DE2752425C2 - Kupplung zum starren Verbinden eines Ringes auf einer Welle - Google Patents

Kupplung zum starren Verbinden eines Ringes auf einer Welle

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zum starren Verbinden eines Rings, insbesondere Wälzlager-Innenrings, auf einer Welle, bei der eine radial innere Anlagefläche eines Verriegelungsrings an den Kopf einer diese hierdurch verriegelbaren Stellschraube anlegbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Kupplung ist bereits bekannt (DE-OS 25 368). Der Verriegelungsring der bekannten Kupplung ist ein Gummiband, das aufgrund seiner gummielastischen Eigenschaften nach der Herstellung der Kupplung auf diese aufgebracht und beim gewünschten Lösen der Kupplung wieder abgezogen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß solche gummielastischen Ringe im Betrieb ihre gummielastischen Eigenschaften inbesondere dann rasch verlieren, wenn Schmieröl angreift, das gerade bei Wälzlagern ein zur Funktion desselben wichtiges Hilfsmittel ist.
Darüber hinaus ist es bekannt, Sprengringe in eine Nut an der Innenfläche eines Wäl/.lager-lnnenlaulrings anzubringen, wobei in dem Spalt zwischen den Enden des Sprengringes durch die Nabe des Innenlaufringcs hindurch eine Schraube eingeschraubt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kupplung der eingangs genannten Galtung mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß die Stellschraube sicher in der Verriegelungsstellung gehalten wird
und der Ring mit dem Verriegelungsring gewissermaßen eine Baueinheit bildet
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht
Die erfindungsgemäße Kupplung ist bei einfachem Aufbau auch als Baueinheit leicht handhabbar; selbst nach längerem Betrieb läßt die Funktionssicherheit nicht zu wünschen übrig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt eines Wälzlagers mit der erfindungsgemäßen Kupplung;
Fig.2 eine teilweise weggebrochene und teilweise entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 gschnittene Stirnansieht von rechts zur Veranschaulichung der einen von zwei Relativstellungen der Bauteile;
F i g. 3 eine Ansicht ähnlich F i g. 2 zur Veranschaulichung der anderen der zwei Relativstellungen der Teile;
F i g. 4 und 5 Darstellungen entsprechend F i g. 1 und 2 zur Veranschaulichung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, wobei F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in F i g. 4 darstellt;
F i g. 6 einen Ausschnitt eines Längsschnittes ähnlich F i g. 1 zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform;
F i g. 7 und 8 Darstellungen entsprechend F i g. 1 bzw. 2 zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform;
F i g. 9 einen Ausschnitt aus dem Spannring gemäß F i g. 8 entlang der Linie 9-9 in F i g. 8; und
Fig. 10 und 11 Darstellungen entsprechend Fig.2 bzw. 3 zur Veranschaulichung noch einer weiteren Ausführungsform.
F i g. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung beim Innenring 10 eines Wälzlagers, das außerdem einen Außenring 11 und mehrere Wälzkörper 12 aufweist, die in radial gegenüberliegenden Laufrillen 13,14 der Ringe 10,11 laufen. Der breite Innenring 10 ist zur Aufnahme einer Stellschraube 15 in einer radialen Gewindebohrung axial über die zugeordnete Stirnfläche des Außenringes 11 verlängert. Die Stellschraube 15 ist ein Gewindestift mit Innensechskant 15' zum Ansetzen eines Sechskantsteckschlüssels. Der vorspringende Abschnitt des Innenringes 10 (für die Aufnahme der Stellschraube) ist kreisringförmig und von einer Bohrung 16 für die Aufnahme der Welle und einer äußeren Zylinderfläche 17 vom Radius /?i begrenzt. F i g. 2 und 3 zeigen diesen Abschnitt mit der Bohrung 16 im angebauten Zustand an der Welle 18.
Ein Verriegelungs- oder Spannring 19 umgreift den Umfang des Innenringes 10 im Bereich der Stellschraube 15 und ist unter Verwendung axial wirksamer Haltemittel zwischen den Ringen 10, 19 gegen Axialbewegung aus dieser Relativstellung gesichert. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine flache Umfangsrille oder Nut 20 vorgesehen, die radial auswärts offen ist und einen zylindrischen Grund mit einem Radius R2 sowie einer Tiefe D gegenüber der Außenfläche 17 hat. Diese Nut 20 ist von einer etwas größeren Breite als der Spannring 19. und der größte Teil der Bogenlänge der Anlagefläche 21 bzw. Bohrung desselben ist eine Zylinderfläche mit einem Radius Rr, der etwas größer ist als der Radius R2 des Nutengrundes, jedoch um ein genügendes Maß geringer ist als der Radius R\ der Außenfläehe, so daß die Seitenwände der flachen Nut 20 den Spannring 19 jederzeit festhalten.
