DE19805210A1 - Spannvorrichtung zum Verbinden zweier umeinander angeordneter Bauteile - Google Patents

Spannvorrichtung zum Verbinden zweier umeinander angeordneter Bauteile

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DE19805210A1
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Joachim Schneider
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Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Verbinden zwei­ er umeinander angeordneter Bauteile, insbesondere eines Wälzla­ gerinnenrings und einer Welle, von denen das außen angeordnete Bauteil mindestens eine erste Bohrung und das innen angeordnete Bauteil eine zylindrische Außenfläche aufweist, mit einer Spann­ hülse, die zwischen den Bauteilen in der ersten Bohrung sitzt und in Längsrichtung geschlitzt ist.
Aus der DE-AS 12 33 665 ist eine Befestigungsvorrichtung be­ kannt, bei der eine Nabe auf einer Welle drehfest montiert ist. Die Befestigungsvorrichtung umfaßt eine Spannhülse bestehend aus einem inneren und einem äußeren Spannhülsenabschnitt, die je­ weils in Längsrichtung über die gesamte Länge geschlitzt sind. Über die gesamte Länge der Spannhülsenabschnitte erstrecken sich beidseitig der Schlitze Wandungen über die die Spannhülsenab­ schnitte miteinander verbunden sind. Der äußere Spannhülsenab­ schnitt weist einen zusätzlichen Längsschlitz auf, in dem ein Spannkeil einsitzt. Der äußere Spannhülsenabschnitt kann somit durch Eintreiben des Spannkeils radial geweitet werden, wobei sie sich gegen die Wandungen abstützt und somit den inneren Spannhülsenabschnitt zusammendrückt. Nachteilig ist jedoch die aufwendige Ausgestaltung der Spannhülse, wodurch hohe Ferti­ gungskosten bei deren Herstellung verursacht werden.
Ferner sind Wälzlager bekannt, bei denen die Innenringe jeweils mindestens eine radial verlaufende Gewindebohrung zur Aufnahme eines Gewindestiftes aufweisen, so daß der Innenring mittels des Gewindestiftes exzentrisch auf der Welle verspannt wird. Hierbei wird jedoch die Wellenoberfläche durch den Gewindestift beschä­ digt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die einfach herstellbar und montierbar ist und eine Montage ohne negativen Einflüsse auf die Bauteiloberflächen er­ laubt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich an die erste Bohrung beidseitig zwei zweite Bohrungen anschließen, de­ ren Mittenachsen konzentrisch zueinander und exzentrisch zur Mittenachse der ersten Bohrung angeordnet sind, daß die Spann­ hülse eine entsprechende Anzahl axialer erster und zweiter Au­ ßenflächenabschnitte aufweist, die innerhalb der jeweiligen Boh­ rung angeordnet sind, daß die Mittenachsen der zweiten Außenflä­ chenabschnitte konzentrisch zueinander und exzentrisch zu der Mittenachse des ersten Außenflächenabschnittes angeordnet sind und daß sich die Spannhülse mit den ersten und den zweiten Au­ ßenflächenabschnitten diametral gegenüberliegend gegen Bohrung abstützt.
Zur Befestigung eines Wälzlagerinnenrings als außen angeordnetes Bauteil auf einer Welle als innen angeordnetes Bauteil wird die Spannhülse gegenüber dem Wälzlagerinnenring verdreht. Aufgrund der Exzentrizität der Mittenachsen der zweiten Außenflächenab­ schnitte gegenüber der Mittenachse des ersten Außenflächenab­ schnitts sowie aufgrund der Exzentrizität der Mittenachse der zweiten Bohrungen gegenüber der ersten Bohrung wird die Spann­ hülse bei einer Verdrehung im Wälzlagerinnenring verspannt. Die in Längsrichtung geschlitzte Spannhülse wird in Umfangsrichtung und radial zusammengedrückt und somit gleichzeitig auf der Wel­ le verspannt. Die Spannhülse kann hierbei über die gesamte Länge geschlitzt sein oder mehrere über einen Teil der Länge verlau­ fende Schlitze aufweisen. Die Spannvorrichtung läßt sich leicht montieren und demontieren, ohne daß die Welle dabei beschädigt wird. Ferner müssen bei der Fertigung keine besonders geringen Fertigungstoleranzen eingehalten werden, da die Spannhülse durch Deformation verspannt wird und Spielpassungen somit beseitigt werden.
