DD235699A1

DD235699A1 - Klemmscheibe zur beweglichen lagerung, sicherung oder befestigung von bauteilen auf wellen und dgl., vorzugsweise mit axialspiel

Info

Publication number: DD235699A1
Application number: DD27433085A
Authority: DD
Inventors: Kurt Schaale
Original assignee: Oppach Schaltelektronik
Priority date: 1985-03-22
Filing date: 1985-03-22
Publication date: 1986-05-14
Also published as: DE3600311A1

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist eine Klemmscheibe, die zur beweglichen Lagerung, Sicherung und Befestigung beweglicher oder fester, massiver oder elastisch ausgebildeter Bauteile auf Wellen, Achsen, Stehbolzen und Stiften, vorzugsweise mit Axialspiel, jedoch auch ohne Axialspiel oder mit Festsitz dient. Die erfindungsgemaesse Klemmscheibe (1) ist plan ausgebildet und besteht aus einem Federkranz (2), an welchen zum Kreismittelpunkt zu gerichtete durch Aussparungen (5) und den Innendurchmesser d1 gebildete Biegekrallen (3) angeordnet sind und der Innendurchmesser d1 ein dem Biegewinkel a bei elastischer Verformung der Biegekrallen (3) abgestimmtes kleineres Mass als der Durchmesser d der zugeordneten Nenngroesse der Welle (4) besitzt. Die Groesse des selbsteinstellenden axialen Spieles bis zum Festsitz wird durch Aenderung des Masses d5 des Aufdrueckstempels (7) erreicht. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Eine Anwendung der Klemmscheibe ist in der allgemeinen- und feinwerktechnischen Serienfertigung des Maschinen-Apparate- und Gerätebaues an zylindrischen Wellen-, Achsen-, Stehbolzen- und Stiftenden zur axialen Lagebegrenzung beweglicher oder fester, massiv oder elastisch ausgebildeter Bauteile vorzugsweise überall dort mit Hilfe einer in axialer Richtung wirkenden Aufdrückvorrichtung vorgesehen, wo kurze Taktzeiten, ein minimaler Arbeitsaufwand undThythmischer Montageablauf gefordert werden.

Die erfindungsgemäße Klemmscheibe ist sowohl mit als auch ohne selbsteinstellendem Axialspiel auf Wellen und dgl. sowie mit Preßsitz einsetzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Angesichts dessen, daß Montageprozesse der klassischen Verbindungselemente sekundenschnelle Montagevorgänge nicht zulassen, sind in neuerer Zeit solche Maschinenelemente gefragt, die einen momentan ablaufenden Arbeitsschritt gestalten.

Da in vielen Fällen der Praxis die Fertigungsstückzahlen vom Mengenbedarf der typisierten Erzeugnisse bestimmt werden, sind überwiegend Lose im Bereich kleinerer bis mittlerer Stückzahlen pro Jahr mit z. B. höheren Vorbereitungs- und Abschlußanteil tA erforderlich. Im Vergleich zur Großserienfertigung macht dieser relativierte Umstand den gezielten Einsatz rationell wirksamer Technologien erforderlich, deren verstärkte Anwendung aus dieser Sicht besondere Bedeutung erlangt.

Nach dem bisherigen Stand der Technik sind bereits Klemmscheiben bekannt, die zur Befestigung und Sicherung von Bauteilen auf Wellen, Achsen, Bolzen, Stehbolzen und Stiften eingesetzt werden, ohne daß die Enden der vorstehend genannten Bauteile zusätzlich bearbeitet werden müssen, indem z. B. eine Nut bzw. Aufnahmerille eingestochen werden muß, in welche die Befestigungselemente dann eingreifen. So ist bereits nach DE-GM 1997950 ein Sper-r-Ring bekannt, der zur Sicherung von zylindrischen Gegenständen wie Wellen, Zapfen und dgl. mehr, die in einer entsprechenden Ausnehmung, vorzugsweise Bohrung eines anderen Körpers gelagert sind, dient.

Eine Sicherung gegen axiales Herausziehen, aber auch gegen Drehung, wird dadurch erreicht, daß im äußeren geschlossenen Abschnitt des zur axialen Sicherung dienenden Achsial-Sperr-Ringes zusätzliche Zacken herausgedrückt sind. Diese Zacken werden jedoch nur dann wirksam, wenn der Sperr-Ring an das zu sichernde Teil angepreßt wird. Damit wird jedoch jede weitere Funktion ausgeschlossen. Nach DE-GM 7327496 ist weiterhin ein selbstsperrender Spannring mit gleichbleibender axialer Vorspannkraft bekannt, bei welchem das axial federnde Teil vorzugsweise ein konischer Ring ist, der mit dem selbstsperrenden Spannring eine Einheit darstellt.

