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Spielfreie Mitnehmer-Keilverbindung
Die Erfindung betrifft spielfreie Mitnehmer-Keilverbindungen zwischen einer Muffe und einem Wellenzapfen, insbesondere zwischen Gelenkkopf und Walzenzapfen bei Walzwerken, wo grosse Drehmomente zu übertragen sind. Sie geht von einer Bauart solcher Mitnehmerverbindungen aus, die eine längsgeschlitzte, mit Spiel eingesetzte Spreizhülse als Mitnehmerkeil haben, deren zylindrische Aufnahme zum Teil in der Muffe und zum andern Teil in dem Wellenzapfen vorgesehen und die durch einen axial anstellbaren Treibkonusteil aufweitbar ist, um das Einbauspiel auszugleichen.
Es wurde die Aufgabe gestellt, eine Keilverbindung der beschriebenen Art auf einfachste Weise elastisch zu machen, um theoretisch unendlich grosse Beschleunigungswerte aus Belastungsstössen an dem auf Abscheren beanspruchten Mitnehmerkeil der Spannhülse, in endliche Werte umzuwandeln.
Es sind Passstifte mit äusserer, geschlitzter Spreizhülse und innerer, geschlitzter Treibhülse bekannt, die sich aber nicht als Mitnehmerkeile eignen, weil die Treibhülse aussen zylindrisch ist. Die Spreizhülse wird dadurch vom Beginn des Eintrittes der Treibhülse aufgeweitet, d. h. zum Lösen müsste die Treibhülse auch über ihre gesamte Eintrittslänge unter Krafteinwirkung herausgetrieben werden. Dies deutet darauf hin, dass diese Passstifte nicht leicht lösbar sein sollen, also mehr zum einmaligen Einbau gedacht sind. Auch ist nicht nahegelegt, diese Passstifte zur Aufnahme von Belastungsstössen in Drehantrieben heranzuziehen, indem sie als Mitnehmerkeile zum Teil in eine Muffe und zum andern Teil in einem Wellenzapfen eintreten.
Wegen der leichten Lösbarkeit der Mitnehmer-Keilverbindung schliesst die Erfindung daher an diejenigen mit längsgeschlitzter Spreizhülse und axial anstellbarem Treibkonusteil an. Sie besteht darin, dass die in an sich bekannter Weise geschlitzt ausgeführte Treibhülse insbesondere in Schlitzbreite, Durchmesser und Wandstärke so bemessen ist, dass sie imstande ist, im Betrieb auftretende Belastungsstösse durch elastische oder plastische Verformung aufzunehmen.
Wesentlich an diesem Vorschlag ist, dass der nunmehr elastischen Treibkonushülse durch beliebige Bemessung der Wandstärke ein genügend grosses Widerstandsmoment gegeben werden kann, damit es seine Aufgabe, die äussere Spreizhülse aufzuweiten, erfüllen kann, gleichzeitig aber Belastungsstösse von der inneren Treibkonushülse nachgiebig aufgefangen werden. Man hat es weitgehend in der Hand, die Nachgiebigkeit der Keilverbindung zu steuern. Sehr grosse Belastungsstösse können durch eine plastische Verformung der Mitnehmer-Keilverbindung von den wertvollen Antriebsteilen ferngehalten werden.
In solchen Fällen ist die zerstörte Keilverbindung selbstverständlich zu ersetzen.
Eine maximale Nachgiebigkeit erhält man bei kleiner Wandstärke der Treibkonushülse. Dies ist möglich, weil die Wandstärke der äusseren Spreizhülse so dünn gewählt werden kann, dass sie durch die an sich "weiche" Treibkonushülse immer noch um das notwendige Mass zum Ausgleich des Einbauspieles aufgeweitet werden kann. Es ist hiebei auch eine minimale axiale Treibkraft eingestellt. Will man die Verbindung härter machen, um kleinere Federwege zu erhalten, so muss man die Wandstärke der Treibkonushülse grösser wählen. Entsprechend dem grösseren Widerstandsmoment der Treibkonushülse gegen Zusammendrücken kann zusätzlich noch die Wandstärke der äusseren Spreizhülse erhöht werden.
Das Widerstandsmoment der Treibkonushülse wird am besten durch eine Exzentrizität seiner Bohrung eingestellt, die in dem dem Schlitz gegenüberliegenden Querschnitt eine maximale Wandstärke ergibt, die das Widerstandsmoment bestimmt. Die Exzentrizität der Bohrung bestimmt auch die Last- und Kraftarmverhältnisse zur Angriffsrichtung der Belastungsstösse auf die äussere Spreizhülse.