Um die Spannhülse gegenüber dem Wälzlagerinnenring verdrehen zu können, weisen die Spannhülse und der Wälzlagerinnenring An­ griffsmittel für ein Werkzeug zur Drehmomenteinleitung auf. Die Angriffsmittel können durch Nuten oder Bohrungen in den jeweili­ gen Bauteilen gebildet sein. Somit können die Spannhülse und der Wälzlagerinnenring mit Hakenschlüssen, die in die Nuten oder Bohrungen passen, gegeneinander verdreht werden.
Die Angriffsmittel für ein Werkzeug in der Spannhülse können in einem aus der Bohrung des Wälzlagerinnenrings herausragenden Teil der Spannhülse vorgesehen sein, wobei dieser Teil der Spannhülse vorzugsweise radial aufgeweitet oder zu einem Flansch oder einem Flanschabschnitt radial umgebogen ist. Hierdurch wird die Zugänglichkeit für das Werkzeug verbessert.
Damit die Spannhülse nicht unbeabsichtigt gelöst werden kann, sollten Verdrehsicherungen zwischen der Spannhülse und zumindest einem Bauteil vorgesehen sein.
Zur kraftschlüssigen Verdrehsicherung der Spannhülse gegenüber dem Wälzlagerinnenring und der Welle ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Spannhülse mit dem Wälzlagerinnenring und der Welle verklebt.
Für eine formschlüssige Verdrehsicherung der Spannhülse gegen­ über dem Wälzlagerinnenring und der Welle weist die Spannhülse an einem Ende dicht aufeinanderfolgende auf dem Umfang verteilte und in Längsrichtung verlaufende Einschnitte auf. In dem Wälz­ lagerinnenring ist mindestens eine Nut und in der Welle ist min­ destens eine Nut oder eine Bohrung vorgesehen, die jeweils mit einem Segment der Spannhülse, das zwischen zwei aufeinanderfol­ genden Einschnitten gebildet ist, durch Drehung der Spannhülse gegenüber dem Wälzlagerinnenring und der Welle in Überdeckung bringbar sind. Somit läßt sich ein Segment in die Nut des Wälz­ lagerinnenrings und ein Segment in die Nut oder die Bohrung der Welle abbiegen.
Die vorangehend beschriebene Spannvorrichtung läßt sich ebenso für die Befestigung eines Wälzlageraußenrings in einer Bohrung sowie zur Befestigung einer beliebigen Nabe auf einer Welle ein­ setzen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 einen Wälzlageraußenring als außen angeordnetes Bauteil, im Längsschnitt,
Fig. 2 eine Spannhülse,
Fig. 3 eine Spannhülse gemäß Fig. 2, die innerhalb eines Wälzlagerinnenringes gemäß Fig. 1 ange­ ordnet ist, im Längsschnitt, und
Fig. 4 eine Spannvorrichtung zum Verbinden eines Wälz­ lagerinnenrings als außen angeordnetes Bauteil und einer Welle als innen angeordnetes Bauteil mit einer Spannhülse, im Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt einen Wälzlagerinnenring 1 mit einer inneren Lauf­ rille 3 für hier nicht dargestellte Wälzkörper eines Wälzlagers. Der Wälzlagerinnenring 1 weist eine erste Bohrung 12 auf, an de­ ren Enden sich die zweiten Bohrungen 13, 14 größeren Durchmes­ sers anschließen. Die Mittenachsen 8, 9 der zweiten Bohrungen 13, 14 sind koaxial zueinander und mit einer Exzentrizität e1 zur Mittenachse 6 der ersten Bohrung 12 angeordnet. Ferner weist der Wälzlagerinnenring 1 an einem Ende auf dem Umfang verteilte und in Längsrichtung verlaufende Nuten 18 auf, über die mittels ei­ nes Werkzeugs, insbesondere eines Hakenschlüssels der Wälzlage­ rinnenring 1 im montierten Zustand verdreht werden kann.
Die Spannhülse 4 in Fig. 2 weist einen ersten Außenflächenab­ schnitt 7 auf, an den sich beidseitig zweite Außenflächenab­ schnitte 10, 11 größeren Durchmessers anschließen. Die Mitten­ achsen 8', 9' der zweiten Außenflächenabschnitte 10, 11 sind ko­ axial zueinander und mit einer Exzentrizität e2 zur Mittenachse 6' des ersten Außenflächenabschnitts 7 angeordnet. Ein Ende der Spannhülse 4 ist gegenüber dem zweiten Außenflächenabschnitt 11 radial aufgeweitet und weist auf den Umfang verteilte Nuten 15 auf, die als Angriffsmittel für ein Werkzeug zur Verdrehung der Spannhülse 4 dienen. Zur formschlüssigen Verdrehsicherung der Spannhülse 4 gegenüber zweier, hier nicht dargestellter umeinan­ der angeordneter Bauteile weist die Spannhülse 4 in dem radial aufgeweiteten Teil dicht aufeinanderfolgend auf dem Umfang ver­ teilte und in Längsrichtung verlaufende Einschnitte 16 auf. Da­ bei sind zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Einschnit­ ten 16 Segmente 17 gebildet, die in Nuten oder Bohrungen eines oder beider umeinander angeordneter Bauteile abbiegbar sind.
