche des Klemmringes 6 mündet. Die Fixierschrauben 22 liegen in der Einbaulage mit ihrem Kopf 26 am Boden der Vertiefungen 25 an.
Soll die Welle in die Hohlwelle 1 geschoben werden, wird die Spannschraube 14 zurückgedreht, wodurch der Klemmring 6 aufgeweitet wird. Über die Fixierschrauben 22 werden die entsprechenden Kupplungssegmente 5 mitgenommen und dadurch der Endabschnitt 2 der Hohlwelle 1 radial elastisch aufgeweitet, so dass sich die Welle problemlos in die Hohlwelle 1 einschieben lässt. Anschließend wird der Klemmring 6 mit der Spannschraube 14 zusammengezogen. Hierbei werden die Kupplungssegmente 5 des Endabschnittes 2 der Hohlwelle 1 radial nach innen elastisch verformt und fest gegen den Umfang der Welle gedrückt. Dadurch wird eine kraftschlüssige Drehmomentübertragung erreicht. Die Fixierschrauben 22 tragen zur Drehmomentübertragung zwischen der eingeschobenen Welle und der Hohlwelle 1 bei.
Da zum Einschieben der Welle der Klemmring 6 aufgeweitet werden kann, kann die Welle auch bei ungünstiger Toleranzlage, wenn der Endabschnitt 2 der Hohlwelle 1 das Kleinstmaß und die Welle das Größtmaß aufweist, problemlos in den Aufnahmeraum 10 der Hohlwelle 1 eingeschoben werden. Da der Endabschnitt 2 der Hohlwelle 1 aufgeweitet werden kann, wird die vom Klemmring 6 erzeugte Klemmkraft vollständig zur Drehmomentübertragung zwischen der Hohlwelle 1 und der Welle herangezogen.
Die Fixierschrauben 22 dienen auch zur Axialsicherung des Klemmringes 6 auf dem Endabschnitt 2. Dadurch ist gewährleistet, dass der Klemmring 6 seine zum Spannen optimale Lage auf dem Endabschnitt 2 der Hohlwelle 1 einnimmt.
Bei der Ausführungsform gemäß den 3 bis 6 erfolgt die Mitnahme der Kupplungssegmente 5 beim Aufweiten des Klemmringes 6 durch einen Profilteil 29, der an der Innenseite des Klemmringes 6 im Bereich seiner vom Wellenabschnitt 7 abgewandten Stirnseite 28 vorgesehen ist (3 und 5). Der Profilteil 29 ist im Axialschnitt L-förmig profiliert und übergreift die Kupplungselemente 5 stirnseitig. Die Kupplungselemente 5 sind an ihrer entsprechenden Stirnseite mit einer über ihre Umfangslänge verlaufenden Vertiefung 30 versehen, die radial nach innen offen ist und in die der Profilteil 29 mit seinem abgewinkelten Ende eingreift. Durch diesen Formschluss wird erreicht, dass die Kupplungselemente 5 beim Aufweiten des Klemmringes 6 mitgenommen werden.
Zur Axialsicherung des Klemmringes 6 auf dem Endabschnitt 2 mit den Kupplungssegmenten 5 ist wenigstens eine Fixierschraube 31 vorgesehen, die in eine Gewindebohrung 32 des Klemmrings 6 geschraubt ist und mit ihrem verjüngten Ende in eine Öffnung 33 in einer der Kupplungssegmente 5 ragt.
Die Klemmkupplung nach den 3 bis 6 arbeitet im Übrigen gleich wie das Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19907181 B4 [0004]

Claims

Klemmkupplung zur drehfesten Verbindung zweier drehender Teile (1), vorzugsweise Welle und Nabe, mit einem geschlitzten Klemm/Spannring (6), der mittels wenigstens einer Spannschraube (14) elastisch aufweitbar ist und auf dem einen drehbaren Teil (1) sitzt, der im Bereich des Klemm/Spannringes (6) mit axial verlaufenden, bis zum freien Ende sich erstreckenden Schlitzen (3) versehen ist, die Kupplungssegmente (5) des drehenden Teiles (1) voneinander trennen, die den anderen drehenden Teil umgeben und mit dem Klemm/Spannring (6) auf dem anderen drehenden Teil festklemmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemm/Spannring (6) mit wenigstens einem Mitnahmeteil (22, 29) versehen ist, das in Aufweitrichtung des Klemm/Spannringes fest mit wenigstens einem der Kupplungssegmente (5) verbunden ist.
Klemmkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnahmeteil (22) eine im Klemm/Spannring (6) gelagerte Schraube ist, die in eine Gewindeöffnung (24) des Kupplungssegmentes (5) geschraubt ist.
Klemmkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnahmeteil (29) durch wenigstens ein Profilteil gebildet ist, das stirnseitig am Klemm/Spannring (6) vorgesehen ist.
Klemmkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemm/Spannring (6) das Kupplungssegment (5) stirnseitig umgreift.
Klemmkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssegment (5) an seiner einen Stirnseite mit einer Vertiefung (30) versehen ist, in die der Profilteil (29) des Klemm/Spannringes (6) eingreift.
Klemmkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (30) des Kupplungssegmentes (5) radial nach innen offen ist.
Klemmkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemm/Spannring (6) durch wenigstens ein Fixierelement (22, 31) auf dem einen drehbaren Teil (1) axial gesichert ist.
Klemmkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement durch das Mitnahmeteil (22) gebildet ist.
Klemmkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (31) eine im Klemm/Spannring (6) gelagerte Schraube ist, die mit ihrem freien Ende in eine Öffnung (33) des einen Kupplungssegmentes (5) ragt.
Klemmkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube (14) mit ihrem Kopf (17) in einer Vertiefung (18) in der äußeren Mantelfläche des Klemm/Spannringes (6) liegt.
Klemmkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (17) der Spannschraube (14) zwischen einem Boden (20) der Vertiefung (18) und einem Anschlag (21) liegt.
Klemmkupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (21) ein die Vertiefung (18) quer zur Achse der Spannschraube (14) durchsetzender Stift ist.