Ein weiterer Umstand ist bei der Festlegung der Widerstandsmomente der Treibkonushülse gegen Zusammendrücken und der Spreizhülse gegen Aufweiten zu beachten :
Das Widerstandsmoment der Treibkonushülse soll so gross sein, dass beim axialen Eintreiben derselben in die Spreizhülse diese bis zum Ausgleich ihres Einbauspieles aufgeweitet wird, ohne dass die radialen Schlitzflächen der Treibkonushülse aufeinanderstossen, wodurch deren Elastizität beseitigt würde. Man hat es allerdings auch in der Hand, die Elastizität auf diese Weise in Sonderfällen zu beseitigen, indem die Treibkonushülse bis zum Anschlag der Schlitzflächen eingetrieben wird, oder die Elastizität bis zu einem bestimmten zu übertragenden Drehmoment zu begrenzen, z. B. um Durchbiegungen der Hülsen im elastischen Bereich zu halten.
Hiezu wird die Treibkonushülse bis zu einer bestimmten schmalen
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Schlitzbreite eingetrieben, so dass nur eine kleine Durchfederung genügt, bis die Schlitzflächen aneinander- stossen und keine höheren Biegespannungen mehr auftreten können.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Mitnehmer-Keilverbindung liegt darin, dass eine Federung der ineinanderliegenden Hülsen von einer Gleitreibung zwischen den Hülsen begleitet ist. Diese Reibung wirkt als Dämpfung der Federung.
Ein Maximum an Elastizität der Keilverbindung bei gegebenem Widerstandsmoment der Treibkonus- hülse erreicht man, wenn bei exzentrischer Bohrung dieser Hülse Mittel vorgesehen werden, die Schlitze der äusseren Spreizhülse und der inneren Treibkonushülse ineinander übergehend in Richtung eines
Radius des Wellenzapfens zu halten.
Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemässen Mitnehmer-Keilverbindung ist in der nachfolgenden
Zeichnungsbeschreibung erläutert. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt mit Einrichtung zum axialen Anzug der Treibkonus- hülse, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schlitzseite eines Hülsenkeiles, und Fig. 4 einen Querschnitt durch eine weiterentwickelte Ausführungsform der
Keilverbindung, entsprechend Fig. 2.
Wie aus den Fig. l bis 3 ersichtlich, dient zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen einer Muffe 1 und einem Wellenzapfen 2 eine geschlitzte Spreizhülse 3, die durch eine geschlitzte Treibkonushülse 4 aufweitbar ist, damit ein Einbauspiel ausgeglichen und eine spielfreie Verbindung der Teile 1 und 2 her- gestellt wird. Die Treibkonushülse 4 hat eine exzentrische Bohrung, so dass der grösste Biegequerschnitt a das Widerstandsmoment der Treibkonushülse bestimmt. Dieses Widerstandsmoment muss so gross sein, dass beim Eintreiben der Hülse die äussere Spreizhülse bis zum Ausgleich des Einbauspieles aufgeweitet wird, ohne dass sich die Treibkonushülse 4 soweit zusammendrückt, dass ihr Schlitz 4 a überbrückt wird und damit die Elastizität der Verbindung beseitigt ist.
Die Einrichtung zum Eintreiben der Treibkonushülse 4 ist in Fig. 1 dargestellt. An der Stirnseite des Wellenzapfens 2 ist eine Brücke 5 zum Eintreiben zweier diametral gelegener Treibkonushülsen 4 angeordnet. Der Zapfen trägt eine mittige Gewindebohrung 6, die in eine Anzugsschraube 7, die sich mit ihrem Kopf 8 an der Brücke 5 abstützt, eingeschraubt werden kann, wobei die Brücke 5 gegen Stirnflächen der Treibkonushülsen 4 drückt. Der Sitz des Kopfes 8 hat Kugelform, so dass sich die Brücke 5 zum Ausgleich von Ungenauigkeiten schief stellen kann und eine gleichmässige Verteilung der Treibkraft auf beide Mitnehmer gewährleistet ist.
Mittels eines Stiftschlüssels, der durch eine nicht dargestellte stirnseitige Ausnehmung der beispielsweise ein Gelenk aufnehmenden Muffe 1 hindurch und in den Innensechskant 8 a des Schraubenkopfes 8 gesteckt wird, kann die Schraube 7 betätigt werden.
