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Dokumentenidentifikation DE19721339A1 26.11.1998
Titel Zentriereinrichtung zur Zentrierung von mindestens zwei Baugruppen zueinander, vorzugsweise einer Antriebs- und einer Arbeitsmaschine
Anmelder Hydraulik-Ring Antriebs- und Steuerungstechnik GmbH, 72622 Nürtingen, DE
Erfinder Niethammer, Bernd, 72622 Nürtingen, DE;
Heinz, Michael, 01662 Meißen, DE;
Webner, Michael, 09116 Chemnitz, DE;
Knecht, Andreas, 72119 Ammerbuch, DE
Vertreter Jackisch-Kohl und Kollegen, 70469 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 22.05.1997
DE-Aktenzeichen 19721339
Offenlegungstag 26.11.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.11.1998
IPC-Hauptklasse F16D 1/02
IPC-Nebenklasse F16D 3/08   
Zusammenfassung Zentriereinrichtung zur Zentrierung von mindestens zwei Baugruppen zueinander, vorzugsweise einer Antriebs- und einer Arbeitsmaschine.
Die Zentriereinrichtung zur Zentrierung einer Antriebs- oder Arbeitsmaschine, deren Wellen miteinander kuppelbar sind, besteht aus mehreren Einzelteilen, die nur mit einer vom Fertigungsverfahren abhängigen Toleranz herstellbar sind.
Um die Zentriereinrichtung so auszubilden, daß zum Fügen bzw. zum Verbinden der Baugruppen nur kleine Toleranzen erforderlich sind, so daß der Verschleiß der Übertragungselemente gering gehalten wird, zentriert die Zentriereinrichtung die beiden Wellen der beiden Baugruppen zueinander. Dadurch wird der Versatz der Wellen minimal. Auch der Verschleiß an den Übertragungselementen ist minimal, so daß sie eine lange Lebensdauer haben.
Die Zentriereinrichtung eignet sich vorteilhaft für Pumpen und Elektromotoren, insbesondere zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereich.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Zentriereinrichtung zur Zentrierung von mindestens zwei Baugruppen zueinander, vorzugsweise einer Antriebs- und einer Arbeitsmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Baugruppen bestehen aus mindestens zwei, in der Regel jedoch aus mehreren Einzelteilen, die jeweils nur mit einer vom Fertigungsverfahren abhängigen Toleranz herstellbar sind. Bei der Montage dieser Einzelteile zur Baugruppe ergibt sich damit eine sogenannte Schlußtoleranz. Sie bewirkt bei der Verbindung, d. h. der Koppelung der Baugruppen miteinander, einen Versatz, wie einen lateralen Versatz, Winkelfehler und dergleichen, der für die Übertragung der Energie notwendigen Elemente. So können die Wellen der Baugruppen durch eine Kupplung miteinander verbunden sein. Der Versatz hat zur Folge, daß es aufgrund von Ausgleichsbewegungen immer zu einem Verschleiß an den Übertragungselementen kommt, wodurch die Lebensdauer dieser Übertragungselemente begrenzt ist.

Es sind bereits Zentrierungen in Form von Zentrierbünden, Zentrierdurchmessern und dergleichen bekannt, um solche Baugruppen zueinander auszurichten. Der Nachteil solcher Zentrierungen besteht darin, daß eine relativ große Toleranz zum Fügen bzw. zum Verbinden der Baugruppen notwendig ist. Dies wiederum führt zu einem Versatz der Übertragungselemente und damit zu den genannten Verschleißproblemen und Verkürzung der Lebensdauer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Zentriereinrichtung so auszubilden, daß zum Fügen bzw. zum Verbinden der Baugruppen nur kleine Toleranzen erforderlich sind, so daß der Verschleiß der Übertragungselemente gering gehalten wird.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Zentriereinrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Zentriereinrichtung zentriert die Wellen der Baugruppen unmittelbar zueinander, so daß der Versatz der Wellen minimal wird. Dadurch ist auch der Verschleiß an den Übertragungselementen minimal, so daß sie eine lange Lebensdauer haben. Zum Fügen bzw. Verbinden der Baugruppen ist eine enge Toleranz nicht erforderlich.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zentriereinrichtung,

Fig. 2 und Fig. 3 in Darstellungen entsprechend Fig. 1 zwei weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Zentriereinrichtungen.

