DE2619050A1

DE2619050A1 - Anordnung zur differentialverschraubung von mindestens zwei maschinenteilen

Info

Publication number: DE2619050A1
Application number: DE19762619050
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Beckershoff
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-04-06
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1977-10-20
Also published as: US4068958A; CH594824A5; SE420336B; SE7703858L

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Anordnung zur Differentialverschraubung von mindestens zwei Maschinenteilen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Differentialverschraubung von mindestens zwei Maschinenteilen mit mindestens einem Gewindebolzen, welcher an seinen zwei Enden Gewinde mit verschieden grossen Steigungen aufweist.

Die Verschraubung von Maschinenteilen erfolgt normalerweise mit 6-Kant- oder Zylinderkopfschrauben mit oder ohne Muttern oder mit Gewindebolzen mit Muttern. Bei der Verschraubung geteilter Gehäuse und Behälter ist es üblich, die Schrauben in Flanschen anzubringen, welche gegenüber der Behälterwand hervorstehen. Wenn die zu verschraubenden Maschinenteile mit grosser Kraft gegeneinandergepresst

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werden sollen, wird eine Differentialgewindeverschraubung verwendet, wie dies z.B. bei der Hirth-Verzahnung für Kurbelwellen der Fall ist (siehe Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau I. Band, Seite 801, Fig. 198, 13. Auflage 1970), bei welcher beide zu verspannenden Teile eine Bohrung mit Muttergewinde haben, wobei jedoch einer der beiden Teile eine kleinere Steigung hat als der andere. Der zugehörige Gewindebolzen hat keinen Kopf, sondern ebenfalls zwei Schraubengewinde mit verschieden grosser Steigung. Zum Einschrauben wird der Bolzen zuerst in den Teil mit kleinerer Gewindesteigung eingeschraubt, dann der zweite Teil auf das Bolzenende mit der grösseren Gewindesteigung aufgesteckt und nun der Gewindebolzen eingeschraubt. Dabei schraubt sich der Gewindebolzen in den Teil mit grösserer Gewindesteigung schneller hinein als aus jenem mit kleinerer Gewindesteigung heraus, sodass sich die Teile pro Bolzenumdrehung mit der Steigungsdifferenz nähern. Beim Anziehen der Verbindung ist das Uebersetzungsverhältnis zufolge der wirksamen kleinen Steigung ausserordentlich gross.

Die Nachteile der vorerwähnten Verschraubungsarten sind die folgenden:

Zur Anwendung der mit Köpfen versehenen Schrauben ist es notwendig, die zu verschraubenden Maschinenteile mit gegenüber deren Konturen hervorstehencfen Flanschen auszustatten. Bei Tei-

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. γ.

len mit hohen Betriebstemperaturen, grossen Durchmessern und Drücken nehmen solche Flansche Abmessungen an, die zu örtlichen Material-Anhäufungen führen, welche beim Anfahren der Maschine grosse Temperaturdifferenzen und damit unzulässige Spannungen und Deformationen verursachen können.

Die bekannte Differentialverschraubung ist nur bei einer Konstruktion anwendbar, die einen einzigen Differentialgewindezapfen aufweist, da jede Verdrehung des Gewindezapfens eine Annäherung der beiden zu verschraubenden Maschinenteile zur B'olge hat, so dass, wenn mehrere Gewindezapfen vorhanden wären, diese alle gleichzeitig angezogen werden müssten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Verschraubung von Maschinenteilen der eingangs genannten Art zu schaffen, xirelche keine gegenüber den Maschinenteilen hervorstehenden Flansche erfordert, v?elehe ferner die Vorteile der Dif ferentialverschraubung bei gleichseitiger Verwendung mehrerer₃ eng nebeneinander angeordneter Versehraubungselemente aufweist _s wobei es auch möglich ist _s die zu verbindenden Wasehinenfc'SllG bereits -K-^ dem Versehrauben safcfc aufeinander zu legen>

Eine Anordnung zur Lösung dieser³ Aufgabe zeichnet sieh uzanroh aus _s (lciäs im versehraubten Zustand dar Anordnung Jas die ^r-'i ζ- sere Sfcoigung aufweisend® erste Ende des Ge^Indebolsans in siv. I

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einem ersten Maschinenteil angeordnetes Gewindeloch eingeschraubt ist, dass sich der Gewindebolzen durch eine mit dem Gewindeloch fluchtende Durchgangsbohrung eines zweiten Maschinenteiles hindurcherstreckt und sein die kleinere Steigung aufweisendes zweites Ende in eine Mutter eingeschraubt ist, welche auf einer Endfläche einer als Verlängerung der Durchgangsbohrung ausgebildeten, den Zugang zum Gewindebolzen ermöglichenden Ausnehmung aufliegt, und dass die Mutter durch Verdrehung des Gewindebolzens in dessen axialer Richtung verschiebbar ist, jedoch durch zweckmässig ausgebildete Seitenflächen der Ausnehmung geführt und gegen Verdrehung gehalten ist.