Der federnde konische Ring gleicht dadurch in gewissen Grenzen auftretende Dehnungen aus, weil der Federkraftanstieg über die Federwegzunahme in der Nähe des Arbeitspunktes einen möglichst flachen Verlauf nimmt.

Der Spannring ist somit geeignet, die axiale Vorspannungskraft konstant zu halten. Es ist jedoch nicht möglich, mit einem derartigen Ring ein axiales Spiel einzustellen. Durch die konische Ausbildung neigt der Spannring außerdem zum Verhaken, so daß Schwierigkeiten bei einer automatisierten Fließfertigung mit automatischer Zuführung entstehen können.

Eine weitere bekannte Lösung nach der DE-AS 1295285 sieht eine Anschlag-und Festhaltescheibe für ein Maschinenteil in einer Bohrungoderauf einer Welle vor, mit welcher es möglich ist, die Verankerung wahlweise je nach Anwendungsfall mit oder ohne vorgegebenes Spiel zwischen dem zu sichernden Teil und der Anschlagscheibe sowie mit oder ohne Vorspannung zu erreichen.

Die genannten Varianten sind deshalb möglich, weil die Scheibe gegenüber der Scheibenebene an ihrem Außen- oder .

Innenumfang durch radiale Einschnitte getrennte Vorsprünge mit geneigten Schneidekanten besitzt, die bei einer Verdrehung der Scheibe in die feststehende Verankerungsfläche der Bohrung oder der Welle Teile eines Gewindeseinschneiden.

Die beschriebene Lösung gestattet u.a. auch die Einstellung eines axialen Spieles zwischen der Anschlag-und Festhaltescheibe und dem zu sichernden Maschinenteil. Das dazu notwendige Verdrehen der Anschlag- und Festhaltescheibe ist jedoqh

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verhältnismäßig aufwendig, insbesondere hinsichtlich auf die erforderliche Montagezeit. Eine Eignung für eine automatische Massenfertigung bei Einhaltung bestimmter Toleranzen hinsichtlich des erforderlichen axialen Spieles ist nur schwer denkbar.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel dervorliegenden Erfindung/eine Klemmscheibe zu finden, die in Abhängigkeit von ihrer Funktion als Bauelement, aber auch in Hinsicht auf ihre Funktion beim Montagevorgang so ausgebildet ist, daß äußerst kurze Montage- bzw. Taktzeiten erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist eine Klemmscheibe die es gestattet, nabenartige Bauteile auf Wellen, Achsen, Bolzen, Stehbolzen, Stifte und dgl. mit oder ohne selbsteinstellendem Axialspiel sowie mit Festsitz durch einfaches Aufdrücken zu befestigen.

Dabei ist zu gewährleisten, daß die Wellen, Achsen, Bolzen und dgl. nicht zusätzlich bearbeitet werden müssen, um den

dauerhaften Festsitz der Klemmscheibe zu gewährleisten. °

Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Klemmscheibe plan ausgebildet ist und aus einem Federkranz besteht, an dem zum Kreismittelpunkt zu gerichtet durch Aussparungen und dem Innendurchmesser d, ein dem Biegewinkel α bei elastischer Verformung der Biegekrallen abgestimmtes kleineres Maß als der Durchmesser d der zugeordneten Nenngröße der Welle besitzt.

Eine derartige Klemmscheibe ist vorzugsweise geeignet für eine Montage auf einer Welle oder dgl. mit selbsteinstellendem Axialspiel zwischen der Klemmscheibe und dem zu sichernden, auf der Welle gelagerten Bauteil.

Es ist jedoch auch eine Montage ohne Axialspiel bzw. mit Festsitz möglich.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß von der kreisförmigen Außenkontur her im Federkranz Freibiegeflächen liegen, welche beiderseits einer Biegekralle symmetrisch angeordnet sind.

Dadurch wird bei einer elastischen Verformung der Biegekrallen eine freie Ausbiegung des Federkranzes ohne Werkstoffverdrängung ermöglicht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß von der Nenngröße abhängig mehr als drei Biegekrallen vorhanden sind. In Zuordnung zu den Freibiegeflächen wird das Ausbiegen der Biegekrallen und des Federkranzes begünstigt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Biegekrallen etwa zungenförmig so ausgebildet sind, indem beim Aufdrücken der Klemmscheibe auf die Welle der kleinere Innendurchmesser di in Form der Stanzgratkanten bei der elastischen Verformung der Biegekrallen an"den größeren Wellendurchmesser d zu liegen kommt und daher an jeder Biegekralle eine Zweipunktberührung entsteht.

Diese Zweipunktberührung ist einerseits für die Größe der Reibungskraft auf der Welle und andererseits für die Größe der elastischen Verformung des Federkranzes sowie daraus resultierend für die Größe der Rückfederung des Federkranzes bestimmend, was gleichbedeutend für die Größe des Maßes der axialen selbsttätigen Spieleinstellung zu sehen ist.