Die im folgenden beschriebenen Zentriereinrichtungen dienen dazu, wenigstens zwei Baugruppen zueinander zu zentrieren. Bei diesen zu zentrierenden Baugruppen handelt es sich meist um eine Antriebs- und um eine Arbeitsmaschine. Die von der Antriebsmaschine bereitgestellte Energie wird direkt oder mit Hilfe einer separaten Kupplung auf die Arbeitsmaschine übertragen.

Fig. 1 zeigt eine solche Antriebsmaschine 1, die beispielsweise ein Antriebsmotor sein kann. In der Antriebsmaschine 1 ist eine Antriebswelle 2 mit Wälzlagern 3 drehbar gelagert. Das freie Ende der Antriebswelle 2 befindet sich in einem Aufnahmeraum 4, der zu einer Stirnseite 5 eines Gehäuses 6 der Antriebsmaschine 1 offen ist. Das gegenüber der Gehäusestirnseite 5 zurückgesetzte Ende 7 der Antriebswelle 2 ist als Formschlußelement ausgebildet, das mit einem entsprechenden Gegenformschlußelement 8 einer Abtriebswelle 9 drehfest verbunden ist. Das Ende 7 und das Formschlußelement 8 bilden Übertragungselemente, mit denen das Drehmoment von der Antriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 9 übertragen wird. Die Abtriebswelle 9 ist drehbar in einer Arbeitsmaschine 10 gelagert und ragt in den Aufnahmeraum 4 der Antriebsmaschine 1. An einer Stirnseite 11 eines Gehäuses 12 der Arbeitsmaschine 10 ist eine Vertiefung 13 vorgesehen, die eine Wellendichtung 14 aufnimmt, mit der die Abtriebswelle 9 abgedichtet wird. Die beiden Gehäuse 6 und 12 der Antriebsmaschine 1 und der Arbeitsmaschine 10 liegen mit ihren ebenen Stirnseiten 5 und 11 flächig aneinander.

Die beiden Wellen 2 und 9 werden durch eine Zentriereinrichtung 15 zueinander zentriert, so daß der Versatz der Wellen 2, 9 zueinander allenfalls minimal ist. Die Zentriereinrichtung 15 wird durch eine Zentrierhülse gebildet, die mit ihrem Mantel 16 an der Innenwandung 17des Aufnahmeraumes 4 anliegt. Vorteilhaft hat die Zentrierhülse 15 kreisförmigen Querschnitt. Dementsprechend hat auch der Aufnahmeraum 4 kreisförmigen Querschnitt, so daß der Mantel 16 der Zentrierhülse 15 über seinen Umfang flächig an der Innenwandung 17 des Aufnahmeraumes 4 anliegt.

Ein Boden 18 der Zentrierhülse 15 hat eine zentrische Zentrierausnehmung 19, durch welche die Abtriebswelle 9 ragt. Der Durchmesser der Ausnehmung 19 ist vorteilhaft gleich dem Außendurchmesser der Abtriebswelle 9, so daß die Abtriebswelle 9 einwandfrei gegenüber der Antriebswelle 2 zentriert wird. Sollte der Durchmesser der Zentrierausnehmung 19 geringfügig kleiner sein als der Außendurchmesser der Abtriebswelle 9, tritt schon nach kurzer Einsatzdauer der Arbeitsmaschine 10 am Rand der Ausnehmung 19 der Zentrierhülse 15 ein definierter Verschleiß auf, um eine Überbestimmung durch die zusätzliche Lagerung mittels der Zentrierhülse 15 zu vermeiden. Der Boden 18 der Zentrierhülse 15 befindet sich mit geringem Abstand von der Stirnseite 5 des Gehäuses 6 innerhalb des Aufnahmeraumes 4 der Antriebsmaschine 1.

Die Zentrierhülse 15 dient als Montagehilfe. Sobald die beiden Wellen 2, 9 zueinander ausgerichtet sind, werden sie fixiert, beispielsweise durch Befestigungsschrauben.