Eine solche Anordnung v/eist mehrere Vorteile auf. Es ist kein gleichzeitiges Anziehen aller Gewindebolzen notwendig, obwohl Bifferentialverschraubungen verwendet werden. Die Teilung zwischen den Gewindebolzen kann wesentlich kleiner gewählt werden, weil diese weniger Plats beanspruchen als gleichwertige 6-Kant-Sehrauben. Nach dem Lösen der Verbindung können keine losen Teile wie Schrauben ₃ Muttern und Seheiben verlorengehen oder in die Maschine hineinfallen,, weil die Gewindebolzen und Muttern in Ihren Durchgangslosn gefangen und gsgen Herausfallen gesichert ζΐΰύο Die 7ύΞ=οΐηίΙ^ταηπ; eignest slsh vorzüglich füi* schmale geteilte i!in£6_; Ü3.S 2.ΓΓί "/-51"5ί:"ίΡ3,ί;0ΐ'5Π SuS'GcLHCi 3.Xi,SoliC-2-S CiSSOnJ.E*!3ii D3Si?" iiliet- c = 3c übai'üpsht vjs^äsn £oll2n_fl αε sieh die Verschraubung

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung wird durch Verwendung einer auf einer halbrunden Auflagefläche aufliegenden Zylindermutter eine sehr kleine Kerbziffer im Grunde der Mutterführung erreicht. Es wird damit auch der grösste realisierbare Uebergangsradius zu den zwischen den Verschraubungen vorhandenen Materialstegen in den zu verbindenden Maschinenteilen erreicht. Damit verbunden ist der Vorteil der einfachen und präzisen Herstellung der Mutterführungen durch Bohren und Fräsen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zur Differentialverschraubung von zwei aufeinandergestellten Maschinenteilen in unverschraubtem Zustand;

Fig. 2 die Anordnung nach der Fig. 1 in verschraübtem Zustand;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Mutter nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Mutter;

Fig. 5 eine Anordnung mit mehreren Schraubenverbindungen;

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Fig. 6 eine andere Anordnung mit mehreren Schraubenverbindungen.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Anordnung nach der Fig. 1 weist einen ersten Maschinenteil 1 mit einem Gewindeloch 3, einen zweiten Maschinenteil 2 mit einer mit dem Gewindeloch 3 fluchtenden Durchgangsbohrung k und einer als Verlängerung der letzteren ausgebildete Ausnehmung 5 auf. Diese, den Zugang zum Gewindebolzen 7 zwecks dessen Verdrehung ermöglichende Ausnehmung 5 kann eine die Wanddicke des Teiles 2 durchbrechende Oeffnung oder eine blinde Fensteröffnung sein, die z.B. mit einem Fingerfräser ausgefräst wurde. Die Ausnehmung 5 dient auch als Führung für eine Mutter 6, die etwa die Form eines Zylinders aufweist, dessen Achse senkrechtjzur Zeichnungsebene verlauft und dessen Oberseite flachgeschnitten ist. Das eine kleinere Gewindesteigung aufweisende erste Ende 8 des Gewindebolzens 7 ist durch die Mutter 6 hindurch^geschraubt, wogegen sein die grössere Gewindesteigung aufweisendes zweites Ende 9 in das Gewindeloch 3 des Teiles 1 einschraubbar ist.

Die entlang den Seitenflächen der Ausnehmung 5 geführte, in der Fig. 3 in perspektivischer Darstellung gezeigte Mutter 6

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ist in axialer Hichtung dc« Gewindebolzen;·. '(.. versah iebbar, jedoch gegen Verdrehung gehalten. Zwei in radialen Höhrungen der Mutter 6 untergebrachte Stifte LO aus einem Material mit hohem Reibungskoeffizienten,' z.B. aus PerLon, dienen aL:·. Heibungselemente der Erhöhung der Reibung zwischen der Mutter 6 und den Sei tenf L'lchen der Ausnehmung \>. Diese Stifte IC) dringen bis zum Gewinde des Gewindebolzen.·; / Hindurch und dienen gleichzeitig als Sicherungselemente gegen Lösen der Verschraubung. Bei hohen Betriebstemperaturen können die Heibungselemente aus hochwarmfestem Werkstoff bestehen, wie dies in der Fig. ¹I gezeigt ist, in welcher zwei als FedereLemente dienende Stahlbügel 13 so angeordnet sind, dass der Zugang zum Gewindebolse unbehindert ist.

