Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine Rotationsverbindung einer angetriebenen Welle mit einer die Welle umgebenden Hülse mit zylindrischer Innenwandung, mit zur Klemmung zwischen Wellenaußenseite und Hülsen-Innenwandung umfangsverteilten Klemmkörpern, die sich in einem Klemmkörper-Käfig befinden.

Derartige Vorrichtungen sind als Klemmkörperkupplungen bekannt (vergl. DE 41 03 136 A1).

Es stellt sich die Aufgabe, eine derartige Klemmkörper-Kupplung beziehungsweise Spannvorrichtung speziell für die Kraftübertragung eines Drehmomentes von einer Welle auf eine relativ weiche Hülse, insbesondere Papp- oder Kunststoffhülse anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Spannvorrichtung der genannten Art, bei der die Klemmkörper auf einem im wesentlichen tangential zur Wellenaußenseite verlaufenden, mit dem Käfig starr verbundenen Führungsbolzen verschieblich gelagert sind und je nach Stellung auf dem Führungsbolzen gegenüber der Hülsen-Innenwandung sich in einer klemmenden oder nicht-klemmenden Position befinden, wobei innerhalb des Klemmkörper-Käfigs ein gegenüber diesem drehverstellbarer Mitnehmerring angeordnet ist, der mit den Klemmkörpern derart verbunden ist, dass bei Drehung des Mitnehmerrings gegenüber dem Klemmkörper-Käfig sämtliche Klemmkörper sich auf den Führungsbolzen verschieben lassen.

Vorzugsweise besteht die Verbindung zwischen Mitnehmerring und Klemmkörpern aus einzelnen Verbindungsstiften. Die Kupplungsverbindung kann starr oder kraftgekoppelt sein. Auch entsprechend starke Magnetkupplungen, Reibungskupplungen und dergleichen sind möglich.

Die Klemmkörper können durch Federkraft in eine Endposition gedrückt werden, wobei diese Federkraft vorzugsweise durch eine auf dem Führungsbolzen geschobene Zylinderfeder hervorgerufen wird. Wesentlich ist, dass die Federkraft den Klemmkörper in eine klemmende Position drückt, so dass ein Ausrücken des Klemmkörpers aus der klemmenden Position gegen die Federkraft erfolgt.

Vorzugsweise umfasst der Klemmkörper-Käfig einzelne beabstandete Segmente, die durch die Führungsbolzen miteinander verbunden sind. Dabei bestehen zwischen den Segmenten Freiräume, in denen jeweils ein oder mehrere Klemmkörper angeordnet sind.

Eine Besonderheit stellt vorzugsweise die Form des Klemmkörpers dar. Der Klemmkörper kann beispielsweise als Tonnenkörper oder als Ellipsoid gestaltet sein. Der Tonnenkörper kann ein Kreistonnenkörper oder ein parabolischer Tonnenkörper sein. Ein Kreistonnenkörper zeichnet sich dadurch aus, dass die Erzeugende ein Kreisbogen ist, während bei einem parabolischen Tonnenkörper die Erzeugende eine Parabel ist. Auch eine Kugelform ist möglich.

Um eine gute Klemmung des Klemmkörpers in Kontakt mit der Hülsen-Innenwandung zu erzeugen, wird die Außenfläche des Klemmkörpers reibungserhöht belegt und/oder strukturiert.

Vorzugsweise ist der Klemmkörper-Käfig mit 4 bis 10, vorzugsweise 6, Klemmkörpern bestückt. Dabei kann jeweils ein Freiraum einen einzelnen Klemmkörper oder ein Klemmkörper-Paar enthalten. Auch drei oder mehr Klemmkörper können nebeneinander in einem Freiraum mit entsprechender Anzahl von Führungsbolzen eingebaut sein. Letztlich ist auch möglich, zwei oder mehr Führungsbolzen für einen einzigen Klemmkörper vorzusehen.

Um eine Unwucht zu vermeiden und eine gleichmäßige Andruckskraft zu erzeugen, wird bei gerader Anzahl von Klemmkörpern beispielsweise eine Anordnung gewählt, bei der innerhalb des Käfigs in Umfangsrichtung gesehen jeweils in Umfangsrichtung benachbarte Klemmkörper axial gegeneinander versetzt in den Freiräumen sind.