Die Zentrierhülse 15 läßt sich äußerst kostengünstig als Fließpreß- teil, als Tiefziehteil, als Spritzgußteil oder dergleichen fertigen. Vorteilhaft besteht die Zentrierhülse 15 aus Kunststoff, kann aber auch aus jedem anderen geeigneten Material bestehen. Zumindest der Boden 18 der Zentrierhülse 15 ist dünnwandig ausgebildet, um bereits nach kurzer Betriebszeit den beschriebenen definierten Verschleiß am Rand der Ausnehmung 19 im Boden 18 der Zentrierhülse 15 zu erreichen. Aufgrund der Zentrierhülse 15 wird der Versatz der Wellen 2, 9 zueinander minimal. Aufgrund dieses minimalen Versatzes tritt allenfalls nur ein minimaler Verschleiß an den Übertragungselementen 7, 8 auf, so daß eine Einschränkung der Lebensdauer dieser Elemente nicht zu befürchten ist. Aufgrund des Einsatzes der Zentrierhülse 15 sind an den Stirnseiten der Gehäuse 6 und 12 der Antriebsmaschine 1 und der Arbeitsmaschine 10 keine Vertiefungen und Erhöhungen erforderlich, um die Gehäuse und damit auch die zugehörigen Wellen 2 und 9 gegeneinander zu zentrieren. Die Stirnseiten 5 und 11 der Gehäuse 6 und 12 können eben ausgebildet sein, was sich weiter vorteilhaft auf die Herstellungskosten auswirkt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erfolgt die Zentrierung der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 9 zueinander durch einen Zentrierstift 20 als Zentriereinrichtung. Die Antriebswelle 2 der Antriebsmaschine 1 ist mit dem Zentrierstift 20 versehen, der in einer zentrischen axialen Bohrung 21 der Antriebswelle 2 befestigt ist. Die Abtriebswelle 9 der Arbeitsmaschine 10 ist, wie dies anhand von Fig. 1 im einzelnen erläutert worden ist, über das Formschlußelement 8 mit dem Gegenformschlußelement 7 der Antriebswelle 2 drehfest verbunden. Im Gegensatz zum vorigen Ausführungsbeispiel ist das Formschlußelement 8 mit einer axialen zentrischen Bohrung 22 versehen, in die der Zentrierstift 20 ragt. Es ist auch möglich, den Zentrierstift 20 in der Bohrung 22 der Abtriebswelle 9 zu befestigen. In diesem Falle wird der Zentrierstift 20 beim Zusammenfügen von Antriebsmaschine 1 und Arbeitsmaschine 10 in die Bohrung 21 der Antriebswelle 2 gesteckt. Wie beim vorigen Ausführungsbeispiel ist der Gegenformschlußteil 7 der Antriebswelle 2 hülsenförmig ausgebildet und hat unrunden Querschnitt. Der Gegenformschlußteil 7 nimmt das im Querschnitt entsprechend ausgebildete Formschlußteil 8 der Abtriebswelle 9 auf.

Über den Zentrierstift 20 wird die Abtriebswelle 9 der Arbeitsmaschine 10 zur Antriebswelle 2 der Antriebsmaschine 1 zentriert. Dadurch ist der Versatz der Wellen 2 und 9 zueinander minimal, da die Wellen, im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 1, unmittelbar zueinander fixiert werden. Aufgrund des allenfalls minimalen Wellenversatzes tritt an den Übertragungselementen 7, 8 kein oder nur minimaler Verschleiß auf, so daß eine optimale Lebensdauer gewährleistet ist. Die Bohrungen 21, 22 für den Zentrierstift 20 können durch die bei der Bearbeitung der Wellen 2, 9 ohnehin notwendigen Zentrierbohrungen gebildet werden. Bei der Bearbeitung bzw. Herstellung der Wellen werden an den Stirnseiten Zentrierbohrungen für die Zentrierdorne der entsprechenden Spannvorrichtungen der Bearbeitungsmaschine angebracht. Diese Zentrierbohrungen können für die Bohrungen 21, 22 optimal herangezogen werden. Sie müssen in der Regel lediglich axial verlängert werden, um den Zentrierstift 20 befestigen bzw. ihn in eine der Bohrungen stecken zu können. Darum sind zusätzliche Bohrungen an den Wellen 2, 9 nicht erforderlich.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Antriebswelle 2 der Antriebsmaschine 1 und die Abtriebswelle 9 der Arbeitsmaschine 10 durch Zentrierklauen bzw. -nasen 23 als Zentriereinrichtung zueinander zentriert werden. Diese Zentrierklauen bzw. -nasen können unmittelbar an den Wellen 2, 9 vorgesehen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sie jedoch an einem separaten Bauteil, beispielsweise an einer Kupplung 24 vorgesehen, mit der die beiden Wellen 2, 9 drehfest miteinander verbunden werden. Die Kupplung 24 weist Kupplungselemente 25 und 26 auf, die die Drehmoment übertragende Verbindung zwischen den beiden Wellen 2 und 9 gewährleisten. Die Antriebswelle 2 hat stirnseitig einen Formschlußteil 27, mit dem sie drehfest mit dem Kupplungselement 26 verbunden ist. Das Kupplungselement 25 ist entsprechend dem Gegenformschlußelement 7 der Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 ausgebildet und nimmt das stirnseitige Formschlußelement 8 der Abtriebswelle 9 auf.

