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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Axialsicherungseinrichtung mit einem radialfedernd
ausgebildeten Klemmelement mit einem Gewinde und mit einem Spannelement,
das bei der Montage zur Verspannung des Klemmelements den Gewinderadius ändert.
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Zur
axialen Fixierung von drehbaren oder momentenbeaufschlagten Bauteilen
auf Achsen, Wellen oder dergleichen werden häufig auch
als Sicherungselemente oder Klemmmuttern bezeichnete einteilige
oder mehrteilige Axialsicherungseinrichtungen verwendet.
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Eine
bekannte (
DE 39 17
758 A1 ) einstückige verriegelbare Klemmmutter
bewirkt eine Verspannung auf einer Welle dadurch, dass durch zwei
gegenüberliegende radiale Schlitze jeweils federnde Klemmbacken
gebildet sind, die im Montagezustand axial aufeinander zu gezogen
sind. Dadurch verkeilen sich die Gewindeflanken der Klemmmutter
mit dem korrespondierenden Außengewinde auf der Welle.
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Aus
der Deutschen Offenlegungsschrift
DT 27 20 548 A1 ist eine Axialsicherungseinrichtung
in Form eines Mutterkörpers mit einem Radialschlitz bekannt,
der zur Erzeugung einer gleichmäßigen Deformation
der Mutterlängsbohrung mittels einer Verkeilungseinrichtung
veränderbar ist.
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Die
Deutsche Offenlegungsschrift
DT 26 09 186 A1 beschreibt eine Sicherungsmutter
mit mehreren zwischen den Mutterstirnflächen axial verlaufenden
Schlitzen, die durch eingesetzte Keilglieder zur Verklemmung der
Mutter gespreizt werden können.
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Die
DE 697 00 671 T2 offenbart
eine einteilige Sicherungsmutter, die durch mehrere radiale Schlitze
axial federnd ausgebildet ist. Axiale Verspannschrauben bewirken
entgegen der axialen Federung eine festklemmende axiale Annäherung
verschiedener Innengewindeabschnitte.
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Die
vorgenannten Sicherungselemente sind in ihrer Herstellung und/oder
Montage vergleichsweise aufwendig und erfordern in sehr engen Toleranzbereichen
gefertigte korrespondierende Gewinderadien von Klemmelement und
dem entsprechenden Bauteil (beispielsweise Achse oder Welle).
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Eine
Axialsicherungseinrichtung der eingangs genannten Art geht aus der
DE 101 62 910 A1 hervor
und ist als radial federnde Klemmspaltmutter ausgebildet mit einem
um ihre Längsachse ausgebildeten Innengewinde. Ein von
zwei Spaltenden begrenzter radialer Spalt verleiht der Klemmspaltmutter mechanische
radiale Federeigenschaften.
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Die
tangentiale Spaltbreite ist mit wenigstens einem, die Spaltenden
verbindenden Spannelement veränderbar. Nach der vorläufigen
Montage der Klemmspaltmutter wird durch das Spannelement eine Verengung
des Mutternkörpers bewirkt, wodurch sich deren Innengewinde
mit dem korrespondierenden Bauteilaußengewinde sichernd
verspannt.
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Diese
Axialsicherungseinrichtung ist vergleichsweise aufwendig aufgebaut,
weil das Spannelement mittels korrespondierender Gewinde und/oder
Hebelmechanismen auf die Klemmmutter einwirken muss. Außerdem
impliziert diese Gestaltung eine Unwucht, die sich insbesondere
bei Anwendungen in hochtourigen Maschinen negativ auswirkt.
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Vor
diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung
einer Axialsicherungseinrichtung, die mit einfachen Mitteln in einem weiten
Bereich Fertigungsungenauigkeiten ausgleicht und dabei einen zuverlässigen
Festsitz auf dem Montagepartner gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Axialsicherungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1.
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Unter
Klemmelement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein
ein Bauteil – allgemein auch als Klemmmutter bezeichnet – zu
verstehen mit einer axialen Bohrung und einer inneren und äußeren
Mantelfläche, wobei das jeweilige Gewinde auf der inneren
und/oder äußeren Mantelfläche, also als
Innen- und/oder Außengewinde, ausgebildet sein kann.