Die dargestellte Mitnehmer-Keilverbindung wird gelöst, indem die Brücke 5 zunächst gelockert wird. Dann wird von der gegenüberliegenden Seite her die Treibkonushülse 4 aus der strichpunktiert gezeichneten, eingetriebenen Lage mittels eines radial eintreibbaren Keiles 9, der ebenfalls strichpunktiert gezeichnet ist, gelockert. Um den Keil 9 einführen zu können, ist die Muffe 1 bei 1 a ausgenommen und die zylindrische Aufnahme 2 a des Wellenzapfens 2 für die Spreizhülse 3 über die zum Eintreiben der Treibkonushülse 4 erforderliche Länge hinaus verlängert. Der Lösekeil 9 stützt sich an einem ortsfesten Ring 10 ab.
Um die Hülsenkombination 3,4 in der Muffe 1 zu halten und den Zusammenbau der Mitnehmerverbindung zu erleichtern, sind im Bereich der Enden der Hülsen radial in die Muffe 1 eingesetzte Schraubenbolzen 11 mit Haltekopf 12 vorgesehen, die durch Klemmhülsen 13 hindurchgeführt sind. Die Klemmhülsen 13 reichen bis in erweiterte Schlitze 3 b (Fig. 3) der äusseren Spreizhülse 3 und sichern diese gegen axiale Verlagerungen. Die Schraubbolzen 11 reichen weiter durch erweiterte Schlitze 4 b der Treibkonushülse 4 hindurch bis in die Bohrung dieser Hülse und halten mittels ihrer Köpfe 12 die Hülsenkombination in der Muffe 1 fest, so dass die Hülsen nicht herausfallen können, wenn die Muffe abgezogen wird.
Die erweiterten Schlitze 4 b sind selbstverständlich so in ihrer Länge bemessen, dass die axiale Eintreibbewegung einer Treibkonushülse durch Anschlag der Schlitzwände an den Schäften der Halteköpfe 12 nicht behindert wird.
Die Klemmhülsen 13 und die Schraubbolzen 11 haben gemäss der Erfindung ferner die Wirkung, dass die Schlitze 3 a und 4 a der Spreizhülse bzw. der Treibkonushülse ineinander übergehend in Richtung eines Radius des Wellenzapfens gehalten werden. Bei dieser Lage der Hülsen ist im Ausführungsbeispiel die Elastizität der Verbindung ein Maximum.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann als elastischer Kern eine weitere geschlitzte Kernhülse 15 mit exzentrischer Bohrung in die Treibkonushülse 4 eingesetzt sein, wie Fig. 4 zeigt. Wenn die Kernhülse 15 mit umgekehrter Exzentrizität in die Treibkonushülse 4 eingesetzt und ihrerseits als Treibkonus ausgebildet ist, wozu auch die Bohrung der Hülse 4 konisch sein muss, so kann man vor dem Einbau der Hülse 4 in die Spreizhülse 3 die eigentliche Treibkonushülse 4 aufweiten und damit vorspannen. Dies hat den Vorteil, dass beim späteren Eintreiben und Zusammendrücken der Hülse 4 lediglich die Vorspannung im Biegequerschnitt a (Fig. 2) abgebaut wird und die Spannungszunahmen aus Belastungsstössen sich höchstens einer um Null liegenden Biegespannung der Treibkonushülse 4 zuaddieren.
Gegenüber bekannten Mitnehmer-Keilverbindungen mit elastischem Kern zwischen Keilleisten aus Metall ist es ein wesentlicher Vorteil der Verbindungen gemäss der Erfindung, dass die geschlitzten Stahl-
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hülsen unmittelbar nachdem der Belastungsstoss vorüber ist, zurückfedern. Gummi oder Kunststoff als Kernwerkstoffe nehmen zwar Stösse so rasch auf, wie sie auftreten, jedoch dauert es ein Vielfaches dieser Zeit, bis ihre elastische Verformung rückgängig gemacht ist. In der Zwischenzeit ist die Keilverbindung-falls sie es überhaupt war-nicht mehr spielfrei.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spielfreie Mitnehmer-Keilverbindung zwischen einer Muffe und einem Wellenzapfen zur Aufnahme der Stösse in Drehantrieben, insbesondere in Walzwerksantrieben, mittels einer längsgeschlitzten mit Spiel eingesetzten Spreizhülse, deren zylindrische Aufnahme zum Teil in der Muffe und zum andern Teil in dem Wellenzapfen vorgesehen und die durch einen axial anstellbaren Treibkonusteil aufweitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in an sich bekannter Weise geschlitzt ausgeführte Treibhülse (4) insbesondere in Schlitzbreite, Durchmesser und Wandstärke so bemessen ist, dass sie imstande ist, im Betrieb auftretende Belastungsstösse durch elastische oder plastische Verformung aufzunehmen.