Die Zentrierklauen bzw. -nasen 23 des Kupplungselementes 25 stehen stirnseitig axial über das Kupplungselement vor und liegen am Umfang der Abtriebswelle 9 an. Die Zentrierklauen bzw. -nasen ir

des Kupplungselementes 26 stehen über die freie Stirnseite des Kupplungselementes 26 axial vor und liegen am Umfang der Antriebswelle 2 an. Um eine Überbestimmung des Lagersystems für die beiden Wellen 2, 9 zu vermeiden, sind die Zentrierklauen bzw. -nasen 23 so ausgebildet, daß sie unter Belastung der Wellen, zum Beispiel durch radiale Belastung, verschleißen.

Auch mit dieser Zentriereinrichtung 23 können die Wellen 2, 9 mit minimalem Versatz zueinander miteinander gekuppelt werden. Der Verschleiß der an der Drehmomentübertragung beteiligten Bauteile wird dadurch minimal gehalten, so daß auch eine entsprechend lange Lebensdauer dieser Bauteile gewährleistet ist.

Die beschriebenen Zentriereinrichtungen 15, 20, 23 sind vorteilhaft geeignet für Pumpen und Elektromotoren, insbesondere zum Einsatz im Kraftfahrzeugbereich. Sie lassen sich in Kleinaggregaten und auch in der Großserienproduktion hervorragend einsetzen.


Anspruch[de]
  1. 1. Zentriereinrichtung zur Zentrierung von mindestens zwei Baugruppen zueinander, vorzugsweise einer Antriebs- und einer Arbeitsmaschine, deren Wellen miteinander kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (15, 20, 23) die beiden Wellen (2, 9) der beiden Baugruppen (1, 10) zueinander zentriert.
  2. 2. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (15) eine Zentrierhülse ist.
  3. 3. Zentriereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierhülse (15) in einem Aufnahmeraum der einen Baugruppe (1) angeordnet ist.
  4. 4. Zentriereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierhülse (15) mit einem Mantel (16) an einer Innenwandung (17) des Aufnahmeraumes (4) anliegt.
  5. 5. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Boden (18) der Zentrierhülse (15) eine Zentrierausnehmung (19) für die eine Welle (9) aufweist.
  6. 6. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierhülse (15) dünnwandig ausgebildet ist.
  7. 7. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierhülse (15) ein Fließ-, Preß-, ein Tiefzieh- oder ein Spritzgußteil ist.
  8. 8. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierhülse (15) aus Kunststoff oder Metall besteht.
  9. 9. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (20) ein Zentrierstift ist, mit dem die Wellen (2, 9) unmittelbar zueinander zentriert werden.
  10. 10. Zentriereinrichtung nach Anspruch .9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierstift (20) in Achsrichtung der Wellen (2, 9) verläuft.
  11. 11. Zentriereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierstift (20) in einer zentrischen axialen Bohrung (21, 22) der einen Welle (2, 9) befestigt und in eine zentrische axiale Bohrung der anderen Welle gesteckt ist.
  12. 12. Zentriereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (21, 22) die Zentrierbohrungen zur Zentrierung der Wellen (2, 9) während ihrer Bearbeitung sind.
  13. 13. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (23) durch Zentrierklauen bzw. -nasen gebildet ist.
  14. 14. Zentriereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierklauen bzw. -nasen (23) an den Wellen (2, 9) vorgesehen sind.
  15. 15. Zentriereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierklauen bzw. -nasen (23) an Kupplungselementen (25, 26) einer die Wellen (2, 9) verbindenden Kupplung (24) vorgesehen sind.
  16. 16. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierklauen bzw. -nasen (23) an den Außenseiten der Wellen (2, 9) anliegen.
  17. 17. Zentriereinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierklauen bzw. -nasen (23) axial von den Kupplungselementen (25, 26) abstehen.
  18. 18. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierklauen bzw. -nasen (23) unter Belastung der Welle (2, 9) so verschleißen, daß eine Überbestimmung der Lagerung der Welle (2, 9) vermieden wird.






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