DE19521755C1 - Verbindungssystem zum lösbaren festen Verbinden zweier Bauteile - Google Patents

Verbindungssystem zum lösbaren festen Verbinden zweier Bauteile

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem zum lösbaren und wiederholbaren festen Verbinden zweier Bauteile der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Fer­ ner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Lösen und festen Verbinden zweier Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Es sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Preßfüge-Syste­ men bekannt, mit denen meist rotationssymmetrische Bauteile miteinander dauerhaft oder nur zeitweise fest miteinander verbunden werden können. Zu diesen bekannten Fügesystemen gehören beispielsweise Spannzangen und Spreizdorne zur zen­ trierten Befestigung von Werkzeugen oder Werkstücken, bei denen die meist als Spannbacken ausgebildeten Fixierelemen­ te in axialer Richtung mechanisch oder hydraulisch gegen entsprechend ausgebildete Konusflächen gepreßt werden. Bei diesen im Maschinenbau weit verbreiteten Spannsystemen er­ geben sich die Nachteile von relativ großen radialen Abmes­ sungen, durch die axialen Gleitbewegungen zwischen den ko­ nischen Gleitflächenpaaren verursachten relativ hohen Rei­ bungswerte sowie Rundungenauigkeiten.
Zur reproduzierbaren und hochgenauen Befestigung eines Bau­ teils in oder an einem anderen Bauteil werden hydraulische Dehnspannsysteme als Futter oder Dorne eingesetzt, bei de­ nen die Spannkraft über ein Druckmedium und eine radial verformbare Dehnbüchse auf das zu fixierende Bauteil über­ tragen wird. Diese Spannsysteme sind regelmäßig mit einem hohen technischen Aufwand verbunden.
Ferner sind Systeme zur Herstellung von Preßverbindungen zwischen zwei rotationssymmetrischen Bauteilen bekannt, bei denen der Außendurchmesser des meist zylindrischen Innen­ teils geringfügig größer als der Innendurchmesser des hohl­ zylindrischen Außenteils ist. Durch thermische Behandlung eines oder auch beider Bauteile erfolgt eine Anpassung der wirksamen Durchmesser der Bauteile, so daß das innere Bau­ teil in das äußere eingeschoben und in der Verbindungslage positioniert werden kann, woraufhin dann nach Beendigung der thermischen Behandlung eine Dehnung oder Schrumpfung des jeweiligen Bauteils erfolgt, die einen hochfesten Klemmsitz des äußeren Bauteils auf dem inneren Bauteil er­ gibt. Nachteilig bei diesem Verbindungssystem sind die für die thermische Behandlung, d. h. für die mitunter erhebliche Erwärmung oder Unterkühlung des einen Bauteils notwendigen Maßnahmen, ggf. beim Erwärmen auftretende Gefügeumwandlun­ gen, Verletzungsgefahren durch Verbrennungen sowie auch die zur Herstellung der fertigen Verbindung notwendigen Zeit­ spannen für das gleichmäßige Erwärmen bzw. Abkühlen der je­ weiligen Schrumpfpartner.