Der Mitnehmerring mit dem mit Klemmkörpern bestückte Klemmkörper-Käfig ist verdrehbar bzw. abnehmbar mit einer Antriebswelle verbindbar.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf ein Ensemble, bestehend aus einer Papp- oder Kunststoffhülse, die über die Spannvorrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist.

Eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erfolgt anhand der Zeichnung. Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:

• Figur 1 eine teilweise geschnittener Ansicht einer Spannvorrichtung, gesehen in Achsenrichtung einer Welle;
• Figur 2 einen Teilschnitt durch die Spannvorrichtung;
• Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Spannvorrichtung.

Eine in den Figuren dargestellte Spannvorrichtung 100 dient dazu, eine Hülse 7 mit einer drehbaren Welle 8 (hier durchsichtig gezeichnet) zu verbinden, wobei die. Spannvorrichtung 100 ein leichtes Lösen von der Welle nach Beendigung eines Wickelvorgangs der Hülse 7 ermöglichen soll. Die Hülse 7 wird beispielsweise mit einer Kunststoff-Folie, einer Textilbahn, einer Metallfolie oder mit einer Papierbahn außen mehrschichtig umwickelt. Wie aus Figur 2 hervorgeht, hat die Hülse 7 einen Innendurchmesser Dg, während die welle einen Außendurchmesser Dw hat. Die Differenz $$\mathrm{Dg}-\mathrm{Dw}$$ muss durch die Spannvorrichtung 100 überbrückt werden.

Die Spannvorrichtung 100 umfasst einen Klemmkörper-Käfig 1, der in einzelne Segmente 10 unterteilt ist, die untereinander durch einen Ringtorus 14 verbunden sind. Letzterer sitzt über einem Lagerring 15 gespannt und kann erforderlichenfalls aufgebogen und abgezogen werden, so dass der Klemmkörper-Käfig 1 von der Welle 8 abgezogen werden kann.

Die Segmente 10 haben in Achsenrichtung der Welle gesehen eine etwa trapezförmige Gestalt, wobei die gekrümmten Außenseiten 18 der Segmente 10 innerhalb eines (gedachten) Kreises liegen, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser Dg der Hülse 7. Zwischen den einzelnen Segmenten 10 sind Freiräume 19 gelassen. Die Freiräume 19 werden jeweils durch Flanken 20 der Segmente 10 begrenzt. Im Ausführungsbeispiel bilden sechs Segmente 10 und sechs Freiräume 19 im Wesentlichen den Klemmkörper-Käfig 1.

Wie aus den Details der Figur 1 (rechte Seite) ersichtlich ist, sind die Segmente 10 aufgebohrt und besitzen jeweils eine Zugangsbohrung 16, die an der Außenseite 18 des Segmentes 10 beginnt, in einer tangential Richtung innerhalb des Segmentes 10 verläuft und an einer Austrittsöffnung 21 im Bereich der Flanke 20 endet.

In Flucht liegend ist an der gegenüberliegenden Flanke des benachbarten Segments eine Eintrittsöffnung 22 angeordnet, an die sich eine weitere Aufnahmebohrung 17 anschließt. In die gegenüberliegenden Bohrungen 16 und 17 ist ein Metall-Führungsbolzen 3 fest eingelassen, beispielsweise über ein Gewinde festgelegt. Innerhalb des Freiraumes 19, den der Führungsbolzen 3 freiliegend überbrückt, ist auf einem Teil der Länge des Führungsbolzens 3 ein Klemmkörper 2 geschoben. Dieser ist als Kreistonnenkörper gestaltet, das heißt im Querschnitt bildet die Außenseite Kreisabschnitte. Der Klemmkörper 2 kann auch als parabolischer Tonnenkörper, als Ellipsoid oder als Kugel gestaltet sein. Die runden Außenwände des Klemmkörpers 3 sind mit Silikonringen 23 belegt, so dass die Außenseite einen hohen Reibungskoeffizienten hat. Auch andere reibungserhöhende Strukturen oder Beläge sind möglich.

