Was sind Keilwellen?
Eine Keilwelle ist eine Konstruktion, die zwei Teile miteinander verbindet, wobei eine Keilwelle mit einer zahnradförmigen konkav-konvexen Nut an ihrem zylindrischen Außendurchmesser mit einer Hülse mit einer Nut im Inneren der Bohrung, die mit der Keilwelle kombiniert werden kann, verbunden wird.
Keilwellen haben hervorragende Ausrichtungseigenschaften und werden in mechanischen Teilen verwendet, die große Drehmomente übertragen. Sie können auch axiale Verschiebungen aufnehmen, während sie ein Drehmoment übertragen. Es gibt auch eine Anschlusskonstruktion, die als Verzahnung bezeichnet wird und ein feineres Verzahnungsprofil als eine Keilwelle aufweist.
Im Vergleich zu Verzahnungen werden Kerbverzahnungen häufig auf dünnen Wellen und dünnen Wänden eingesetzt. Sie werden auch verwendet, um das Klappern in Drehrichtung zu verringern, wenn eine Welle und eine Hülse kombiniert werden, und um ein Drehmoment ohne Verschiebung in axialer Richtung zu übertragen.
Anwendungen von Keilwellen
Keilwellen werden in Getrieben und Kraftübertragungsteilen in Kraftfahrzeugen und Werkzeugmaschinen eingesetzt. Zu den spezifischen Anwendungen im Automobilsektor gehören die Gelenkwellen von Fahrzeugen mit Frontantrieb.
In FF-Fahrzeugen werden sie auch in der Verbindung zwischen Transaxle und Antriebswelle eingesetzt.
Keilwellen und Hülsen können entweder fest miteinander verbunden oder in axialer Richtung gleitend eingesetzt werden. Bei gleitenden Keilwellen sind die Teile in vielen Fällen zur Schmierung mit Fett beschichtet.
In anderen Fällen können Fettzuführungen vorgesehen und mit periodischer Schmierung verwendet werden.
Funktionsweise von Keilwellen
Keilwellen übertragen das Drehmoment über Zahnflanken, die orthogonal zur Umfangsrichtung stehen. Bei Zahnrädern wird das Drehmoment übertragen, wenn zwei Teile mit unterschiedlichen Mittelachsen gegen die Zahnflanken des jeweils anderen Teils drücken.
Die Drehrichtung ist entgegengesetzt zueinander und die Anzahl der Umdrehungen variiert mit der Anzahl der Zahnräder. Im Gegensatz dazu übertragen bei einer Keilverzahnung ein Wellen- und ein Hülsenteil mit gleicher Mittelachse das Drehmoment über die Zahnflanken der Keilverzahnung, so dass eine Drehbewegung in gleicher Richtung auf der gleichen Drehachse möglich ist.
Arten von Verzahnungen
Verzahnungen lassen sich in drei Typen einteilen, je nachdem, wo die Mittelachse innerhalb des Zahnprofils ausgerichtet ist und wie die Drehmomentübertragung durch Stahlkugeln beschaffen ist.
1. Rechteckige Verzahnungen
Rechteckige Verzahnungen sind Verzahnungen mit parallelen Zahnflanken auf beiden Seiten; die Zentrierung der beiden Teile erfolgt auf dem Teil des Verzahnungsprofils mit kleinem Durchmesser. Rechteckige Verzahnungen sind jedoch schwierig herzustellen und werden daher heute nur noch selten verwendet.
2. Evolventenverzahnungen
Evolventenverzahnungen sind Verzahnungen mit Evolventenkurven an der linken und rechten Zahnflanke; die Zentrierung der beiden Teile erfolgt an den Zahnflanken. Eine Evolventenkurve ist der Weg, den die Endpunkte eines um einen Kreis gewickelten Fadens zurücklegen, wenn der Faden abgewickelt wird und dabei straff gehalten wird, damit er nicht erschlafft.
Diese Form ist in der Industrie weit verbreitet, da sie die Kraftübertragung beim Zahneingriff kaum beeinträchtigt, selbst wenn ein Fehler in der Position der Zahnräder auftritt, und weil sie auch in der Herstellung überlegen ist. Die Evolventenverzahnung ist wegen ihrer zahlreichen Vorteile weit verbreitet, wie z. B. die Selbstausrichtung bei der Drehmomentübertragung, die einfache Herstellung, die hohe Festigkeit des Zahnfußes und die Fähigkeit, hohe Drehmomente zu übertragen.
3. Kugelkeilverzahnungen
Die Kugelkeilverzahnung ist eine Verzahnungsform, die insbesondere dann eingesetzt wird, wenn axiale Gleiteigenschaften erforderlich sind. An den Seiten der zu verbindenden Welle und Hülse sind etwa drei halbmondförmige Nuten vorgesehen, in die eine große Anzahl von Stahlkugeln eingesetzt wird. So kann ein Drehmoment übertragen und gleichzeitig eine axiale Verschiebung reibungslos durchgeführt werden.
Weitere Informationen über Verzahnungen
Zu beachtende Punkte bei der Konstruktion von Keilwellen
Die Form des Wellenendes der Verzahnungen und die Form des Gegenstücks der Hülse sollten so gestaltet sein, dass sie der Form der Maschinen und Geräte entsprechen, an denen sie befestigt werden. Bei der Konstruktion ist auf Festigkeit zu achten, damit die Form der Keilwelle nicht beschädigt wird, wenn das zu übertragende Drehmoment aufgebracht wird.
Je nach Betriebsumgebung ist eine Staubdichtung oder eine ähnliche Konstruktion an der Einführungsstelle der Keilwelle der Hülse erforderlich. Staubdichtungen halten das eingefüllte Fett für eine bestimmte Zeit zurück und verhindern das Eindringen von Fremdkörpern von außen, wodurch die Abnutzung der Keilwelle und die Entstehung anormaler Geräusche bei der Übertragung des Drehmoments verringert werden.