Aus der DE-Z "Werkstattstechnik", 51. Jhg., Aug. 1961, S. 392 bis 396, sind Ölpreßverbindungen z. B. zwischen einer Welle und einer Nabe bekannt, bei der die Paßflächen wäh­ rend des Füge- oder Lösevorganges durch Drucköl voneinander getrennt werden. Das zwischen die Paßflächen der beiden Bauteile eingepreßte Öl bewirkt eine elastische Aufweitung des hohlzylindrischen Bauteils, die z. B. ein Herausziehen des inneren vollzylindrischen Bauteils ermöglicht. Hierzu sind allerdings sehr hohe Öldrücke bis zu 1500 bar erforder­ lich, die nur mit technisch anspruchsvollen und damit kost­ spieligen Einrichtungen erzeugt werden können. Darüber hin­ aus ist diese Fügetechnik auf zylindrische Paßflächen be­ schränkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungssystem zum Verbinden zweier Bauteile zu schaffen, das auf technisch einfache Weise eine beliebig wiederholbare sehr genaue Ver­ bindung von Bauteilen unterschiedlicher Querschnitte ermög­ licht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ursprüngliche Umfangskontur des verformbaren Bauteils Ab­ schnitte aufweist, die einerseits innerhalb und anderer­ seits außerhalb der Umfangskontur des anderen Bauteils lie­ gen, daß die Verformung des einen Bauteils durch gezielte Einwirkung von radialen Druckkräften auf bestimmte Umfangs­ abschnitte seiner Umfangskontur erfolgt und daß die feste gegenseitige Druckanlage der beiden Umfangskonturen in vor­ bestimmten Umfangsabschnitten durch elastische Rückverfor­ mung des verformten Bauteils erfolgt.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Konzept be­ steht somit darin, daß zumindest eines der Bauteile in ge­ wissen Grenzen elastisch verformbar ist und eine gegenüber dem anderen Bauteil unterschiedliche Umfangskontur auf­ weist, wobei durch radial gerichtete Druckkräfte dieses Bauteil in seinem Verbindungsabschnitt so verformt wird, daß die Form seiner Umfangskontur mit ausreichendem Spiel in etwa derjenigen der wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils entspricht, so daß beide Bauteile ineinander po­ sitioniert werden können, wobei nach Beendigung der radia­ len Druckeinwirkung eine selbsttätige elastische Rückver­ formung des verformten Bauteiles erfolgt, die zu einer hochfesten Druckanlage bestimmter Umfangsabschnitte dieses rückverformten Bauteiles an der Umfangskontur des anderen Bauteiles zur Folge hat.
Das erfindungsgemäße Verbindungssystem läßt sich zum Befe­ stigen von unterschiedlich geformten Bauteilen auf ver­ schiedene Weise anwenden. So wird gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung zum Befestigen eines das ver­ formbare Bauteil bildenden Hohlkörpers auf einem massiven Schaft der Hohlkörper mit einer mehrseitigen inneren Um­ fangskontur aus jeweils bogenförmigen Seitenflächen und Übergangsabschnitten versehen, wobei durch die auf den Hohlkörper radial von außen einwirkenden Druckkräfte diese innere Umfangskontur bis zur Kongruenz mit der äußeren Um­ fangskontur des massiven Schaftes elastisch derart verformt wird, daß der Hohlkörper auf den Schaft in seine vorbe­ stimmte Position aufgeschoben werden kann. Nach Beendigung des radialen Preßdruckes ist der Hohlkörper aufgrund seiner Eigenelastizität bestrebt, sich in seine ursprüngliche Um­ fangskontur rückzuverformen, wodurch bestimmte Umfangsab­ schnitte gegen die Außenwandung des massiven Schaftes ge­ preßt werden.
Eine hochgenaue Zentrierung des Hohlkörpers, insbesondere von relativ dünnwandigen Hülsen aus Stahl oder dergleichen, auf dem Schaft läßt sich dadurch erreichen, daß eine solche Druckanlage in drei gegeneinander winkelversetzten Umfangs­ abschnitten zustande kommt. Zu diesem Zweck weist die wirk­ same innere Umfangskontur der noch unverformten Hülse drei gewölbte Seitenflächen auf, die über drei eckseitige Über­ gangsbögen ineinander übergehen, wobei die nach radial in­ nen auf diese Übergangsbögen einwirkenden Radialkräfte die innere Umfangskontur der Hülse etwa zur Kreisform verfor­ men, wobei der Durchmesser dieser Kreisform geringfügig größer als der Außendurchmesser des Schaftes ist und die so verformte Hülse auf den Schaft aufgeschoben werden kann. Nach Beendigung der Krafteinwirkung erfolgt eine selbst­ tätige Rückverformung der positionierten Hülse, wodurch die Hülse jeweils im Bereich der drei gewölbten Seitenflächen mit hohem Andruck gegen die Außenwandung des Schaftes gedrückt wird. Die so hergestellte Verbindung kann auch sehr hohen Belastungen widerstehen und ist u. a. zum Ein­ spannen von Werkzeugschäften in hülsen- oder buchsenförmige Werkzeughalter bei der spanenden Werkstückbearbeitung be­ sonders geeignet.
