DE3100865A1

DE3100865A1 - Spannanordnung zum verbinden einer nabe mit einer welle

Info

Publication number: DE3100865A1
Application number: DE3100865A
Authority: DE
Inventors: Ralph 4048 Grevenbroich Müllenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-14
Filing date: 1981-01-14
Publication date: 1982-08-05
Also published as: DE3100865C2; US4396310A

Description

Spannanordnung zum Verbinden einer Nabe mit einer Welle

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannanordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Derartige Spannanordnungen sind in vielen Ausführungen bekannt. Aus der FR-PS 1 361 776 geht eine Ausführungsform hervor, bei der die Nabe selbst die äußere konische Umfangsflache trägt. Bei der DE-PS 24 41 400 ist die Nabe zylindrisch, und es sitzt auf ihr ein Ring mit einer äußeren Konusfläche, die mit der inneren Konusfläche des äußeren Konusrings zusammenwirkt. Bei der Ausführungsform nach dem DE-GM 77 18 439 schließlich ist die Nabe wiederum zylindrisch und von einem Konusring umschlossen, der zwei einander entgegengesetzt geneigte Konusfläche aufweist, die mit zwei äußeren Konusringen zusammenwirken.

. Um die übertragung eines ausreichenden Drehmoments zu ermöglichen, muß eine entsprechende Verklemmung der Nabe vorliegen. Dazu muß die Nabe auf der Welle ringförmi· zusammengestaucht werden. Die Kräfte werden durch die

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Spannschrauben aufgebracht, die den äußeren Konusring axial verlagern und dadurch über den Konus radial gegen den inneren Bauteil gerichtete Kräfte erzeugen, von denen allerdings ein bestimmter Anteil für die Verformung der Nabe aufgebraucht wird und für die Erzeugung der Klemmkräfte nicht zur Verfügung steht.

Um dennoch eine ausreichende Festlegung der Nabe zu erzeugen, müssen die äußeren Konusringe also sehr fest verspannt werden. Wenn, was zur Erzeugung möglichst hoher Radialkräfte wünschenswert ist, selbsthemmende Konuswinkel Anwendung finden, sitzt der äußere Konusring nach dem Verspannen außerordentlich fest auf der Konusfläche. Es ist üblich, zum Lösen solcher Konusringe axiale Löseschrauben zu verwenden, die nach dem Lösen der Spannschrauben eine entgegengesetzt gerichtete axiale Kraft nuf den Konusring ausüben und ihn von der Konusfläche herunterbringen. Je fester der Konusring sitzt, desto mehr axiale Löseschrauben müssen vorgesehen sein. Diese Iiöseschrauben sitzen zwischen den Spannschrauben und nehmen Platz weg, der für die Spannschrauben nicht zur Verfügung steht. Das Erfordernis der Lösbarkeit steht also der Unterbringung einer maximalen Anzahl von Spannschrauben über den Umfang und der Erzeugung eines maximal übertragbaren Drehmoments entgegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannanordnung der dem Oberbegriff zugrundeliegenden Art so auszugestalten, daß eine maximale Zahl von Spannschrau ben verwendet werden und dennoch auch der festestsitzende Konusring gelöst werden kann. \ . .

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Löseschrauben brauchen hierbei nicht mehr zwischen den Spannschrauben angeordnet zu werden, so daß

sie für die Spannschrauben keinen Platz wegnehmen. Sie wirken vielmehr senkrecht zu den Spannschrauben.

Außerdem kommt ihre Lösekraft nicht nur einfach zur Geltung, sondern mit einem durch den Keilwinkel gegebenen Verstärkungsfaktor. Es können also bei einer . bestimmten Anzahl von Löseschrauben bei der erfindungsgemäßen Anordnung auf den Süßeren Konusring viel größere axiale Lösekräfte ausgeübt werden,als wenn die gleiche Anzahl von Löseschrauben axial unmittelbar gegen den Konusring wirkte.

Die Spannänordnung wird zweckmäßig nach Anspruch 2 ausgebildet. Der Ausdruck "im wesentlichen radial verlaufende Konusfläche" soll bedeuten, daß der bei der radialen Bewegung der Keilsegmente zur Geltung kommende Konuswinkel von einer radialen Ebene aus gemessen wird. Da dieser Konuswinkel meist relativ klein ist, weicht die entsprechende Konusfläche eben nicht sehr von einer radialen Ebene ab. Für die mit den Keilsegmenten zusammenwirkende Konusfläche können sowohl selbsthemmende (d.h. unter 7 liegende) als auch nicht selbsthemmende Winkel verwendet werden.