Nach einem Merkmal de? Erfindung ist die axiale Ausdehnung der Stellschraube 15 größer als die der radialen Gewindebohrung, in der sie getragen ist. so daß beim Anziehen der Stellschraube 15 an einer Welle 18 das äußere Ende der Stellschraube 15 immer noch über den Nutengrund und sogar über die Außenfläche 17 hinaus vorspringt. Wie F i g. 2 zeigt wird dieses vorspringende Ende der Stellschraube 15 von einer örtlich begrenzten radialen Erweiterung 22 oder Aussparung der Bohrung des Spannringes 19 aufgenommen. Fluchtend mit der Erweiterung 22 und der Stellschraube 15 befindet sich eine radiale Durchtrittsöffnung oder Aussparung 23 für einen Sechskantsteckschlüssel zum Ansetzen an den Innensechskant 15' der Stellschraube 15. Vorzugsweise ist die Aussparung 23 eine Radialbohrung, deren Durchmesser groß genug ist, um ein Drehen des eingesteckten Werkzeugs zu gestatten, jedoch geringer ist als der größte Durchmesser der Stellschraube 15. Die Erweiterung 22 hat geneigte Seiten, die sanft gegen die Fläche der zylindrischen Bohrung als Anlagefläche 21 ansteigen. Die Erweiterung 22 kann gefräste ebene gegenüberliegende Wände haben, die sich am Schnittpunkt mit der Anlagefläche 21 an diese im wesentlichen tangential anschließen. Einfacher und zweckmäßig ist es jedoch, die Erweiterung 22 als Zylinderbogen auszubilden, dessen Radius /?3 (kleiner als R] oder R2) ist und der in bezug zur Achse des Spannringes 19 exzentrisch ist, wie dies in F i g. 2 durch einen exzentrischen Ausgangspunkt für den Radius R3 angedeutet ist.
Für den Anbau des Spannringes 19 an der Nut 20 des !nnenringes 10 kann jener soweit erhitzt werden, daß er sich ausreichend ausdehnt, sich über das Ende des Ringes 10 überschieben läßt und sich nach Abkühlen und Zusammenziehen in seine gegen seine Axialbewegung gesicherte Stellung setzt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß unter Verwendung einer oder mehrerer Abschrägungen, beispielsweise an der radialen Außenkante 24 des Innenringes 10 und/oder an der Stirnkante der zylindrischen Anlagefläche 21 die Möglichkeit geschaffen wird, die axial ineinandergeschobene Stellung der Teile 19 und 10 durch Ein- bzw. Aufpressen zu bewerkstelligen. Dabei wird der zusammengebaute Zustand unter Schnappwirkung an derjenigen Stelle erreicht, an der der Spannring 19 mit der Nut 20 vollständig axial fluchtet, da hier das Übermaß des Preßsitzes aufgehoben ist.
Fig. 1 zeigt das Lager und seinen Spannring 19 in dem so zusammengebauten Zustand, in dem sie einen als Einheit zu handhabenden Bausatz bilden, und in einer relativen Drehslellung, in der die Durchtrittsöffnung bzw. Aussparung 23 für das Werkzeug mit der Stellschraube 15 fluchtet. Nach Anbau an einer Welle 18 wird ein durch die Aussparung 23 hindurchgestecktes Werkzeug an die Schraube 15 angesetzt und diese gegen die Welle angezogen. Nach Ausziehen des Werkzeuges wird der Spannring 19 um 90° in die in F i g. 3 dargestellte Verriegelungs- oder Spannstellung gedreht. Diese Drehung wird durch Verwendung eines Spannschlüssels unterstützt, der an der Zugangsöffnung bzw. Aussparung 23 und einer gegenüber dieser um einen Winkel versetzten Nut 25 angesetzt wird. Im Verlauf dieser Drehung greift die eine der geneigten Wände der Erweiterung 22 an dem vorspringenden Ende der Schraube 15 an und übt auf diese eine heftige radiale Druckkraft aus. wobei eine erhöhte Tangentialspannung innerhalb des Spannringes 19 sowie in einem geringe.) Maß eine entsprechende Dehnung des Ringes 19 in der Umfangsrichtung auftreten. Diese Dehnung äußert sich nach Aufbrauchen des Radialspiels zwischen /?2 und R2' und nach kreissehnenartiger örtlicher Abfla-