Das erfindungsgemäße Verbindungssystem ist auch zum Befe­ stigen eines das verformbare Bauteil bildenden Hohlkörpers in einer Ausnehmung eines anderen Bauteils geeignet. Zu diesem Zweck weist die äußere ursprüngliche Umfangskontur des Hohlkörpers Umfangsabschnitte auf, die einerseits in­ nerhalb und andererseits außerhalb der inneren Umfangskon­ tur der Ausnehmung liegen, wobei die Radialkräfte von innen nach außen auf die innerhalb liegenden Umfangsabschnitte einwirken und damit die Umfangskontur des Hohlkörpers so verformen, daß der Hohlkörper in die Ausnehmung eingescho­ ben werden kann. Nach Beendigung der Krafteinwirkung er­ folgt die elastische Rückverformung des Hohlkörpers in seine ursprüngliche Umfangskontur, wobei die ursprünglich außerhalb liegenden Abschnitte in feste Druckanlage an die Innenwandung der Ausnehmung gelangen.
Neben der genauen Achszentrierung beider Bauteile und dem hohen Aufnahmevermögen auch wechselnder mechanischer Bean­ spruchungen liegt ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verbindungssystems in der technisch einfachen und schnellen Herstellung der Verbindung. Die zur Verformung des einen Bauteils notwendigen Radialkräfte können mittels geeigneter Einrichtungen schnell aufgebaut und nach dem relativen Positionieren der beiden Bauteile ebenso schnell wieder abgebaut werden, so daß für die Durchführung eines Verbindungsvorgangs nur eine sehr kurze Zeitspanne benötigt wird, die im Bereich des Einspannens eines Werkzeugschaftes in ein herkömmliches Klemmbackenfutter liegt und um ein Vielfaches kürzer als die Herstellung einer thermischen Schrumpfverbindung ist. Besonders vorteilhaft für die prak­ tische Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems ist ferner, daß die festen Verbindungen nach beliebig lan­ gen Betriebszeiten auf gleich einfache Weise wieder gelöst werden können. Zu diesem Zweck ist lediglich eine erneute Einwirkung der Radialkräfte auf die vorgegebenen Bereiche des verformbaren Bauteils erforderlich, das nach der ent­ sprechenden Verformung von dem anderen Bauteil abgezogen werden kann. Da die Größe der jeweils notwendigen Verfor­ mung im elastischen Bereich des verwendeten Werkstoffs liegt, können die Verbindungs- und Lösevorgänge beliebig oft wiederholt werden, ohne daß es zu den beim thermischen Schrumpfen auftretenden Änderungen in den Materialeigen­ schaften, insbesondere in der Gefügestruktur, kommt.
Bei einem Verfahren zum lösbaren festen Verbinden zweier Bauteile, von denen zumindest eines in vorgegebenem Maße elastisch verformbar ist, wird zumindest eines der Bauteile während des Verbindungsvorganges verformt und gegenüber dem anderen Bauteil in der vorgesehenen Verbindungslage posi­ tioniert, woraufhin durch eine anschließende Rückverformung dieses verformten Bauteils die feste Verbindung hergestellt wird. Gemäß der Erfindung wird an zumindest einem der Bau­ teile eine wirksame Umfangskontur hergestellt, die inner­ halb und außerhalb der wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils liegende Umfangsabschnitte aufweist. Auf vorbe­ stimmte Umfangsabschnitte der Umfangskontur des verform­ baren Bauteils werden Radialkräfte K ausgeübt und nach der gegenseitigen Positionierung der beiden Bauteile werden die den Radialkräften nicht ausgesetzten Umfangsabschnitte durch elastische Rückverformung des verformten Bauteils in feste Druckanlage mit der Umfangskontur des anderen Bau­ teils gebracht. Zum wiederholbarem Befestigen eines ver­ formbaren Hohlkörpers auf einem Schaft wird die innere Um­ fangskontur des Hohlkörpers mit den innerhalb und außerhalb liegenden Umfangsabschnitten versehen und die Radialkräfte werden von außen nach innen gerichtet auf die außerhalb liegenden Umfangsabschnitte zur Einwirkung gebracht.