Wenn die Keilsegmente in Umfangsrichtung gesehen relativ schmal sind, können sie noch als Keilsegmente mit ebenen Keilflächen ausgebildet sein. Wenn es sich jedoch um Keilsegmente handelt, die sich über einen größeren Umfangswinkel erstrecken, empfiehlt es sich nach Anspruch 3, sie als Konusringsegmente auszubilden, •die sich der Konusfläche anpassen.

■ Im Prinzip können die Keilsegmente.sowohl nach innen als auch nach außen wirken, d.h. ihre Keilwirkung , entfalten, wenn sie an die Nabe angezogen oder von ihr > abgedrückt werden. Die bevorzugte Ausführungsform ist : jedoch nach Anspruch 4 die letztere. Diese hat den Vor- · teil, daß in der Nabe keine Gewinde angebracht werden müssen, an denen Zugschraubon angreifen können, die die

Keilsegmente nach innen verlagern und daß außerdem bei entsprechender Bemessung Wegen der Hinterschneidung die Keilsegmente an der durch die Nabe bzw. das damit verbundene Widerlager und den äußeren Konusring gegebenen Spannanordnung von selbst festgehalten werden.

Zwar ist es möglich, die für die Abdrückwirkung maßgebliche Konus fläche an der Nabe oder d.em äußeren Konusring selbst anzubringen. Dies mag jedoch aus fertigungstechnischen oder organisatorischen Gründen manchmal unerwünscht sein. In diesen Fällen kann die Konus fläche auch in der aus Anspruch 5 hervorgehenden Weise durch einen separaten Ring gebildet werden.

Das axiale Verlagern der Konusringe von Konus spannanordnungen mittels einer weiteren Konusanordnung ist für sich genommen aus der DE-OS 25.14 313 bekannt. Bei . der in dieser Schrift gezeigten Ausfuhrungsform dient jedoch die zusätzliche Konusspannanordnung lediglich zum Verspannen der Nabe auf der Welle. Dies geschieht bei der Erfindung durch axiale Spannschrauben. Wenn bei der Aus führungsform nach der DE-OS 25 14 313 auf der dem Verspannen dienenden Konusfläche selbsthemmende Winkel vorliegen, ist nicht ersichtlich, wie die dortige Spannanordnung wieder gelöst werden kann.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. .

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Spannanordnung zur Festlegung eines Flansches mit einer Nabe "auf einer Welle; .

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

" Fig. 3 zeigt einen Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt, bei dem weitere Ausführungsformen erkennbar sind. . ; '

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--5—

Bei der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Spannanordnung ist das innere Bauteil durch eine Welle 1 gegeben, auf welcher eine Nabe 2 eines radialen Kupplungsoder Verbindungsflansches 3 festgelegt werden soll. Die Nabe 2 liegt mit ihrer zylindrischen Inaenumfangsfläche auf der Welle 1 auf und besitzt eine konische Außenfläche 5, deren Konuswinkel<*» im Selbstheitimungsbereich liegt. Durch eine am dickwandigen Ende der Nabe 2 gelegene radiale Fläche ist ein Widerlager 6 gebildet, dessen Funktion noch erläutert wird.

. Mit der äußeren Konusfläche 5 der Nabe 2 wirkt die innere Konusfläche 7 eines äußeren Konusringes 8 zusammen, der ungeschlitzt ist und die Kräfte zur Zusammendrückung der Nabe 2 über in ihm wirkende Ringspannungen aufnimmt. Der äußere Konusring 8 kann durch über den Umfang verteilte Spannschrauben 9 mit großer Kraft auf die Konusfläche 5 aufgezogen werden, wodurch die radialen Klemmkräfte entstehen. Die Spannschrauben 9 durchgreifen in dem Ausführungsbeispiel Durchgangsbohrungen 10 in dem Flansch .3 und greifen in Gewindebohrungen 11 des äußeren Konusrings 8 ein. Selbstverständlich aber können die Durchgangsbohrungen auch in dem Konusring 8 und die Gewindebohrungen in dem Flansch 3 vorgesehen werden, wenn die Spannanordnung gemäß Fig. 1 von rechts betätigt werden soll.

