DE3744285A1 - Vorrichtung zum verspannen einer nabe auf einer welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verspannen einer Nabe auf einer Welle, mit einem die Welle umgreifenden Konus, der mit von dem den kleineren Durchmesser aufweisenden freien Rand des Konus ausgehenden Schlitzen zur Bildung verformbarer Finger versehen ist, und mit einem dem Konus angepaßten, diesen übergreifenden Spannteil, der in gespannter Stellung die Finger nach innen gegen die Welle zur Erzeugung einer Flächenpressung zwischen den Innenflächen der Finger und der Welle preßt.

Spannelemente, die mindestens ein Elementenpaar aufweisen, deren Berührungsfläche eine konische Fläche ist, sind seit langem bekannt geworden. Durch Überschieben des äußeren, mit einem Innenkonus versehenen Spannelementes auf ein mit einem Außenkonus versehenes Spannelement können eine Welle mit einer Nabe verbunden bzw. verspannt werden, weil sich das Spannelement mit dem Außenkonus in seinem Durchmesser verkleinert und gegen die Außenfläche der Welle legt, wogegen das mit dem Innenkonus versehene Spannelement seinen Durchmesser vergrößert und sie so gegen die Innenfläche einer Nabenbohrung anpreßt. Voraussetzung ist natürlich, daß das mit dem Innenkonus versehene Spannelement auf das mit dem Außenkonus versehene Spannelement unter Aufbringung axialer Kräfte aufgeschoben wird. Damit die Welle mit einer bestimmten Preßkraft festgehalten wird, müssen gegebenenfalls mehrere Spannpaare vorgesehen werden, so daß die Vorrichtung eine bestimmte Länge aufweisen muß, was in bestimmten Fällen nachteilig ist.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist bekannt. Das Teil, das die Schlitze zur Bildung der verformbaren Finger aufweist, besitzt den Außenkonus und im Bereich des Konus sind dann die Schlitze eingebracht. Das Teil, das die Finger verformen soll, besitzt den Innenkonus und wird über den Außenkonus geschoben und durch axialen Druck gegeneinander werden die Fingerenden nach innen gegen die Welle gepreßt und auf diese Weise wird die Welle mit der Nabe verspannt. Derartige Vorrichtungen finden Anwendung insbesondere dort, wo Wellen axial verschoben werden und in einer bestimmten Stellung verrriegelt sein müssen. Dies ist insbesondere bei Kolben-Zylinderanordnungen der Fall, bei denen die Kolbenstange der Welle entspricht und die Vorrichtung dazu dient, die Kolbenstange in einer der beiden Endstellungen oder in einer erforderlichen Zwischenstellung zu verriegeln, damit äußere Kräfte bei evtl. Leckagen innerhalb der Kolben-Zylinderanordnung oder bei einem Druckabfall nicht zu einer Veränderung der Stellung des Bauteils führen, das mit der Kolben-Zylinderanordnung betätigt wird.

Die bekannte Anordnung bewirkt eine verhältnismäßig geringe Verriegelungskraft, so daß bei höheren axialen Kräften auf die Welle eine Verschiebung der Welle innerhalb der Vorrichtung nicht verhindert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Verriegelungskraft bei gleicher oder geringerer Länge des Konus erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlitze windschief und parallel zueinander in dem Konus verlaufen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung und Verbesserung der Erfindung kann dahin gehen, daß an dem wurzelseitigen Ende eines jeden Schlitzes ein L-förmiger Schlitzbereich anschließt, dessen an dem wurzelseitigem Ende anschließender Schenkel in einer Ebene senkrecht zur Konusachse verläuft und mit dem Schlitz einen stumpfen Winkel einschließt und dessen anderer Schenkel parallel zum Schlitz zum freien Rand des Konus hin verläuft und in Abstand davon endet.

Dabei beträgt der Winkel, den der Schlitz mit dem freien Rand des freien Konus einschließt, zwischen 15 bis 50 Grad und darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Abstand des Endes des anderen Schenkels vom freien Rand des Konus im Minimum 4 mm beträgt.