In Fig. 3 ist eine Spannhülse 4 gemäß Fig. 2 dargestellt, die innerhalb eines Wälzlagerinnenrings 1 gemäß Fig. 1 angeordnet ist. Die Bauteile, die den Bauteilen in Fig. 1 oder 2 entspre­ chen sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und bei Fig. 1 bzw. Fig. 2 beschrieben. Der erste Außenflächenabschnitt 7 ist innerhalb der ersten Bohrung 12 angeordnet, und die zweiten Au­ ßenflächenabschnitte 10, 11 sind jeweils innerhalb der zweiten Bohrungen 13, 14 angeordnet. Die Spannhülse 4 stützt sich mit den zweiten Außenflächenabschnitten 10, 11 an einer Stelle gegen die zweiten Bohrungen 13, 14 des Wälzlagerinnenrings 1 ab, die derjenigen Stelle diametral gegenüberliegt, an der sich die Spannhülse 4 mit dem ersten Außenflächenabschnitt 7 gegen die erste Bohrung 12 abstützt. Bei einer Verdrehung der Spannhülse 4 in dem Wälzlagerinnenring 1 verringert sich aufgrund der Ex­ zentrizitäten somit der diametrale Abstand der Abstützungen zu­ einander. Da die Spannhülse 4 einen Längsschlitz 5 aufweist, wird die Spannhülse 4 zusammengedrückt und verspannt sich inner­ halb des Wälzlagerinnenrings 1 und kann eine Welle, die durch eine Bohrung 2 der Spannhülse 4 gesteckt ist, festklemmen.
Ein Teil der Spannhülse 4 ragt in Längsrichtung aus der zweiten Bohrung 14 heraus. Der herausragende Teil ist radial gegenüber dem zweiten Außenflächenabschnitt 11 aufgeweitet und weist Nuten 15 auf, die als Angriffsmittel für ein Werkzeug zur Drehung der Spannhülse 4 gegenüber dem Wälzlagerinnenring 1 dienen.
Fig. 4 zeigt ein Wälzlager 19, das mittels einer Spannhülse 20 auf einer Welle 21 mit der zylindrischen Außenfläche 37 befe­ stigt ist. Das Wälzlager 19 umfaßt einen Wälzlagerinnenring 22 als außen angeordnetes Bauteil und einen Wälzlageraußenring 23, zwischen denen durch einen Käfig 24 geführte Wälzkörper 25 ab­ rollen. Die Spannhülse 20 weist in Längsrichtung einen ersten Außenflächenabschnitt 26 und zwei zweite Außenflächenabschnitte 27, 28 auf. Der Wälzlagerinnenring 22 weist eine entsprechende erste Bohrung 29 sowie zwei entsprechende zweite Bohrungen 30, 31 auf. Hierbei ist der erste Außenflächenabschnitt 26 innerhalb der ersten Bohrung 29 und die zweiten Außenflächenabschnitte 27, 28 jeweils innerhalb der zweiten Bohrungen 30, 31 angeordnet. Ein herausragender Teil der Spannhülse 20 ist radial gegenüber dem zweiten Außenflächenabschnitt 28 aufgeweitet und weist Nuten 32 auf, die als Angriffsmittel für ein Werkzeug zur Drehung der Spannhülse 20 gegenüber dem Wälzlagerinnenring 22 dienen. Ferner sind in dem herausragenden Teil der Spannhülse 20 dicht aufein­ anderfolgende, in Längsrichtung verlaufende Einschnitte 33 auf dem Umfang verteilt. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ein­ schnitten 33 sind Segmente 34 gebildet, von denen ein Segment 34' zur formschlüssigen Verdrehsicherung der Spannhülse 20 ge­ genüber dem Wälzlagerinnenring 22 in eine Nut 35 des Wälzlage­ rinnenrings 22 abgebogen ist. Zur formschlüssigen Verdrehsiche­ rung der Spannhülse 20 gegenüber der Welle 21 ist eine Bohrung 36 in der Welle 21 vorgesehen, in die ein Segment 34 der Spann­ hülse 20 abbiegbar ist.
