Verfahren zum Herstellen und ]Lösen von Schrumpf- und andern Pressverbindungen. Die Erfindung (Erfinder: Axel Erland Bratt, Göteborg) bezieht sich auf die Her stellung und Lösung von Schrumpf- und andern Pressverbindungen, und ihr Zweck ist, den Zusammenbau und das Auseinanderneh men der Teile solcher Verbindungen zu erleichtern. Die Herstellung und besonders das Lösen solcher Verbindungen hat bisher grosse Schwierigkeiten bereitet, und zwar nicht nur mit Rücksicht auf den erforder lichen Temperaturunterschied der aufeinan der zuschrumpfenden oder voneinander zu lösenden Teile, sondern auch wegen der zum gegenseitigen Verschieben der auf die ge nannte Weise miteinander verbundenen bezw.
miteinander zu verbindenden Teile erforder lichen Kräfte. Das Verfahren nach der Er findung besteht darin, da - ein fluidales Druckmittel, beispielsweise eine Druckflüs sigkeit oder ein Gas, zwischen Pressflächen der Verbindungsteile so eingepresst wird, dass die metallische Berührung zwischen diesen Flächen mindestens zum grösseren Teil auf- gehoben wird, so dass die gegenseitige Ver schiebung der diese Flächen aufweisenden Teile leichter vorgenommen werden kann.
Ferner bildet eine Einrichtung zur Aus führung des Verfahrens einen Gegenstand der Erfindung.
An Hand der Zeichnung werden Beispiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 bis 3 zeigen im Schnitt die An wendung der Erfindung bei Kupplungen zum Verbinden von zwei Wellenenden, Fig. 4 zeigt .die Anwendung der Erfin dung bei einer mehrteiligen Kurbelwelle, Fig. 5 ihre Anwendung für den Lager sitz eines Wälzlagers, Fig.
6 zeigt eine Abwandlung der Aus führungsform nach Fig. 3, Fig. 7 zeigt die Erfindung in Anwen dung auf einen abnehmbaren Kupplungs flansch, Fig. 8 zeigt die Befestigung eines Rol lenlagers auf einer Welle mittels einer kege- ligen Hülse, und Fig. 9 einen Schnitt durch die Hülse längs der Linie IX-IX der Fig. B.
Gemäss Fig. 1 sind zwei Wellenenden 1 und 2 mit Abdrehungen 3 versehen, auf welche ein Dichtungsring 4 aufgepresst ist. Der Deutlichkeit halber ist dieser Ring brei ter und stärker gezeigt, als er in Wirklich keit ist. Auf den Wellenenden befindet sich die Kupplungshülse 5. deren Bohrung im Verhältnis zu den Wellendurchmessern so gewählt ist, dass eine kräftige Presspassung zwischen Hülse 5 und den Wellen besteht. In der Hülse 5 befindet sich ein Kanal 6, der zweckmässig in eine Nute 7 in den Innen umfang der Hülse mündet (auch die Nut ist in der Figur vergrössert gezeigt).
Der Kanal 6 ist an seinem äussern Ende mit einem Ge winde 8 oder einer andern Einrichtung zum Anschluss an eine Leitung für ein geeignetes Druckmittel, beispielsweise Öl, versehen.
Die Hülse 5 kann auf das eine Wellen- Weise z. B. durch Erwärmung und darauf folgende Schrump fung, aufgebracht werden, wie dies die strichpunktierten Linien in Fig. 1 zeigen. Die beiden Wellenenden werden hierauf stirnseitig gegeneinander gesetzt und der Dichtungsring aufgepresst.
Hierauf wird die Kupplungshülse mit Hilfe einer geeigneten Ziehvorrichtung verschoben, bis sie die bei den Wellenenden gleichmässig überbrückt. Während dieses Vorganges wird die Erfin dung in der Weise angewendet, dass das Aus schlussloch 8 mit einer Leitung verbunden wird, in welcher ein Druckmittel, beispiels weise Öl, zur Verfügung steht, dessen Druck wenigstens so hoch ist wie der spezifische Schrumpfdruck zwischen den Pressflächen.
Das Öl dringt zwischen die Pressflächen von Hülse und Welle ein, bildet einen Flüssig keitsfilm und ermöglicht dadurch eine Ver schiebung der Hülse auf der Welle ohne Aufwand sehr hoher Verschiebungsdrücke und ohne Gefahr für eine Beschädigung der Pressflächen. Der entstehende Ölfilm kann so dünn sein, dass er gerade eben die metallische Berührung zwischen den Flächen aufhebt, ohne dass die durch Pressung verbundenen Teile nennenswert aufgewertet bezw. zusam inengedrückt werden.
Durch den Öldruck wird zugleich der verhältnismässig dünne Dichtungsring 4 gegen die Abdrehung 3 gepresst und dadurch verhindert. dass das Z>1 zwischen die beiden Wellenenden eindringt und eine die beiden Wellen stirnseitig- aus einander druckende Kraft ausübt.