Zum wiederholbaren Befestigen eines elastisch verformbaren Hohlkörpers in einer Ausnehmung eines Bauteils wird die äußere Umfangskontur des Hohlkörpers mit den innerhalb und außerhalb liegenden Umfangsabschnitten versehen und die Radialkräfte werden von innen nach außen gerichtet auf die innerhalb liegenden Umfangsabschnitte zur Einwirkung ge­ bracht. Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise zur Befestigung von Wärmetauscherrohren in Stützwänden und oder -trägern.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Befestigen eines verformbaren Hohlkörpers auf einen Schaft, bestehend aus einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse mit einer zentralen Ausnehmung, mehreren in der Ausnehmung ge­ geneinander winkelversetzt angeordneten Preßbacken und aus einer Spannvorrichtung zum zwangsweisen Verschieben dieser Preßbacken. Erfindungsgemäß weisen die Preßbacken an ihrer inneren Umfangsfläche jeweils einen Ansatz auf, der einem außerhalb der Umfangskontur der Ausnehmung befindlichen Um­ fangsabschnitt des Hohlkörpers gegenüberliegt, wobei die Spannvorrichtung zum Erzeugen eines auf jede Preßbacke ein­ wirkenden nach radial innen gerichteten Druckes ausgebildet ist, so daß der radial innere Ansatz jeder Preßbacke bei Betätigung der Spannvorrichtung gegen diesen nach außen vorstehenden Umfangsabschnitt des Hohlkörpers gepreßt wird.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist jeder Preßbacke eine hydromechanisch ausgebildete Spannvorrichtung zugeordnet, wobei an der radialen Außen­ seite jeder Klemmbacke eine hydraulische Druckkammer und im Gehäuse je ein radial bewegbares Stellglied angeordnet sind.
Aufgrund der besonderen Vorteile dieser Vorrichtung, insbe­ sondere die einfache Betätigung der vorzugsweise als Schraubbolzen ausgebildeten Stellglieder, sowie ihre gerin­ gen Abmessungen, eignet sich die Vorrichtung besonders zum Einspannen von schmalen Werkzeugschäften in dünnwandige Hülsen von Werkzeugaufnahmen. Aufgrund der verwendeten Ma­ terialien von Bohrerschaft und Werkzeughülse ergeben sich hohe bleibende Spannkräfte, die eine genau achszentrierte Positionierung des Bohrerschaftes bewirken und hohen mecha­ nischen Beanspruchungen widerstehen. Nach dem unter der Wirkung der Spannvorrichtung erfolgten Verformen der ver­ formbaren Hülse und nach dem Einschieben des Schaftes in den dann etwa kreisförmigen Innenraum der Hülse werden die vorzugsweise als Schraubbolzen ausgebildeten Stellglieder der Spannvorrichtung in ihre Ausgangslage zurückgedreht, wodurch die Einwirkung der Klemmbacken auf die Hülse been­ det wird und diese Hülse bestrebt ist, ihre ursprüngliche Form wieder einzunehmen. Diese radiale Rückverformung be­ wirkt eine feste Anpressung der abgeflachten vorstehenden inneren Umfangsabschnitte der Hülse gegen die Außenwandung des Schaftes. Danach kann die Spannvorrichtung von der nun­ mehr fertiggestellten Baugruppe axial abgezogen werden.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung lassen sich in der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine mit einem zylindrischen Schaft zu verbindende Hülse im Querschnitt;
Fig. 2 schematisch eine in einer zylindrischen Werk­ stückausnehmung zu befestigende Hülse;
Fig. 3 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verbin­ dungssystems in verschiedenen Phasen beim Befesti­ gen der Hülse auf dem zylindrischen Schaft gemäß Fig. 1;
Fig. 4a, b eine Vorrichtung zum Befestigen der Hülse auf einem Schaft gemäß Fig. 3 im Axialschnitt und in Draufsicht.