Zur Verschraubung der Teile 1 und 2 wird vorerst die Mutter 6 in die Ausnehmung 5 gelegt, der Gewindebolzen 7 in die Mutter 6 vom freien Durchgangsloch Ί her hineingeschraubt und die beiden Teile in der Ausnehmung 5 in jene Lage verschoben, die in Fig. 1 dargestellt I3t. Arisch L iesaerid werden die Teile L und 2 aufeinandergelegt, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist. Der Gewindebolzen 7 wird nun mit der Mutter 6 in Richtung des Teiles 1 verschoben und das zweite Gewindebolzenende 9 in das Gewindeloch 5 eingeschraubt. Dabei schraubt sich das Gewindebolzenende 8 aus der Mutter 6 heraus. Bei den gegebenen Steigungsverhältnissen schraubt sich der Gewindebolzen 7 schneller in das Gewindeloch 3 hinein als aus der Mutter 6 heraus, so dass sich

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die Mutter 6 mit der i'iteigurigKcli f ferenz der Auflagefläche IL am Grunde ihrer Führung Ln Jur Ausnehmung 5 nilhurt. Die Stellung der Mutter G am Gewindebolzen 7 zu Beginn dessen Einschraubens in das GewindeΙαΰη 5 .sow Le die Abmessungen des Gewindebolzens 7 sind so festgesetzt, dass im Augenblick der Berührung der Mutter 6 mit der Auflagefläche Ll sowohl das Gewindeeruie ^c) im Gewindeloch 5 voll eingeschraubt, aLs auch die Mutter G von dem Gewindeende 8 des Gewindebolzens 7 auf ihrer ganzen !loh'· aufgefüllt ist, wobei der zur Verdrehung des Gewindebolzen« dienende Teil L2, der ein 6-Kant- oder 'I-Kantkopf oder ein Zylinderkopf mit Innensechskaritloch sein kann, genügend weit hervorsteht. Von diesem Moment an erfolgt bei weiterer Drehung des GewindeboLzens 7 ein Zusammenpressen der Maschinenteile L und 2, wobei die reLativen Stellungen der verschiedenen Bauteile denjenigen nach der Fig. 2 entsprechen.—Es soll hier noch erw'ihnt werden, dass sich die Anordnung'auch zur Verschraubung mehrerer Teile bestens eignet, indem die Maschinenteile 1 und 2 aussen angeordnet werden und die dazwischenliegenden Teile nur mit Durchgangslöchern für den Gewindebolzen 7 versehen werden,

Einer der wichtigsten Vorteile der erfindungsgemfissen Anordnung geht aus den Fig. 5 und 6 hervor und besteht darin, dass die Teilung zwischen den Gewindebolzen 7 wesentlich kleiner gewählt werden kann als bisher, weil diese weniger Platz beanspruchen als gleichwertige 6-Kant-Schrauben. In der Fig. 5 sind alle

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Ausnehmungen 5 im Teil 2 und alle Gewindelöcher,3 im Teil 1 angeordnet. Eine zusätzliche Raumersparnis kann mit der Anordnung nach der Fig. 6 dadurch erzielt werden, dass die Ausnehmungen 5 und.die Gewindelöcher 3 wechselweise in den Teilen 1 und 2 angeordnet sind. Dabei hilft die abgerundete Form der Auflagefläche 11 die Kerbwirkung im Material zwischen nebeneinanderliegenden Ausnehmungen auf ein Minimum zu reduzieren.

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Claims

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l) Anordnung zur Differentialverschraubung von mindestens zwei Maschinenteilen mit mindestens einem Gewindebolzen, welcher an seinen zwei Enden Gewinde mit verschieden grossen Steigungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im verschraubten Zustand der Anordnung das die grössere Steigung aufweisende erste Ende (9) des Gewindebolzens (7) in ein in einem ersten Maschinenteil (1) angeordnetes Gewindeloch (3) eingeschraubt ist, dass sich der Gewindebolzen (7) durch eine mit dem Gewindeloch (3) fluchtende Durchgangsbohrung (Ί) eines zweiten Maschinenteiles (2) hindurcherstreckt und sein die kleinere Steigung aufweisendes zweites Ende (8) in eine Mutter (6) eingeschraubt ist, welche auf einer Endfläche (11) einer als Verlängerung der Durchgangsbohrung (*i) ausgebildeten, den Zugang zum Gewindebolzen (7) ermöglichenden Ausnehmung (5) aufliegt, und dass die Mutter (β) durch Verdrehung des Gewindebolzens (7) in dessen axialer Richtung verschiebbar ist, jedoch durch zweckmässig ausgebildete Seitenflächen der Ausnehmung (5) geführt und gegen Verdrehung gehalten is$_o

ο Anordnung nach Anspruch I₈ gekennzeichnet durch mindestens ein Reibungselement (10,13) sur Erhöhung der Reibung zwischen der Mutter (6) und den Führungsflächen der Ausnehmung (5).

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3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch in Aussparungen der Mutter (6) vorgesehene Perlonteile (10).
4. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwischen der Mutter (6) und den Führungsflächen angeordnete Stahlbiigel (13) als Reibungselemente.
5. Anordnung nach Anspruch 1 mit mehreren Gewindebolzen, dadurch gekennzeichnet, dass die die Muttern (6) führenden Ausnehmungen (5) in dem einen und die Gewindelöcher (3) in dem anderen der zu verschränkenden Maschinenteile (1,2) angeordnet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 1 mit mehreren Gewindebolzen, dadurch gekennzeichnet, dass die die Muttern (6) führenden Ausnehmungen (5) und die Gewindelöcher (3) wechselweise in den beiden zu versehraubenden Maschinenteilen (1,2) angeordnet sind.

BBC Aktiengesellschaft Brown_a Böveri Ii Cis,

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