Die Klemmkörper 2 sind innerhalb des Freiraumes 19 auf den Führungsbolzen 3 verschieblich angeordnet. Durch eine ebenfalls auf den Führungsbolzen 3 aufgeschobene Zylinderfeder 6 wird eine Federkraft ausgeübt, so dass der Klemmkörper 2 in eine Endposition gedrückt ist. In dieser Endposition drückt die Außenseite des Klemmkörpers 2 gegen die Hülsen-Innenwand 11 und verklemmt den Klemmkörper-Käfig 1 gegen die Hülse 7.

Der Mitnehmerring 4 ist über einen quasi-radial ausgerichteten Mitnehmer-Stift 5, dessen Spitze von der Seite her in den Klemmkörper 2 eindringt, mit diesem fest verbunden, so dass bei einer Verstellung des Klemmkörper - Käfigs 1 gegenüber dem Mitnehmerring 4 eine Verstellung des Klemmkörpers 2 mit einer Verschiebung gegen die Federkraft in eine nicht-klemmenden Position erfolgt.

Wie aus Figur 3 erkennbar ist, sind insgesamt sechs Klemmkörper 2 vorgesehen, die auf tangential oder fasttangential (» im Wesentlichen tangential «) verlaufenden Führungsbolzen 3 verschiebbar angeordnet sind. Die bei Klemmung des Klemmkörpers 2 in Kontakt mit der Hülsen-Innenwandung tretende Außenfläche des Klemmkörpers ist Reibung erhöht belegt und/oder strukturiert.

Innerhalb des Klemmkörper-Käfigs 1 beziehungsweise in den Freiräumen 19 sind die Klemmkörper in Umfangsrichtung gesehen von einem zum anderen jeweils axial um etwa eine halbe Flankenbreite versetzt. Hierdurch ergibt sich eine genaue Auswuchtung und Kraftverteilung der Andruckkräfte gegen die Hülse. Auch ist die Hülse gut gegen Verschiebung in Axialrichtung als auch gegen relatives Verdrehen zur Welle gesichert. Eine andere Anordnung ist beispielsweise durch ein Paar nebeneinander angeordneter Klemmkörper in einem Freiraum möglich. Auch jeweils einstückige, aber über zwei parallele Führungsbolzen geführte Klemmkörper sind technisch realisierbar und als unter die Erfindung fallend zu betrachten.

Entsprechend der Länge der zu führenden Hülse 7 ist eine Welle 8 mit wenigstens zwei beabstandeten Spannvorrichtungen 100 bestückt. Durch Verdrehen des Mitnehmerrings 4 bei festgehaltenem Klemmkörper-Käfig 1 werden die Klemmkörper 2 auf den Führungsbolzen 3 gegen die Federkraft der Zylinderfeder 6 verschoben. Damit werden sie aus der klemmenden Position ausgerückt. Der Durchmesser des Klemmkörper-Käfigs ist damit beschränkt auf den Durchmesser der Außenseite der Segmente 10. Der Klemmkörper-Käfig beziehungsweise die Spannvorrichtung 100 kann in dem Innenraum der Hülse eingeschoben werden. Sobald der Mitnehmerring losgelassen wird, rücken die Klemmkörper 2 wieder in die gegenüberliegenden Positionen und damit in die klemmenden Positionen aufgrund der auf sie ausgeübten Federkraft.

Eine Lösung der Spannvorrichtung geschieht durch erneutes Verdrehen des Mitnehmerringes 4 in die entsprechende Gegenrichtung zum Lösen der Klemmkörper 2.

1 Klemmkörper-Käfig 28 2 Klemmkörper 29 3 Führungsbolzen 30 4 Mitnehmerring 5 Verbindungsstift 6 Zylinderfeder 7 Hülse 8 Welle 9 Wellenaußenseite 100 Spannvorrichtung 10 Segment 11 Hülsen-Innenwandung 12 Außenfläche (von 2) 13 14 Ringtorus 15 Lagerring 16 Zugangsbohrung 17 Aufnahmebohrung 18 Außenseite (von 10) 19 Freiraum 20 Flanke 21 Austrittsöffnung 22 Eintrittsöffnung 23 Silikonringe 24 25 26 27