chung im Bereich der Erweiterung 22 in einer geringfügigen Verzerrung des Spannringes 19 zu einer etwas elliptischen Form. Die verriegelte Stellung wird dauernd beibehalten, da sie durch die erwähnte Umfangsspannung aufrechterhalten wird, und verhindert nicht nur eine Verschiebung oder Verdrehung der Stellschraube 15, sondern fördert auch die Stell- und Klemmkraft der in radialer Richtung angezogenen Stellschraube 15 auf die Welle 18: gleichzeitig bewirkt die Tangentialspannung im Ring 19 auch eine radiale Klemmwirkung für den Innenring 10 gegen die Welle 18 im Bereich einer Berührungszone, die gegenüber der Stellschraube 15 um 180° versetzt ist, und gewährleistet eine zusätzliche Verriegelung des Spannringes 19 an der Welle 18. Zum Lösen der Verbindung verfährt man im entgegengesetzten Sinn, indem man mit dem Spannschlüssel den Spannring 19 in seine Stellung gemäß F i g. 2 zurückdreht, in der dann der Steckschlüssel eingesetzt und die Stellschraube 15 gelöst werden kann, so daß jegliche Klemmwirkung gegenüber der Welle 18 aufgehoben wird.
Die beschriebenen Beziehungen sowie die Wirkungsweise werden nun zum besseren Verständnis anhand eines speziellen Beispieles für den Fall eines Innenlaufrings 10 von 31,5 mm Außendurchmesser und mit einer Bohrung für einen Sitz mit 0,1 mm Spiel an einer Welle von 25 mm Durchmesser näher beschrieben. Die Tiefe D der Nut 20 beträgt im Beispielsfall 0,25 mm, und der zylindrische Abschnitt 21 der Bohrung des Spannringes 19 hat in bezug auf den Grund der Nut 20 ein Spiel von 0.125 mm. Eine Stellschraube 15 von 3,88 mm Länge springt normalerweise 0,625 bis 0,375 mm weit über den Nutengrund hinaus vor und hai in bezug auf die Erweiterung 22 an der Stelle der Werkzeugaussparung 23 ein reichliches Spiel. Dennoch wird in der verriegelten Stellung der Stellschraube 15 in bezug auf die Fläche 21 im wesentlichen ein Nockeneingriff erreicht. Die Bogenlänge der Erweiterung 22 beträgt ca. 75° um die Ringachse. Der Radius Rj der Exzenterfläche beträgt 7.81 mm.
Die Umfangsdehnung zur Anpassung wird dadurch gefördert, daß eine zweite örtliche Erweiterung 22' diametral gegenüber der Erweiterung 22 angeordnet ist. Der Spannring 19 besteht zweckmäßigerweise aus Stahl der US-Norm 1045. Zur Aufnahme der genannten Umfangsdehnung und der Verzerrungen gegenüber der Kreisform ist er durchgehend gehärtet. Ein solches Härten erhöht natürlich auch die Widerstandsfähigkeit gegenüber übermäßigen Oberflächenbeschädigungen beim Verspannen bzw. Entspannen des Spannringes 19.
Fig.4 und 5 veranschaulichen eine abgewandelte Ausführungsform, bei der ein Spannring 30 in einer flachen Rille bzw. Nut 20' aufgenommen und axial gehalten ist, die axial derart versetzt ist, daß sie die Stellschraube 15 nur zum Teil axial überlappt. Die Zugangsöffnung für das Werkzeug besteht hier lediglich aus einer axialen Aussparung 31 in der einen Stirnfläche des Ringes 30, dessen Bogenausdehnung, wie dargestellt, mit der der Erweiterung 22 der Bohrung übereinstimmt. Der Spannring 30 wird in der oben bereits erläuterten Weise über eine Abschrägung der Stirnkante 24 durch Überwindung eines Preßsitzabschnittes zusammengebaut. Wie ohne weiteres ersichtlich, hat das Verriegeln durch Verdrehen des Spannringes 30 im Uhrzeigersinn (Fig. 5) ohne weiteres die Folge, daß auf die Stell- t>5 schraube 15 ein kräftiges Drehmoment im Sinne des Einschrauben derselben in radialer Richtung ausgeübt wird.