Auch beim in sinngemäss gleicher Weise vornehmbaren Lösen der Kupplung kann die Verhinderung einer Achsialverschiebung der Wellen Wün schenswert sein, und zwar aus Platzgründen und finit Rücksicht darauf, dass die Verschie bung eine Beschädigung der Pressflächen ver ursachen könnte, wenn sich diese in einer unmittelbaren metallischen Berührung mit einander befinden.
Der Kanal 6 wird zweckmässigerweise ungefähr in der Mitte der Hülse angebracht, so dass sich. die Druchflüssigkeit gleichmässig nach beiden Seiten verteilt.
Fig. 2 zeigt eine Wellenkupplung. bei welcher eine Zwischenhülse 9 zwischen der Kupplungshülse 5 und den Wellen 1 und 2 vorgesehen ist. Diese Zwischenhülse hat eine so weite Bohrung, dass die Hülse in freiem Zustand leicht auf die Wellenenden gescho ben werden kann, aber sie ist gleichzeitig so sehwach, dass sie durch die Kupplungshülse 5 leicht zusammengedrückt. werden und da durch zur Verbindung der Wellenenden be nutzt werden kann. Die Zwischenhülse 9 ersetzt auf eine besonders wirksame Weise den in Fig. 1. gezeigten Ring 4.
Sie kann besonders in solchen Fällen verwendet wer den, in denen man aus irgendeinem Grunde die Kupplungshülse 5 nicht unmittelbar, gegen die 'Wellenenden zur Anlage bringen kann, z. B. wenn der Wellenwerkstoff oder die Bearbeitung mit Rücksicht auf die An forderungen an die Pressverbindung ungeeig net sind.
Die Zwischenhülse 9 soll wenig- s stens so lang sein, da-ss ihr auf der einen Seite der Fuge zwischen den Stirnflächen der Wellenenden liegender Teil ungefähr."5a lang ist, wie die Kupplungshülse 5.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung c ist die Kupplungshülse 5 an den Enden mit Abschrägungen 10 versehen. Durch diese Anordnung endigt die vom eingepressten Druckmittel berührte Pressfläche der Hülse 5 ein Stück innerhalb der Hülsenenden. Da durch wird erreicht, dass der spezifische Flä chendruck am Rand der Pressfläche etwas grösser wird als in dem dazwischen liegenden Teil der Pressfläche, weil der ausserhalb der Abschrägung 10 befindliche Teil der Hülse 5 auch unter Spannung steht und diesem Teil kein radial innen liegender Teil der Press- fläche entspricht,
so dass der von der Span nung in diesem Teil der Hülse verursachte Flächendruck eine Druckkonzentration am Rand der Pressfläche erzeugt. Man erreicht dadurch, dass Flüssigkeit über den grössten Teil der Pressfläche eingepresst werden kann, ohne ein Durchlecken der Flüssigkeit an den Hülsenenden.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungs form, bei der die Hülse 9 durch die Hülse 11, deren Aussenfläche kegelig ist, ersetzt ist. Die Bohrung der Kupplungshülse 5 ist kege lig und passt zu der Kegelfläche der Hülse 11. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Kupplungshülse 5 nach einer verhältnis mässig kleinen Längsverschiebung ganz frei wird. Ausserdem kann die Hülse unter An wendung der Erfindung ohne Erwärmung aufgesetzt werden. Bei einer Pressverbindung mit kegeliger Hülse ist der Flächendruck auf der Seite des kleineren Durchmessers grösser als auf der andern Seite.
Um einen Ausgleich zu schaffen und um zu verhindern, dass das Druckmittel auf der Seite des grösseren Loch durchmessers ausdringt, bevor es sich über die ganze Fläche bis zum kleineren Durch messer ausbreitet, kann es zweckmässig sein, die Bohrung 6 näher zu der kleineren Boh rung der Hülse anzubringen.
Ein entspre chendes Ergebnis kann allerdings auch da durch erreicht werden, dass die Wandstärke der Hülse 5 über ihre Länge entsprechend geändert wird. Der Kegel kann so gewählt werden, dass das Lösen der Verbindung ledig lich durch das Einpressen von Drucköl zwi schen die Pressflächen ausgeführt wird, wobei die Kupplungshülse 5 von der Hülse 11 ab- gleitet, und zwar durch den Einfluss der Längskomponente des Pressdruckes, welcher durch die Kegelsteigung bestimmt ist.
Fig. 4 zeigt einen Teil einer zusammen gesetzten Kurbelwelle, wobei die Zapfen 12 und 13 in den Kurbelarm 14 eingesetzt sind. Die Pressflächen beim Zapfen 12 sind kege lig, wodurch die Verbindung durch eine ver hältnismässig kurze Verschiebung zwischen Zapfen und Kurbelarm gelöst wird. Die Kegelfläche des Zapfens ist etwas kürzer als die Kegelfläche im Kurbelarm, und dies bringt den praktischen Vorteil mit sich, dass die Länge der Pressflächen, welche sich be rühren, unveränderlich bleibt, bis die Ver bindung gelöst wird.