An der dem dickwandigen Ende der Nabe 2 bzw. dem Widerlager 6 zugewandten Seite besitzt der äußere Konusring 8 eine konische Stirnfläche 12 mit einem Konuswinkel β . Zwischen dem Widerlager 6 und der Konusfläche 12 sind Keilsegmente in Form von Konusringsegmenten 13 vorgesehen, die mittels radialer Löseschrauben 14 radia verlagerbar sind, wodurch eine Keilwirkung an dem Konus-: wi.Tikelß zustandekommt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 12 des äußeren Konusrings 8 hinterschnifrten geneigt, so daß also die Konusringsegmente 13 mit

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welcher wiederum ein radialer Flansch 23 verbunden ist, an welchem ein Widerlager 26 in Gestalt einer radialen . Fläche vorgesehen ist. Die Nabe 22 weist eine äußere Konusfläche 25 im Selbsthemmungsbereich auf, die mit einer inneren Fläche eines relativ dünnwandigen Konusrings 38 zusammenwirkt, der seinerseits mit seiner zylindrischen Außenfläche 29 in einer Durchgangsbohrung 31 eines Zahnrades 30 angeordnet ist. Die axialen Spannschrauben sind hierbei durch Schraubringe 32 gegeben,

•die auf ein Außengewinde 33 am dünnwandigen äußeren Ende der Nabe 22 aufschraubbar sind und dadurch den^ü-rf- ^Shdi^v( Konusring 38- in Achsrichtung verlagern. Hierdurch wiederum erfolgt eine radiale Festklemmung des Zahnrads 30 auf der Welle 1 .

Als äußerer Konusring 28" im Sinne des Anspruchs 1

ist hier die Gesamtheit aus dem dünnwandigen Konusring 38 und dem Zahnrad 30 anzusehen.

Die Lösung erfolgt nach dem Losdrehen der Spannringe 32 wiederum mit Hilfe von Konusringsegmenten 13, die aber in diesem Ausführungsbeispiel nicht mit einer konischen Stirnfläche an dem Zahnrad 30, sondern mit einem separaten Konusring 34 zusammenwirken, der gegen eine radiale Stirnfläche 35 des Zahnrades 30 anliegt. Auch der Konusring 34 kann aus Segmenten bestehen, wobei dann allerdings ein radialer Bund 36 vorhanden sein muß, der in Fig. 3 gestricholt angedeutet ist und in diesem Fall die Verlagerung der Segmente nach außen verhindert. ··

.In dem in Fig. 3 unteren .Teil ist eine Doppelanordnung dargestellt, bei der die Nabe 42 an den beiden Enden-zwei nach außen geneigte Konusflächen 45 im selbSt¹-hemmenden Bereich aufweist und zur Verbindung zweier ; Wellenenden .41 dient, wobei zwischen den Wellenenden eine Dichtung 43 angeordnet ist. Auf jeder Konusfläche 4 5 sitzt ein äußerer Konusring 48, von denen einer Durchgangsbohrungen 50 für den Durchgriff einer Spannschraube 4 9 und der andere Gcwindebohrung^n T>1 aufweisen, in die

ihrem dickwandigeren Ende der Achse der Welle 1 züge- " wandt sind. Durch das Anziehen der Löseschrauben 14 kann
also auf den äußeren Konusring 8 nach dem Lösen der
Spannschrauben 9 eine axiale Kraft ausgeübt werden, die
durch die Pfeile im unteren Teil der Fig. 1 angedeutet
ist und auf Abdrücken des Konusrings 8 von der Konusfläche 5 wirkt.

Bei der in Fig. 1 und im oberen Teil der Tig. 2
wiedergegebenen Ausführungsform sind vier über den Umfang
verteilte Konusringsegmente 13 vorgesehen, die jeweils
zwei radiale Gewindebohrungen 15 für Löseschrauben 14 und
dazwischen eine axiale Durchgangsbohrung 16 für den · j Durchgriff einer Spannschraube 9 aufweisen. Die Bohrung· j 16 kann so viel radiales Spiel aufweisen, daß die bei ! Betätigung der Löseschrauben 14 erfolgende radiale Ver- j lagerung der Konusringsegmente 13 möglich ist, ohne daß '. die Spannschrauben 9 vorher herausgedreht werden.