Es hat sich dabei im übrigen dabei herausgestellt, daß die Erfindung dann besonders vorteihaft verwirklicht ist, wenn das Verhältnis des genannten Abstandes zur Länge des Konus ca. 1 zu 5 oder mehr als 5 beträgt. Das Verhältnis 1 zu 5 ist bei Untersuchungen als Optimum erkannt worden.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden am Konus Finger gebildet, die nicht - wie bei der bekannten Vorrichtung - in axialer Richtung verlaufen, sondern die von der Konuswurzel ausgehend hin zum freien Rand verlaufen und dort aufgrund des Abstandes des anderen Schenkels des L-förmigen Schlitzbereiches praktisch wieder zurück zur Konuswurzel verlaufen, so daß eine U-förmige Fingerform gebildet wird, deren einer Schenkel an der Konuswurzel anschließt, und deren anderer Schenkel in Abstand zu der Konuswurzel endet. Dieser andere Schenkel ist somit kürzer als der eine Schenkel; die Länge des anderen Schenkels kann unterschiedlich bemessen sein; sie kann im Minimum den Wert Null erreichen, dergestalt, daß der Finger L-förmig ist, wobei der am freien Rand des Konus befindliche Schenkel der L-Form des Fingers in seiner Breite dem oben genannten Abstand entspricht und im Minimum 4 mm beträgt.

Aufgrund der windschiefen Form der Schlitze sind auch die Finger windschief ausgebildet und diese windschiefe Ausgestaltung der Finger hat den Vorteil, daß beim Verspannen jeder Finger nicht nur einer Biegeverformung, sondern vielmehr auch einer Torsionsverformung unterworfen wird, weil aufgrund der windschiefen Form ein Torsionsmoment auf die einzelnen Finger ausgeübt wird. Diese Torsionsverformung verursacht praktisch eine Umschlingung der Welle, die zu einer verbesserten Verklemmung der Welle führt. Damit wird auch die Klemmkraft erheblich größer als bei normalen, geraden Fingern.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine erfin­ dungsgemäße Verspannvorrichtung,

Fig. 2 eine erste Ausgestaltung der Erfindung,

Fig. 3 und 4 je eine Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Konus.

Auf einer Welle 10, die eine Kolbenstange einer Kolben-Zylinderanordnung sein kann, ist ein Konus 11 angeordnet, der die Welle umgreift. Der Konus 11 besitzt einen Konusflansch 12, mit dem dieser Konusflansch beispielsweise an dem Zylinder der Kolben-Zylinderanordnung befestigt sein kann. Über den Konus mit der Konusaußenfläche 13 ist ein Spannteil 14 mit einer Konusinnenfläche 15 geschoben, welches Spannteil zwecks Verriegelung mit in axialer Richtung wirkenden Kräften E über den Konus 11 geschoben wird.

Der Konus ist, wie in Fig. 2 dargestellt, geschlitzt. Die Fig. 2 zeigt eine Abwicklung des Konus und man erkennt den Konus 11, die Aufsicht auf die Konusfläche 13 und den Flansch 12. Im Konus befinden sich Schlitzanordnungen 16 und 17, von denen die Konusanordnung 16 näher beschrieben werden soll. Sie besitzt einen vom Rand 18 ausgehenden Schlitz 19, der mit dem Rand einen Winkel alpha einschließt, der etwa 50 Grad beträgt. An dem wurzelseitigen Ende des Schlitzes 16 schließt ein L-förmiger Schlitzbereich 20 an, dessen einer Schenkel 21 parallel zu dem Rand 18 verläuft und mit dem Schlitz 19 einen stumpfen Winkel von beta = ca. 130 Grad einschließt. Der andere Schenkel 23 des L-förmigen Bereiches 20 endet in einem Abstand A vom Rand und verläuft parallel zu dem Schlitz 19. Der Abstand A darf dabei 4 mm nicht unterschreiten. Bezogen auf die Länge L des Konus soll das Verhältnis A/L 1 zu 5 nicht unterschreiten.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Form. Hierbei ist der andere Schenkel 21 des L-förmigen Schlitzbereiches 20 erheblich verbreitert; er hat demgemäß die Bezugsziffer 23 erhalten. In der Ausgestaltung nach Fig. 4 ist ein eigentlicher L-förmiger Schlitzbereich nicht mehr vorhanden; vielmehr erkennt man eine viereckige rombische Öffnungsform 24, die über den Schlitzteil 19 - um die gleichen Bezugsziffern zu verwenden - zum freien Rand hin offen ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird, wie am deutlichsten aus der Fig. 2 ersichtlich, eine U-förmige Fingerform gebildet, deren einer Schenkel F 1 am Flansch 12 anschließt, wogegen der andere Schenkel F 2 vom Rand aus 18 hin zum Flansch 12 vorspringt und in Abstand dazu, der der Breite des anderen Schenkels 21 des Schlitzbereiches 20 entspricht, vorspringt. Der Steg F 3 wird dann durch den Abstand A gebildet.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist der Schenkel F 4 des Fingers lang gegenüber dem vom Rand 18 ausgehenden anderen Schenkel F 5, und in Fig. 4 ist lediglich ein L-förmiger Finder übrig geblieben.