Nach Fig. 1 soll eine Hülse 1 mit zylindrischer Außenfläche auf einem zylindrischen Schaft 2 befestigt werden. In An­ wendung des erfindungsgemäßen Konzepts hat die Hülse 1 eine polygonähnliche innere Umfangskontur, die sich aus mehreren bogenförmigen Abschnitten 3, 4 zusammensetzt. Wie darge­ stellt, liegen jeweils drei Abschnitte 3 radial außerhalb und die drei zwischengeordneten Übergangsabschnitte 4 die­ ser Umfangskontur radial innerhalb des durch einen Kreis 5 gestrichelt angedeuteten Umfang des zylindrischen Schaftes 2. Ein Aufschieben der Hülse 1 auf den Schaft in diesem Zustand ist wegen der radial innerhalb des Kreises 5 lie­ genden Abschnitte 4 nicht möglich.
Eine noch unverformte Hülse l ist in Fig. 3a gezeigt. Wenn nun auf den Außenumfang der Hülse 1 in den außerhalb des Kreises 5 liegenden Umfangsabschnitten 3 Radialkräfte K₁, K₂ und K₃ einwirken, erfolgt eine gezielte Verformung der Hülse insgesamt, indem die bisher außerhalb des Kreises 5 befindlichen Umfangsabschnitte 3 nach radial einwärts ge­ drückt werden, was eine begrenzte radiale Auswärtsbewegung der nach wie vor innerhalb des Kreises 5 befindlichen Um­ fangsabschnitte 4 zur Folge hat. In diesem in Fig. 3b dar­ gestellten Zustand ist die ursprünglich etwa polygonähnli­ che innere Umfangskontur der Hülse etwa zu einem Kreis ver­ formt worden, dessen Durchmesser größer als der durch die Kreislinie 5 in Fig. 1 angegebene Durchmesser des Schaftes 2 ist, wobei die Außenwand der Hülse eine polygonähnliche Form angenommen hat. In diesem verformten Zustand kann die Hülse 1 auf den Schaft 3 aufgeschoben und in der vorgegebe­ nen Stellung positioniert werden, wie in Fig. 3c gezeigt. Durch Beendigen der Einwirkung der Kräfte K₁ bis K₃ erfolgt eine Rückverformung in der Hülse 1 aufgrund ihrer Eigenela­ stizität, wodurch die ursprünglich innerhalb des Kreises 5 in Fig. 1 liegenden Umfangsabschnitte 4 in eine hochfeste Druckanlage an der Außenwand des Schaftes 2 gelangen. Die­ ser Endzustand ist in Fig. 3d dargestellt.
Das erfindungsgemäße Verbindungssystem kann auch zur ge­ nauen Befestigung einer Hülse in einer Ausnehmung eines Bauteils verwendet werden, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Bei diesem dargestellten Anwendungsbei­ spiel hat die Hülse 6 eine polygonähnliche äußere Umfangs­ kontur und die Ausnehmung 7 im Bauteil 8 einen zylindri­ schen Querschnitt. Aus Gründen der günstigen Zentrierung weist auch bei diesem Anwendungsbeispiel die äußere Um­ fangskontur der unverformten Hülse drei innerhalb der kreisförmigen Umfangskontur der Ausnehmung 7 befindliche Abschnitte 9 auf, zwischen denen bogenförmige Übergangs­ abschnitte 10 liegen, die sich außerhalb dieser zylindri­ schen Umfangskontur befinden. Durch die in Fig. 2 darge­ stellten nach außen wirkenden Radialkräfte K₄, K₅ und K₆ werden die innerhalb liegenden Abschnitte 9 nach außen gedrückt, was eine entsprechende radiale Einwärtsbewegung der nach außen vorstehenden Umfangsabschnitte 10 zur Folge hat. Bei einer erforderlichen Abstimmung der beiden Um­ fangskonturen der Ausnehmung 7 und der Hülse 6 wird ein Verformungszustand der Hülse erreicht, bei dem sich die gesamte dann etwa kreisförmige äußere Umfangskontur der Hülse 6 innerhalb der kreisförmigen Umfangskontur des Aus­ schnittes 7 befindet. In diesem Zustand kann die Hülse 6 in die Ausnehmung 7 eingeschoben werden. Durch Beendigung der Einwirkung der Kräfte K₄, K₅, K₆ erfolgt auch hier eine Rückverformung der Hülse 6 aufgrund ihrer elastischen Ma­ terialeigenschaften, was eine dauerhafte Anpressung der vorstehenden Bereiche 10 gegen die entsprechenden Innen­ wandbereiche der Ausnehmung 7 bewirkt.