Von Bedeutung ist weiterhin, daß die Klemmstellungen mit axialem Spiel, ohne axialem Spiel und mit Festsitz der Klemmscheibe durch eine axiale Aufdrückkraft und den Durchmesser d₅ bestimmt werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Wellen-, Bolzen-, Stiftenden und dgl. auf denen die Klemmscheibe aufgedrückt werden soll, eine Fase mit einem Fasendurchmesser < U₁ der Klemmscheibe erhält." Die Fase ermöglicht beim Aufdrückvorgang ein Zentrieren der Klemmscheibe und ein gleichmäßiges Aufgleiten der Biegekrallen auf der Welle.

Ausführungsbeispiel .

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: die Klemmscheibe vorder Montage,

Fig. 2: die Klemmscheibe mit axialem Spiel, auf eine Welle aufgedrückt.

Die Klemmscheibe 1 nach Fig. 1 ist eine kreisrunde, plane Scheibe aus einem federharten Werkstoff, beispielsweise aus Federstahl, deren Dicke s nenngrößenabhängig in einem ganz bestimmten Verhältnis zum Durchmesser der Welle, Achse, Bolzen oder dgl. stehen muß. Sie besteht aus einem Federkranz 2 in Form einer Kreisringfläche, an welchen zum Kreismittelpunkt hin in einer Ebene gerichtete federnde Biegekrallen 3 angeordnet sind, deren Innendurchmesser d·) ein dem Biegewinkel α nach Fig.2 der elastischen Verformung der Biegekrallen 3 abgestimmtes kleineres Maß hat, als der Durchmesser d der zugeordneten Nenngröße der Welle 4, wodurch eine Zweipunktberührung beim Aufdrückvorgang entsteht. Die Form der Biegekrallen 3 wird durch den Ausschnitt mit dem Innendurchmesser di und den von diesen ausgehenden Aussparungen gebildet, denen die Freibiegeflächen 6 im Federkranz 2 gegenüberliegen.

Die Aussparungen 5 sind innerhalb des Durchmessers d₃ angeordnet. Ihre Form, das Vorhandensein der Freibiegeflächen, die Differenz der Durchmesser d-d! und die Dicke des Werkstoffes haben einen wesentlichen Einfluß auf die Funktion der Klemmscheibe 1.

Mittels eines zentrisch zur Wellenachse ausgerichteten Aufdrückstempels 7 mit seiner an der Stirnseite vorgenommenen Hinterdrehung 8 und der Führungsbohrung 9 wird die Klemmscheibe 1 z. B. über eine zentrierende, standardisierte 65°-Fase der Welle und dgl. auf die Welle 4 bis zum Anschlag des Federkranzes 2 aufgedrückt. Hierbei belastet der Aufdruckstempel 7 lediglich mit seiner äußeren Kreisringfläche 10, die durch die Durchmesser d₄ und d₅ bestimmt wird die äußere Peripherie des Federkranzes 2 der Klemmscheibe 1. Das bei der Ausbildung und Bemessung der Klemmscheibe vorgegebene Axialspiel wird hfiim Al jfrirfmkvn rna η π Rplhsttätin pinnpstpllt Πια« wird HaHi irrh orrcairht inHpmmitHomAi ifHrui^kctonnnAl 7 H ία lilommcnhoiho

1 nach Fig. 2 lagezentriert an eine z. B. 65°-Fase 13 eines Stiftendes herangeführt und mittels einer Aufdrückkraft P, und P2 auf dem Aufdrückweg Wi und W₂ diejenige Verformungsarbeit stattfindet, die erforderlich ist, um mit P₁ und W-i die Verformung des Federkranzes 2 und mit P₂ und W₂ die Verformung der Biegekrallen 3 bis zum Aufgleiten der Schneidgratkanten 11 der Biegekrallen 3 auf die 65°-Fase 13 zu erreichen. Beim weiteren Aufdrückvorgang ist nun ein weiterer Aufdrückkraftanteil P₃ auf derLängedesanteiligen Aufdrückweges W₃ auf der WeI Ie erforderlich, mit der die Reibungsarbeit der Schneidgratkanten 11 der Biegekrallen 3 auf die Oberfläche der Welle 4 ausgeführt wird und der Federkranz 2 an das massive Bauteil 12 (Nabe, Buchse und dgl.) anschlägt bzw. bei nicht massiven Bauteilen 12, die durch den Anschlag zur Verformung neigen, der Anschlag des Federkranzes 2 von der eingestellten Aufdrückvorrichtung übernommen wird.