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Nach
der Erfindung ist das Spannelement ein Spannring, der in axialer
Richtung relativ zu dem Klemmelement bewegbar ist. Der Spannring
kann eine je nach Anwendungssituation optimierte geometrische Gestalt
und Ringquerschnitt haben, wobei mit Blick auf die vorliegende Erfindung
seine Eigenschaft wesentlich ist, auf das Klemmelement mit einer
radial wirkenden Kraft einzuwirken, die durch seine relative Axialbewegung
zu dem Klemmelement erzeugt ist. Dabei wirkt der Spannring über
geeignet ausgestaltete Wirkflächen oder Wirkzonen auf das
Klemmelement ein und setzt so seine Axialbewegung in eine Änderung
des Gewinderadius' des Klemmelements um.
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Ein
erster Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit der Axialsicherungseinrichtung
Fertigungstoleranzen sowohl der Bauteile, insbesondere des Gewindes,
der Axialsicherungseinrichtung selbst, als auch der Montagepartner
(beispielsweise des Außengewindes einer Achse oder Welle)
in sehr weiten Bereichen ausgeglichen werden können. Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Sicherungselement
weitestgehend unwuchtfrei ausgestaltet bzw. auf dem jeweiligen Bauelement
montiert werden kann.
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Zudem
ist das erfindungsgemäße Sicherungselement aus
sehr einfach herstellbaren und zu handhabenden Einzelteilen aufgebaut.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die auf die
Klemmmutter einwirkende Wirkzone von einer konischen Fläche
gebildet, die mit einer entsprechend geformten Wirkfläche
der Klemmmutter zusammenwirkt. Durch die so kooperierenden schrägen
Wirkflächen wird zuverlässig eine ausreichende,
den Gewinderadius verändernde Radialkraftkomponente auf
das Klemmelement ausgeübt.
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Weiter
bevorzugt kann das Spannelement mit dem Klemmelement über
Axialverschraubungen verbunden sein. Diese sind bevorzugt äquidistant oder
zur Kompensation etwaiger Unwuchten über den Umfang der
Axialsicherungseinrichtung verteilt.
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Die
Axialverschraubungen können bevorzugt aus handelsüblichen
Schrauben bestehen, die das Spannelement durch entsprechende Axialbohrungen
durchdringen und mit entsprechenden Gegengewinden in dem Klemmelement
verschraubt sind. Beim Anschraubvorgang ziehen damit die Axialverschraubungen
das Spannelement axial soweit zum Klemmelement hin, bis die gewünschte
Verspannung und Verdrehsicherung erreicht ist.
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An
dieser Ausgestaltung ist außerdem vorteilhaft, dass das
Spannelement bedarfsweise – zum Beispiel zu Montagezwecken – auch
sehr einfach wieder unter Freigabe des Klemmelements gelöst werden
kann. Eine Vorverschraubung von Spannelement und Klemmelement erlaubt
die Axialsicherungseinrichtung als vormontierte Baugruppe zu handhaben
und zu montieren.
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Fertigungstechnisch
besonders bevorzugt ist die radialfedernde Ausbildung des Klemmelements durch
einen radialen Trennspalt im Material des Klemmelements realisiert.
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Weitere
Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich auch oder ergänzend
aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung.
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Darin
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Axialsicherungseinrichtung in
Ansicht in Axialrichtung und
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2 einen
Längsschnitt entlang der Linie II-II durch die Axialsicherungseinrichtung
nach 1.
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Die
in 1 gezeigte Axialsicherungseinrichtung umfasst
als Klemmelement 1 eine Klemmmutter 2 mit einer
axialen Bohrung 3.
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Soweit
im Folgenden nicht anderweitig definiert, beziehen sich die Orientierungs-
bzw. Richtungsangaben axial, radial und tangential auf die Gewindeachse
bzw. Längsachse A der Bohrung 2.
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Unter
Klemmelement 1 (Klemmmutter 2) ist allgemein ein
scheibenförmiges oder ringförmiges Bauteil mit
einer äußeren Mantelfläche 4 und
einer die Bohrung 3 begrenzenden inneren Mantelfläche 5 zu
verstehen. In dem Ausführungsbeispiel weist die Bohrung 3 und
damit die innere Mantelfläche 5 ein Innengewinde 6 auf,
das auf ein entsprechendes – hier nicht dargestelltes – Außengewinde
eines kooperierenden Bauteils, beispielsweise einer Welle, axial aufgeschraubt
werden kann. Ohne das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu verlassen,
könnte auch die Mantelfläche 4 an ihrem
Umfang ein Außengewinde aufweisen.
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In
axialer Richtung A sind über den Umfang 7 mehrere
axiale Durchgangsbohrungen 8 äquidistant verteilt.