Das erfindungsgemäße Verbindungssystem kann zur Verbindung von unterschiedlich geformten Bauteilen, insbesondere auch von mehreckigen Bauteilen, angewandt werden, wobei die Um­ fangskonturen beider Bauteile so aufeinander abgestimmt werden müssen, daß durch eine gezielte elastische Verfor­ mung des einen Bauteils ein gegenseitiger Eingriff ermög­ licht wird, wobei durch die selbsttätige elastische Rück­ verformung dieses Bauteils dann eine feste Klemmverbindung ohne jegliche Relativbewegung und damit auch ohne Reibungs­ kräfte der zusammenwirkenden Kontaktflächen zustande kommt.
Die in den Fig. 4a und 4b dargestellte Vorrichtung ist zur praktischen Verwirklichung des in den Fig. 1 und 3 darge­ stellten technischen Konzeptes ausgebildet, wobei der hül­ senförmige Endabschnitt eines Bauteils 11 auf dem Endteil eines zylindrischen Schaftes 12 befestigt werden soll. Die Vorrichtung weist ein zylindrisches Gehäuse 13 auf, in des­ sen zentraler Ausnehmung drei um jeweils 120° gegeneinander winkelversetzte Klemmbacken 15, 16, 17 angeordnet sind. Je­ de Klemmbacke 15 bis 17 weist je einen radial inneren An­ satz 18, 19, 20 auf, dessen axiale Länge gemäß Fig. 4a die axiale Länge des Verbindungsabschnittes bestimmt. Zwischen der Außenwandung der Klemmbacken 15, 16, 17 und dem Gehäuse 13 ist ein Dehnring 21 angeordnet, der mit Hydraulikflüs­ sigkeit gefüllte Druckkammern 24 nach radial innen be­ grenzt, die im Gehäuse angeordnet und durch Dichtungsele­ mente 25, 26 abgedichtet sind. Zur Erzeugung eines nach radial innen wirkenden hydraulischen Druckes sind im Ge­ häuse 13 radiale Stellglieder in Form von Schraubbolzen 27 angeordnet, durch deren Betätigung ein hydraulischer Druck in den Druckkammern 24 auf- und abgebaut werden kann. Das Einschrauben der abgedichteten Gewindebolzen 27 führt zum Aufbau eines hydraulischen Druckes in den Kammern 24, durch den die Klemmbacken 15 bis 17 mit ihren radial inneren An­ sätzen 18 bis 20 gegen die vorbestimmten Umfangsabschnitte der Hülsenwandung gedrückt werden, wodurch die anhand der Fig. 1, 3 erläuterte Verformung der Hülse erfolgt. Eine Rückdrehung der Schraubbolzen 27 bewirkt eine Druckentla­ stung in den Kammern 24 und damit eine Rückverformung der vorgegebenen Hülsenwandabschnitte mit den vorstehend anhand der Fig. 1 und 3 erläuterten technischen Effekten.