Mit der Rückführung des Aufdrückstempels 7 entfällt die obengenannte Kraft P₁, so daß der Federkranz 2 um den Weg W₁ zurückfedern kann und somit selbsttätig das gewünschte axiale Spiel um das Maßt eingestellt wird.

Die ebenfalls in der Klemmscheibe 1 gespeicherte und freiwerdende Äufdrückkraft P₂ wird als Komponente in der andrückenden Federkraft der Biegekrallen 3 an die Wellenoberfläche umgesetzt, so daß die bei einer anliegenden Abzugskraft P_Ab infolge einer Verharkung derBiegekrallenindie Wellenoberfläche miteiner etwa zehnfachen Aufdrückkraft P_Auf = Pi + P2 + P3 wirksam wird, was zu einer Zerstörung der Klemmscheibe 1 führen würde.

Die Freibiegeflächen 6 verhindern das Drängen des Werkstoffes beim Abbiegen des Federkranzes 2 und ermöglichen so die Selbsteinstellung des Axialspielst durch Rückfederung des Federkranzes 2, unabhängig von der Anpreßkraft.

Die Größe des selbsteinstellenden Axialspieles t und die des Festsitzes sind von der geometrischen Form und deren Abmessungen, von der Dicke s und der*Werkstoffqualität abhängig.

•Aber auch der Innendurchmesser ds des Aufdrückstempels 7 ist bei angemessener Größenbestimmung des Durchmessers d₃ für die Größe des axialen Spieles maßgebend.

Die Zuordnung der Nenngrößen d:d·, und seines Toleranzmaßes bestimmen die Größe des Biegewinkels a, der in Verbindung mit den Stanzgratkanten 11 der Biegekrallen 3 für den Festsitz der Klemmscheibe 1 besondere Bedeutung erlangt, da sich die schneidartigen Stanzgratkanten 11 aufgrund der Rückfederkraft der Biegekrallen 3 und des Federkranzes 2 in die Werkstoffoberfläche der Welle 4 eindrücken, so daß der Effekt des Festsitzes bei Anliegen der Abzugskraft noch verstärkt wirksam wird.

Dadurch, daß die Stanzgratkante 11 mit ihrem kleineren 0 d^ auf den größeren 0 d der Welle4 beim Aufdrücken der Federscheibe

z. B. auf das Stiftende mit der standardisierten 65°-Fase 13 zentrisch geführt aufgleitet, entsteht beiderseits einer jeden Biegekralle 3 eine Zweipunktberührung mit der Welle 4, die ihrerseits eine große Reibung zur Erzeugung einer großen Reibkraft = Aufdrückkraft des Aufdrückstempels 7 begünstigt, die benötigt wird, um eine wünschenswert große Verformung des Federkranzes 2 zur Erreichung eines größtmöglichen axialen Spielest zu erreichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Klemmscheibe zur beweglichen Sicherung oder Befestigung von Teilen auf Wellen, Achsen, Stiften, Stehbolzen oder dgl., vorzugsweise mit Axialspiel, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmscheibe (1) plan ausgebildet ist und aus einem Federkranz (2) besteht, an dem zum Kreismittelpunkt zu gerichtet.durch Aussparungen (5) und dem Innendurchmesser d-i gebildete Biegekrallen (3) angeordnet sind und der Innendurchmesser di ein dem Biegewinkel bei el astischer Verformung der Biegekratlen (3) abgestimmtes kleineres Maß als der Durchmesser d der zugeordneten Nenngröße der Welle (4) besitzt.
2. Klemmscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der kreisförmigen Außenkontur her im Federkranz (2) Freibiegeausschnitte (6) liegen, welche beiderseits einer Biegekralle (3) symmetrisch angeordnet sind.
3. Klemmscheibe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Nenngröße abhängig =§ zwei Biegekrallen (3) vorhanden sind.
4. Klemmscheibe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegekrallen (3) etwa zungenförmig so ausgebildet sind, indem beim Aufdrücken der Klemmscheibe (1) auf die Welle (4) der kleinere Innendurchmesser d^ in Form der Stanzgratkanten (11) bei der elastischen Verformung der Biegekrallen (3) an den größeren Wellendurchmesser d zu liegen kommt und daher an jeder Biegekralle (3) eine Zweipunktberührung entsteh*!.
5. Klemmscheibe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstellungen mit axialem Spiel, ohne axialem Spiel und mit Festsitz der Klemmscheibe (1) durch eine axiale Aufdrückkraft und dem Durchmesser d₅ bestimmt werden.
6. Klemmscheibe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen-, Bolzen-, Stiftenden und dgl. (4) nach Fig. 2 aufdenen,die Klemmscheibe aufgedrücktwerden soll, eine Fase (13) mit einem Fasendurchmesser <d_x der Klemmscheibe (1) erhält. ^v'-"^v~