Dadurch wird es leich ter, ein Gleichgewicht des Druckes zu beiden Seiten des Zufuhrkanals für das Druckmittel beizubehalten. Beim Zapfen 12 in Fig. 4 befindet sich der Zufuhrkanal 6 im Zapfen und mündet ungefähr in der Mitte der Ke gelfläche auf dem Zapfen. Bei der "zylindri schen" Verbindung des Zapfens 13 dagegen geht der Zufuhrkanal 6 durch den Kurbel arm. Die zylindrische Bohrungswand des Kurbelarmes ist hier mit einer schiefliegen- den Nut 15 längs des Umfanges in der Nähe, der einen Seitenfläche versehen. Diese Nut bildet eine Kante 16, welche durch die Ein wirkung des Druckes der Druckflüssigkeit.
gegen die Oberfläche des Zapfens 13 gepresst wird und dadurch wirksam dichtet. Deshalb , kann der Kanal 6 in diesem Falle in der Nähe der einen Seitenkante der Pressfläche münden, z. B. in. der Nut 15, wodurch es ermöglicht wird, den Ölfilm zwischen den Pressflächen bei einer Verschiebung des Zap fens während des ganzen Verlaufes des Aus baues aufrecht zu erhalten. Die Anordnung macht es auch möglich, das erfindungs- gemässe Verfahren beim Zusammenbau aus zunutzen.
Fig. 5 zeigt ein Rollenlager 17 mit kege- liger Bohrung, auf einem kegeligen Zapfen 18 angebracht, und mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungs form ist die Kupplungshülse 5 inwendig mit einer schraublinienförmigen Nute 19 ver sehen, die sich an den Zuführkanal 6 des Druckmittels anschliesst, und nahe den Enden der Hülse in über den ganzen Umfang sich erstreckenden Ringnuten 20 endet. Die Nute 19 hat den Zweck, das Druckmittel zwischen den Pressflächen schneller zu verteilen.
Die linke äussere Fläche der Kupplungshülse 21 ist kegelig, so dass an den beiden Enden die Wandstärke im wesentlichen die gleiche ist, wodurch der Pressdruck gleichmässig verteilt wird. Die äussern Endkanten sind bei 22 ab geschrägt, um die Kantenpressung zu ver mindern.
Fig. 7 zeigt einen abnehmbaren Kupp lungsflansch 23, der durch eine aussen kege lige Hülse 24 auf einem Wellenende 25 befe stigt ist. Der Kanal 6 geht durch den Flansch und mündet an der kegeligen Hülse 24 in den Flansch. Der Kanal 6 liegt somit in der grössten Nähe derjenigen Stelle des Kupp lungsflansches, wo die Wand am stärksten ist, wodurch gewährleistet ist, dass das Druckmittel an die Flächen, wo der Flächen druck am grössten ist, herangeführt wird.
In Fig. 8 wird ein auf einer Welle 26 durch eine bei 27 aufgeschnittene aussen kegelige Hülse 28 befestigtes Rollenlager 29 gezeigt. Von dem stärkeren Ende der Hülse her ist ein Kanal 30 eingebohrt. der sich an einen radial durchgehenden Kanal 31 an schliesst. An diesen schliesst sich eine Vertei lungsnute 32 an, die in der Bohrungswand der Hülse 28 angeordnet ist. Da. diese bei 27 aufgeschnitten ist, kann die Nute 32 nicht um den ganzen Umkreis der Hülse herum angeordnet sein und endet daher vor dem Schlitz. Von der Nute 32 gehen mehrere radiale Bohrungen 33 aus. Das Druckmittel wird in dieser Weise sowohl über die innere als auch über die äussere Fläche der kege ligen Hülse verteilt, wodurch das Einpressen und Abziehen wesentlich erleichtert wird.
Es sei hier ausdrücklich noch erwähnt, dass bei allen erläuterten Beispielen die be treffende erfindungsgemässe Einrichtung so- wohl zum Herstellen als auch zum Lösen des betreffenden Pressverbandes benutzbar ist und verwendet werden soll.
Als Beispiel für das, was mit dem Ver fahren gemäss der Erfindung erreicht wer den kann, mag erwähnt werden, dass bei einem Versuch mit einer Presshülse. die auf eine 100-mm-Welle gepresst wurde, zum Ver schieben der Hülse eine. Kraft von 170 t not wendig war, während bei Einführung von Drucköl zwischen die Flächen gemäss der Erfindung nur etwa 5 t zum Verschieben notwendig waren, d. h. nur etwa 3 % der sonst erforderlichen Kraft.
Die Versuche haben gezeigt, dass das zwi schen die Flächen eingepresste Druckmittel, z. B. Öl, nach verhältnismässig kurzer Zeit verschwindet, und dass die Festigkeit der Verbindung und ihr Kraftübertragungsver mögen in keiner Weise vermindert wird.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Fälle be schränkt, sondern kann praktisch genommen überall Anwendung finden, wo Schrumpf- oder andere Pressverbindungen zweckmässig sind.
Die Erfindung kann demzufolge z. B. beim Einbau und Ausbau von Schwung rädern oder andern Rädern, die auf einer Welle sitzen, ausgenutzt werden.