Wenn nun das Spannteil 14 über den Konus 11 geschoben wird, dann verformt der Konus sowohl den Schenkel F 1 als auch den Schenkel F 2. Da letzterer aber mit dem Schenkel F 1 des nicht dargestellten links benachbarten Schlitzbereiches keine Verbindung hat, sondern sich frei verformen kann, wird über den Steg F 3 vom Schenkel F 2 auf den Schenkel F 1 eine Verformung bewirkt, welche zu einer Tordierung des Schenkels F 1 führt. Auf diese Weise wird das freie Ende des Schenkels 2 aufgrund der größeren Fingerlänge stärker verformt als ein lediglich geradliniger Finger, und demgemäß wird die Andruckkraft bzw. die Klemmkraft zwischen dem Konus 11 einerseits und der Welle 10 andererseits bei gleichbleibender Andruckkraft P vergrößert. Faktisch wird durch die erfindungsgemäße Ausführung die Kolbenstange umschlungen.

Die Fig. 5 zeigt einen Konus mit den erfindungsgemäßen Schlitzen bzw. Schlitzformen in perspektivischer Darstellung. Am Konus 11 befindet sich links der Flansch 12, mit dem der Konus an einem ortsfesten Bauteil, beispielsweise dem Zylinder einer Kolben-Zylinderanordnung festgelegt werden kann und innerhalb des Konus befinden sich die Schlitze 19 mit den L-förmigen Schlitzbereichen 20. Die Schlitzform verläuft zur Mittelachse M-M des Konus windschief und in entsprechender Weise verlaufen auch die anderen Schenkel der Schlitzform 20 windschief.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Verspannen einer Nabe auf einer Welle, mit einem die Welle umgreifenden Konus, der mit von dem den kleineren Durchmesser aufweisenden freien Rand des Konus ausgehenden Schlitzen zur Bildung verformbarer Finger versehen ist, mit einem dem Konus angepaßten, diesen übergreifenden Spannteil, der in Spannstellung die Finger nach innen gegen die Welle preßt; dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze windschief und parallel am Konus verlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem wurzelseitigen Ende jedes Schlitzes (19) ein L-förmiger Schlitzbereich (20) anschließt, dessen an dem wurzelseitigen Ende des Schlitzes (19) anschließender Schenkel (21) in einer Ebene senkrecht zur Konusachse (M-M) verläuft und mit dem Schlitz (19) einen stumpfen Winkel (alpha) einschließt, wobei der andere Schenkel (22) parallel zum Schlitz (19) zum freien Rand (18) des Konus (11) hin verläuft und in Abstand (A) endet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den der Schlitz (19) mit der Mittelachse des Konus einschließt, zwischen 15 bis 50 Grad beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Endes des anderen Schenkels (22) des Schlitzbereiches (20) vom freien Rand (18) des Konus (11) im Minimum 4 mm beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Abstandes zur Länge des Konus vorzugsweise ca. 1 zu 5 und größer als 5 beträgt.