Bezugszeichenliste
1
Wälzlagerinnenring
2
Bohrung
3
innere Laufrille
4
Spannhülse
5
Längsschlitz
6
Mittenachse
7
erster Außenflächenabschnitt
8
,
9
Mittenachse
10
,
11
zweiter Außenflächenabschnitt
12
erste Bohrung
13
,
14
zweite Bohrung
15
Nut
16
Einschnitt
17
Segment
18
Nut
19
Wälzlager
20
Spannhülse
21
Welle
22
Wälzlagerinnenring
23
Wälzlageraußenring
24
Käfig
25
Wälzkörper
26
erster Außenflächenabschnitt
27
,
28
zweiter Außenflächenabschnitt
29
erste Bohrung
30
,
31
zweite Bohrung
32
Nut
33
Einschnitt
34
,
34
' Segment
35
Nut
36
Bohrung
37
zylindrische Außenfläche
e1
, e2
Exzentrizität

Claims (10)

1. Spannvorrichtung zum Verbinden zweier umeinander angeordne­ ter Bauteile (1; 21, 22), insbesondere eines Wälzlagerin­ nenrings (1; 22) und einer Welle (21), von denen das außen angeordnete Bauteil (1; 22) mindestens eine erste Bohrung (12; 29) und das innen angeordnete Bauteil (21) eine zylin­ drische Außenfläche (37) aufweist, mit einer Spannhülse (4; 20), die zwischen den Bauteilen (1; 21, 22) in der ersten Bohrung (12; 29) sitzt und in Längsrichtung geschlitzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die erste Bohrung (12; 29) beidseitig zwei zweite Bohrungen (13, 14; 30, 31) anschließen, deren Mit­ tenachsen (8, 9) konzentrisch zueinander und exzentrisch zur Mittenachse (6) der ersten Bohrung (12; 29) angeordnet sind, daß die Spannhülse (4; 20) eine entsprechende Anzahl axialer erster (7; 26) und zweiter (10, 11; 27, 28) Außen­ flächenabschnitte aufweist, die innerhalb der jeweiligen Bohrungen (12, 13, 14; 29, 30, 31) angeordnet sind, daß die Mittenachsen (8', 9') der zweiten Außenflächenabschnitte (10, 11; 27, 28) konzentrisch zueinander und exzentrisch zu der Mittenachse (6') des ersten Außenflächenabschnittes (7; 26) angeordnet sind und daß sich die Spannhülse (4; 20) mit den ersten (7; 26) und den zweiten (10, 11; 27, 28) Außen­ flächenabschnitten diametral gegenüberliegend gegen die Bohrungen (12, 13, 14; 29, 30, 31) abstützt.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (4; 20) über die gesamte Länge ge­ schlitzt ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (4; 20) mehrfach über einen Teil der Länge geschlitzt ist.
4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (4; 20) Angriffsmittel für ein Werkzeug zur Drehmomenteinleitung aufweist.
5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das außen angeordnete Bauteil (1; 22) Angriffsmittel für ein Werkzeug zur Drehmomenteinleitung aufweist.
6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsmittel für ein Werkzeug durch Nuten (15, 18; 32, 35) oder Bohrungen gebildet sind.
7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Spannhülse (4; 20) axial gegenüber dem außen angeordneten Bauteil (1; 22) vorsteht, daß im vor­ stehenden Teil die Angriffsmittel für ein Werkzeug vorge­ sehen sind und daß der vorstehende Teil radial aufgeweitet ist oder radial nach außen oder nach innen gebogen ist und somit einen Flansch oder einen Flanschabschnitt bildet.
8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Verdrehsicherung zwischen der Spannhül­ se (4; 20) und zumindest einem der Bauteile (1; 21, 22) vorgesehen ist.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrehsicherung die Spannhülse (4; 20) mit den beiden Bauteilen (1; 21, 22) verklebt ist.
10. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur formschlüssigen Verdrehsicherung der Spannhülse (4; 20) gegenüber den beiden Bauteilen (1; 21, 22) die Spann­ hülse (4; 20) an einem Ende auf dem Umfang dicht aufeinan­ derfolgend verteilte und in Längsrichtung verlaufende Ein­ schnitte (16; 33) aufweist, daß das außen angeordnete Bau­ teil (1; 22) mindestens eine Nut (18; 35) und das innen an­ geordnete Bauteil (21) mindestens eine Nut oder eine Boh­ rung (36) aufweist, die jeweils mit einem Segment (17; 34) der Spannhülse (4; 20), das zwischen zwei aufeinanderfol­ genden Einschnitten (16; 33) gebildet ist, in Überdeckung bringbar sind und daß ein Segment (16; 33) in die Nut (18; 35) des außen angeordneten Bauteils (1; 22) und ein Segment (16; 33) in die Nut oder die Bohrung (36) des innen ange­ ordneten Bauteils (21) abbiegbar ist.
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