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Dokumentenidentifikation DE3940314A1 13.06.1990
Titel Antriebseinrichtung mit einer Wellen-Naben-Verbindung
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Thurau, Günther;
Führer, Gerd, 7990 Friedrichshafen, DE
DE-Anmeldedatum 06.12.1989
DE-Aktenzeichen 3940314
Offenlegungstag 13.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.06.1990
IPC-Hauptklasse F16C 3/02
IPC-Nebenklasse F16D 1/06   
Zusammenfassung Bei einer Antriebseinrichtung mit einer Wellen-Naben-Verbindung, bei welcher ein als Polygon-Profil ausgebildeter Anschlußzapfen (5) einer Welle (2) formschlüssig in eine Nabe (6) eines Antriebselements (3) eingreift, soll verhindert werden, daß bei Überschreitung eines maximalen Drehmoments die Nabe (6) zerstört oder aufgeweitet wird. Zu diesem Zweck weist die als Vollwelle ausgebildete Welle (2) eine koaxiale Bohrung (7) im Bereich des Anschlußzapfens (5) auf, die eine plastische Verformung des Polygonprofils ermöglicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung mit einer Wellen-Naben-Verbindung, bei welcher eine aus Stahl hergestellte Welle einen als Polygon-Profil ausgebildeten Anschlußzapfen aufweist und formschlüssig auf diesem eine Nabe eines ebenfalls aus Stahl hergestellten Antriebselements angeordnet ist.

Eine Antriebseinrichtung der vorgenannten Gattung ist aus der DE-OS 34 25 600 bekannt. Dabei ist auf dem als Polygon-Profil ausgebildeten Anschlußzapfen ein Zahnrad formschlüssig befestigt. Die durch ein Innendruckumformverfahren aus einem Stahlrohr hergestellte Hohlwelle ist zur Übertragung hoher Antriebsdrehmomente nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung zur Übertragung hoher Drehmomente zu schaffen, bei welcher Drehmomentspitzen nicht zur Zerstörung bzw. Aufweitung der Nabe des Antriebselements sowie zur Zerstörung eines die Nabe umgebenden Lagers führen.

Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs dadurch gelöst, daß die Welle als Vollwelle ausgebildet und zur Schaffung eines Überlastungsschutzes im Bereich des Anschlußzapfens mit einer koaxialen Bohrung versehen ist. Eine Überschreitung des maximalen Drehmoments führt danach nicht mehr zur Zerstörung des unter großem Aufwand zu demontierenden Antriebselements, sondern zu einer plastischen Verformung des Polygon-Profils des Anschlußzapfens nach innen, während das Polygon-Profil der Nabe unbeschädigt bleibt.

Aus der DE-OS 32 30 116 ist eine über ihre gesamte Länge ein konstantes inneres Polygon-Profil aufweisende Hohlwelle bekannt, in welches formschlüssig ein Zapfen einsteckbar ist. Dieser aus einem metallischen Werkstoff hergestellte Zapfen ist zwar zur Masseverminderung und Abmilderung von Steifigkeitssprüngen teilweise ausgehöhlt, damit wird er aber nur hinsichtlich seiner Steifigkeit abgestimmt auf die aus Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus mit Kohlefasern verstärktem Kunstharz hergestellte Hohlwelle. Ein Überlastungsschutz innerhalb einer Wellen-Naben-Verbindung soll nicht geschaffen werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellen-Naben-Verbindung und

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1 durch einen Anschlußzapfen und eine Nabe dieser Wellen-Naben-Verbindung.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, in welchem koaxial zueinander eine Welle 2 und ein Antriebselement 3 gelagert sind. Die Welle 2 ist dabei antreibbar über ein Zahnrad 4, das mit einem nicht dargestellten weiteren Zahnrad im Eingriff ist. Außerdem weist die Welle 2 einen Anschlußzapfen 5 auf, der als Polygon-Profil ausgebildet ist und in eine Nabe 6 des Antriebselements 3 formschlüssig eingreift. Zur Schaffung einer Sollbruchstelle in der Verbindung der Welle 2 mit dem Antriebselement 3 weist die Welle 2 im Bereich des Anschlußzapfens 5 eine koaxiale Bohrung 7 auf. Es sind außerdem die Welle 2 über ein Kugellager 8 und die Nabe 6 über ein Kegelrollenlager 9 im Gehäuse 1 gelagert.

Aus der Fig. 2 geht die Ausbildung des Polygon-Profils des Anschlußzapfens 5 hervor. Dieses Polygon-Profil ist ein von einem gleichzeitigen Dreieck abgeleitetes Profil mit stetigem Übergang der Krümmungen. Mit einem entsprechenden Innen-Profil ist die Nabe 6 versehen, so daß von der Welle 2 auf das Antriebselement 3 relativ hohe Drehmomente übertragen werden können, ohne daß Kerbwirkung auftritt. Die Problematik liegt nun darin, daß bei Überschreitung eines maximalen Drehmoments die Radialkräfte in der Wellennabenverbindung die Nabe 6 zerstören können oder die Nabe 6 aufweiten und das diese umgebende Kegelrollenlager 9 zerstören, mit der Folge, daß der Antrieb blockiert und auch zerstört wird. Ein Austausch des Antriebselements 3 ist aber mit einem hohen Reparaturaufwand verbunden. Durch die Anordnung der Bohrung 7 im Bereich des Anschlußzapfens 5 wird mit einfachen Mitteln eine Sollbruchsteile geschaffen, und zwar an der leicht demontierbaren Welle 2.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2 Welle

3 Antriebselement

4 Zahnrad

5 Anschlußzapfen

6 Nabe

7 Bohrung

8 Kugellager

9 Kegelrollenlager


Anspruch[de]
  1. Antriebseinrichtung mit einer Wellen-Naben-Verbindung, bei welcher eine aus Stahl hergestellte Welle (2) einen als Polygon-Profil ausgebildeten Anschlußzapfen (5) aufweist und formschlüssig auf diesem eine Nabe (6) eines ebenfalls aus Stahl hergestellten Antriebselements (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) als Vollwelle ausgebildet und zur Schaffung eines Überlastungsschutzes im Bereich des Anschlußzapfens (5) mit einer koaxialen Bohrung (7) versehen ist.






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