Statt der hydromechanischen Zustellung der Klemmbacken kön­ nen auch andere in geeigneter Weise wirkende Spannmittel eingesetzt werden. Insbesondere bei dem in Fig. 2 darge­ stellten Verbindungssystem können die von innen nach radial außen auf die Rohrwandung einwirkenden Kräfte K₄, K₅ und K₆ beispielsweise durch einen zentralen Konus erzeugt werden, der von drei Klemmbacken mit konischen Innenflächen umgeben ist und durch eine Axialverschiebung diese Klemmbacken in der Wirkrichtung der Kräfte K₄₁ K₅, K₆ gegen die Innenwan­ dung des Hohlkörpers 6 drückt. Die polygonähnliche Umfangs­ kontur des verformbaren Bauteils kann durch spanend-abtra­ gende Bearbeitung hergestellt werden, wobei die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte unterschiedliche Wandstärke entsteht, d. h. die Wandstärke des hohlzylindrischen Bau­ teils 1 bzw. 6 ist in den der Krafteinwirkung ausgesetzten Umfangsabschnitten 3, 9 geringer als in den nach der Rück­ verformung an die Wandung des Gegenbauteils 2, 8 angepreß­ ten Umfangsabschnitten 4, 10. Die polygonähnliche Umfangs­ kontur kann jedoch auch durch Druckumformung z. B. in Pres­ sen hergestellt werden, wobei in diesem Fall die Wandstärke des Hohlkörpers über den Umfang in etwa gleich bleiben kann.

Claims (13)

1. Verbindungssystem zum wiederholbaren festen Verbinden zweier Bauteile, bei dem ein Bauteil (1, 6) während des Verbindungsvorganges zeitweise so verformt wird, daß eine wirksame Umfangskontur der entsprechenden wirksa­ men Umfangskontur des anderen Bauteils (2, 8) mit vor­ gegebenem Spiel entspricht, und bei dem nach dem Posi­ tioniervorgang beider Bauteile (1, 6; 2, 8) durch zu­ mindest teilweise Rückverformung eine feste Druckanlage der beiden wirksamen Umfangskonturen erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ursprüngliche Umfangskontur des verformbaren Bauteils (1, 6) innerhalb und außerhalb der Umfangs­ kontur (5) des anderen Bauteils (2, 8) liegende Ab­ schnitte (3, 4) aufweist,
daß die Verformung des zumindest einen Bauteils (1, 6) durch gezielte Einwirkung von radialen Druckkräften K₁, K₂, K₃ auf bestimmte Abschnitte der Umfangskontur des verformbaren Bauteils erfolgt und
daß die feste gegenseitige Druckanlage beider Umfangs­ konturen in vorbestimmten Umfangsabschnitten durch ela­ stische Rückverformung des verformbaren Bauteils (1, 6) erfolgt.
2. Verbindungssystem nach Anspruch 1 zum Befestigen eines als verformbares Bauteil (1) ausgebildeten Hohlkörpers auf einem massiven Schaft (2) , dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) eine mehrseitige innere Umfangskon­ tur mit bogenförmigen inneren Umfangsabschnitten (4) und gewölbten äußeren Übergangsabschnitten (3) aufweist und bis zur Kongruenz mit der äußeren Umfangskontur (5) des massiven Schaftes (2) elastisch verformbar ist.
3. Verbindungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) als zylindrische Hülse ausgebildet ist und der Schaft (2) eine zylindrische Umfangskontur aufweist, wobei die wirksame innere Umfangskontur der Hülse (1) aus drei flachgewölbten Umfangsabschnitten (4) und drei zwischenliegenden Übergangsbögen (3) be­ steht und durch nach radial innen auf die Übergangs­ bögen (3) einwirkende Radialkräfte K₁, K₂, K₃ etwa zur Kreisform verformbar ist, wobei der größte Durchmesser der Umfangskontur der verformten Hülse (1) geringfügig größer als der Durchmesser des Schaftes (2) ist.
4. Verbindungssystem nach Anspruch 1 zum Befestigen eines das verformbare Bauteil bildenden Hohlkörpers in einer Ausnehmung eines Bauteils, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere ursprüngliche Umfangskontur des Hohlkörpers (6) die innerhalb und außerhalb der Umfangskontur der Ausnehmung (7) liegenden Abschnitt (9, 10) aufweist und durch auf die innerhalb liegenden Abschnitte (9) ausge­ übten nach radial außen wirkenden Radialkräfte K₄ bis K₆ verformbar ist.
5. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Umfangskonturen der beiden Bauteile (1, 2; 6, 8) vieleckig oder polygonähnlich mit bogenför­ migen Abschnitten (3, 4; 9, 10) sind.
6. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare hohlzylindrische Bauteil (1, 6) in den der radialen Krafteinwirkung ausgesetzten Abschnitten (3, 9) eine verringerte Wandstärke aufweist.
7. Verfahren zum lösbaren festen Verbinden zweier Bauteile, bei welchem
  • - zumindest eines der Bauteile während des Verbindungs­ vorganges durch Radialkräfte verformt und gegenüber dem anderen Bauteil in der vorgesehenen Verbindungsla­ ge positioniert wird und
  • - durch eine anschließende elastische Rückverformung dieses verformten Bauteils die feste Verbindung herge­ stellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Umfangskontur des verformbaren Bauteils mit inner­ halb und außerhalb der wirksamen Umfangskontur des an­ deren Bauteils liegenden Umfangsabschnitten versehen wird,
  • - Radialkräfte K auf vorbestimmte Umfangsabschnitte der Umfangskontur des verformbaren Bauteils ausgeübt wer­ den, so daß seine wirksame Umfangskontur der wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils mit vorgegebenem Spiel entspricht, und
  • - nach der Positionierung der beiden Bauteile die den Radialkräften nicht ausgesetzten Umfangsabschnitte durch elastische Rückverformung des verformten Bau­ teils in feste Druckanlage mit der Umfangskontur des anderen Bauteils gebracht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7 zum wiederholbaren Befestigen eines verformbaren Hohlkörpers auf einem Schaft,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die innere Umfangskontur des Hohlkörpers mit inner­ halb und außerhalb der wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils liegenden Umfangsabschnitten ver­ sehen wird und
  • - die Radialkräfte von außen nach innen gerichtet auf die außerhalb liegenden Umfangsabschnitte zur Einwir­ kung gebracht werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 zum wiederholbaren Befestigen eines elastisch verformbaren Hohlkörpers in einer Aus­ nehmung eines Bauteils,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die äußere Umfangskontur des Hohlkörpers mit inner­ halb und außerhalb der wirksamen Umfangskontur des anderen Bauteils liegenden Umfangsabschnitten ver­ sehen wird und
  • - die Radialkräfte von innen nach außen gerichtet auf die innerhalb liegenden Umfangsabschnitte zur Ein­ wirkung gebracht werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die polygonähnliche Umfangskontur des verformbaren Bau­ teils (1; 6) durch spanende Bearbeitung hergestellt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die polygonähnliche Umfangskontur des verformbaren Bauteils (1; 6) durch spanlose Druckverformung her­ gestellt wird.
12. Vorrichtung zum Befestigen eines verformbaren Hohlkör­ pers auf einem Schaft, bestehend aus einem Gehäuse (13) mit einer zentralen Ausnehmung (14), mehreren in der Ausnehmung (14) gegeneinander winkelversetzt angeordneten Preßbacken (15-17) und einer Spannvorrichtung (24-27) zum zwangsweisen Ver­ schieben der Preßbacken,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Preßbacken (15-17) an ihrer inneren Umfangsfläche jeweils mindestens einen Ansatz (18-20) aufweisen, der einen außerhalb der Umfangskontur der Ausnehmung (14) liegenden Umfangsabschnitt des Hohlkörpers (10) gegenüberliegt und
die Spannvorrichtung (24-27) zum Erzeugen eines nach radial innen auf die Preßbacken (15-17) einwirkenden Druckes ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die hydromechanisch ausgebildete Spannvorrichtung an der radialen Außenseite jeder Preßbacke (15-17) je eine hydraulische Druckkammer und je ein im Gehäuse (13) beweglich angeordnetes Stellglied (27) aufweist.
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