Statt der relativ breiten Konusringsegmente 13 kön- i nen auch schmälere Konusringsegmente 13' verwendet wer- , den, die zwischen je zwei Spannschrauben 9 einsetzbar \ sind und nur eine Gewindebohrung 15 für eine Löseschrau- j be 14 aufweisen. Bei derart schmalen Elementen kann es
auch ausreichen, sie nicht als Konusringsegmente, sondern als Keilsegmente mit ebenen Oberflächen auszubilden.

Es können auch die Spannschrauben 9 dichter gesetzt sein, als es im oberen Teil der Fig. 2 dargestellt
ist. Bei dem Konusringsegment 13" im unteren Teil der
Fig. 2 sind drei Durchgangsbohrungen 16 für Spannschrauben 9 vorgesehen. Es spielt keine Rolle, wenn die Durchgangsbohrungen 16 die Gewindebohrungen 15 für die Löseschrauben 14 ein wenig anschneiden. ' "

Bei dem Ausführungsbeispiel im oberen Teil der
Fig. 3 wird eine Nabe 22 auf der Welle 1 festgesetzt, mit

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Spannschrauben 49 in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise eingreifen.

¹ Die Nabe 42 weist in ihrem mittleren Bereich einen nach außen gerichteten Umfangssteg 44 auf, der an seinen beiden radialen Stirnflächen 46 Widerlager für Konusringsegmente 13 bildet, die mit ihrer im wesentlichen radialen Konusfläche mit den ihnen zugewandten konischen Stirnflächen 52 der Konusringe 48 zusammenwirken. Der Umfangssteg 44 hat natürlich an den mit den Bohrungen 50 und 51 fluchtenden Stellen ebenfalls Durchgangsbohrungen 53. Das Vorhandensein des Umfangssteges 44 ist wichtig, weil es dadurch gelingt, beide Konusringe 48 lösen zu können. Wäre der Umfangssteg 44 nicht vorhanden und wirkten eventuelle Konusringsegmente unmittelbar zwischen den Konusringen 48, so würde sich immer einer zuerst lösen und der andere mangels Widerlager überhaupt nicht mehr lösbar sein. ' .

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. ) Spannanordnung zum Verbinden einer Nabe mit einem von der Nabe umschlossenen, eine zylindrische Außenfläche aufweisenden inneren Bauteil, insbesondere einer Welle, mit mindestens einem äußeren Konusring rmindestens einer eine im Selbsthemmungsbereich lieger.; Neigung aufweisenden inneren Konusflache, die mit eir« als Konusfläche ausgebildete-n äußeren Umfangsflache c« Nabe oder eines darauf axial unverschiebbar angeordn* ringförmigen Bauteils zusammenwirkt, und mit axial Pikenden Spannschrauben, mittels deren der Konusring &· die Nabe verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, da über den Umfang verteilte axial zwischen dem Konusri (8,28,48) und einem Widerlager (6,26,46) an der Habe (2,22,42) angeordnete Keilsegmente vorgesehen sind? mittels radialer Löseschrauben (14) radial verlage:."" bar sind, um den Konusring (8,28,48) axial von de;: fläche (5,25,45( loszudrücken.

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2. Spannanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- |· kennzeichnet, daß an dem Konusring (8) und/oder der · S Nabe (2) eine im wesentlichen radial verlaufende Konus- f. fläche (12) vorgesehen ist, an der die Keilsegmente .;; angreifen. >j

3. Spannanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ^H gekennzeichnet, daß die Keilsegmente als Konusringsegmente (13, 13' , 13") ausgebildet sind.

4. Spannanordnung nach einem der Ansprüche 1'bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (6,26,46)
und/oder der Konusring (8,28,48) radial nach außen gesehen hinterschnitten sind und die radialen Löseschrauben '
(14) als gegen die Achse gerichtete Druckschrauben wirken.

5. Spannanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Konusring (28) aus einem
äußeren Bauteil (30) mit einer inneren öffnung" (31) und
einem darin angeordneten, die innere Konusfläche (25)
aufweisenden Ring (38) besteht.