Die Bohrungen 8 sind mit Innengewinden 9 versehen.
Die Klemmmutter 2 ist nach außen unter Bildung
eines radialen Trennspaltes 10 geschlitzt. Der Trennspalt 10 ist
je nach Außenabmessung des (nicht gezeigten) korrespondierenden
Wellengewindes in seiner Weite 12 veränderbar.
Die Klemmmutter 2 ist so in Art eines Federringes ausgestaltet
und elastisch unter Vergrößerung des Gewinderadius' 14 auffederbar
bzw. unter Vermindung des Radius' 14 zusammenfederbar.
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Wie
aus der Längsschnittansicht mit axial voneinander getrennten
Einzelbauteilen nach 2 ersichtlich, ist ein Spannelement
in Form eines Spannringes 20 vorgesehen. Der Spannring
hat über seinen Umfang 21 verteilt entsprechend
der äquidistanten Anordnung der Bohrungen 8 angeordnete Durchgangsbohrungen 22,
die jeweils von einer axialen Verbindungsschraube 23 durchdrungen
sind.
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Nach
Montage der Klemmmutter 2 auf dem zugeordneten (nicht dargestellten)
Außengewinde ist deren Innengewinde 6 zunächst
in vorläufigem Eingriff mit dem Außengewinde.
Anschließend werden die Schrauben 23 in die korrespondierenden
Bohrungen 8 bzw. Gewinde 9 eingeschraubt, wodurch
sich das Spannelement 20 in axialer Richtung A nach rechts
auf die Klemmmutter 2 zu bewegt. Dabei gleitet eine von
einem Konus 25 gebildete Wirkfläche oder Wirkzone 26 auf
einer korrespondierenden Wirkfläche 28 der Klemmmutter 2.
Je weiter sich der Spannring nach rechts bewegt, desto stärker
wird die Klemmmutter 2 in radialer Richtung R unter Verminderung
der Spaltweite 12 und des Gewinderadius' 29 zusammengedrückt.
Dadurch gelangt das Gewinde 6 in enge Druckanlage mit dem
korrespondierenden Außengewinde, so dass sich schließlich
eine derart hohe Haftreibung und Verspannung ergibt, dass die Klemmmutter 2 unverlierbar
und gut gesichert auf dem Außengewinde festsitzt. Die Wirkzone 26 bzw. die
korrespondierende Wirkfläche 28 ist dabei bevorzugt über
den gesamten Umfang ausgebildet, kann aber auch nur in Umfangsteilbereichen
vorgesehen sein.
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Damit
können Fertigungstoleranzen, die andernfalls zu Montageproblemen
insbesondere dann führen, wenn das Außengewinde
der Welle in seinem Radialmaß im oberen Toleranzbereich
oder darüber liegt und das Innengewinde im unteren Bereich
der Toleranz oder darunter liegt, einfach und in weitem Maße
ausgeglichen werden.
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Entsprechend
kann aber die erfindungsgemäße Axialsicherungseinrichtung
auch im Untermaß ausgeführte Außengewinde
eines korrespondierenden Bauteils ausgleichen.
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In
entsprechender Ausgestaltung ist es durch einfache Umkehr der Konusflächen
auch möglich, eine dann mit einem Außengewinde
am Mantel 4 versehene Klemmmutter 2 in radialer
Richtung R aufzuspreizen, und so eine feste Klemmung des Außengewindes
der Axialsicherungseinrichtung in einem korrespondierenden (nicht
dargestellten) Innengewinde, z. B. einer Lagerbohrung, zu bewirken.
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- 1
- Klemmelement
- 2
- Klemmmutter
- 3
- Bohrung
- 4
- äußere
Mantelfläche
- 5
- innere
Mantelfläche
- 6
- Innengewinde
- 7
- Umfang
- 8
- Durchgangsbohrungen
- 9
- Innengewinde
- 10
- Trennspalt
- 12
- Weite
- 14
- Gewinderadius
- 20
- Spannring
- 21
- Umfang
- 22
- Durchgangsbohrung
- 23
- Verbindungsschraube
- 25
- Konus
- 26
- Wirkzone
- 28
- Wirkfläche
- 29
- Gewinderadius
- A
- axiale
Richtung
- R
- radiale
Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3917758
A1 [0003]
- - DT 2720548 A1 [0004]
- - DT 2609186 A1 [0005]
- - DE 69700671 T2 [0006]
- - DE 10162910 A1 [0008]