Fig. 6 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform, bei der für die Stellschraube 15 eine größtmögliche Gewindelochlänge zur Verfügung steht, indem die die Axialstellung des Spannringes 40 bestimmenden Ausbildungen aus dem Gewindebereich heraus axial versetzt sind. Der Spannring 40 hat also in seinem zylindrischen Bohrungsabschnitt bzw. einer solchen Anlagefläche 41 einen Radius entsprechend dem Außenradius R1 des Innenringes 10, so daß er dort mit diesem direkt zusammenwirkt, und die örtliche Erweiterung 42 ist gegenüber diesem exzentrisch und radial auswärts versetzt. Der Spannring 40 weist einen radial einwärts gerichteten Flansch 43 auf, der nach Herstellung des Bausatzes durch Überheben über eine slirnseitige Abschrägung oder eine Rampe an der Stirnkante 45 des inneren Lagerringes 10 und Aufpressen frei in einer versetzten Nut 44 aufgenommen ist.
Fig. 7 bis 9 veranschaulichen eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei der der Spannring 50 aus zwei gleichen gestanzten Blechteilen 51, 52 besteht, die, beispielsweise durch Punkt- oder Warzenschweißen bei 53 in Flächenanlage aneinander gehalten sind. Die Werkzeugdurchtrittsöffnung bzw. Aussparung 23' ist durch fluchtende, in entgegengesetzter Richtung auswärtsgewölbte Kröpfungen 54, 55 dieser Stanzblechteile 51, 52 begrenzt, und die Anlagefläche 21 und Erweiterung 22 sowie die Nut 20 können in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sein.
Fig. 10 und 11 lassen erkennen, daß die Erfindung keineswegs auf die Verwendung einer einzigen Stellschraube beschränkt ist. sondern auch zwei Schrauben 60, 61 in um 90° versetzter Stellung in dem inneren Laufring 62 des Lagers vorgesehen sein können. In der gelösten Stellung (Fig. 10) ist das Lager an einer Welle 63 angebaut, und Durchtrittsöffnungen bzw. Aussparungen 64, 65 in einem Spannring 66 ermöglichen das Anziehen der Schrauben 60,61 an der Welle 63. Mit den im Abstand voneinander liegenden Aussparungen 64, 65 fluchten auch die örtlichen Erweiterungen 67,68, die im übrigen den Zusammenbau in ähnlicher Weise gestatten wie gemäß F i g. 1 bis 3. Zum Verriegeln wird der Spannring 66 um ca. 180° verdreht, so daß beide Stellschrauben 60, 61 mit der zylindrischen Anlagefläche 69 des Bohrungsabschnitts des Ringes 66 unter straffem Druck zum Eingriff gebracht werden, während die Bohrungserweiterungen 67, 68 von den zugeordneten Stellschrauben 60,61 weit entfernt werden.
Die beschriebenen Ausführungsformen zeigen, daß die Erfindung die gestellte Aufgabe hervorragend löst. Es wurde ein zusammenhaltender und als Einheil zu handhabender Bausatz geschaffen, der einen dauernden Zusammenhalt des Verriegelungsringes und der Stellschraube^) gewährleistet und andererseits ein ungewolltes Lösen der Stellschraube^) mit Sicherheit verhindert sowie eine verbesserte Verriegelung schafft. Dabei sind die Herstellungskosten erheblich geringer als die bekannter Spannringkonstruktionen entsprechender Größe.
Obwohl die Erfindung oben nur anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, erkennt der Fachmann die Möglichkeit mannigfaltiger Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken. Beispielsweise kann bei geeigneter Wahl der Abmessungsverhältnisse und geeigneter örtlicher Anordnung des Spannringes in bezug auf die zugeordnete Stirnfläche des Lager-Außenlaufringes II, in radialer Überlappung mit diesem (wie im Falle des Ringes 19 gemäß F i g. 1 bis 3), der Spannring 19 eine Taumelsiche-
rung bilden, da er in einer ziemlich präzisen Radialebene
verriegelt ist, die, wenn gewünscht, mit engem Axialspiel
und mit radialer Überlappung in bezug auf die benach- %
barte Stirnfläche des Außenlaufringes 11 angeordnet
werden kann. 5 SS
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
ίο
15
20
30
40
45
50
60
65

Claims (18)

Patentansprüche:
1. Kupplung zum starren Verbinden eines Ringes, insbesondere Wälzlager-Innenrings, auf einer Welle. bei der eine radial innere Anlagefläche eines Verriegelungsrings an den Kopf einer Stellschraube, diese verriegelnd, anlegbar ist, welche in ein Gewindeloch des Ringes bis zur Welle einschraubbar ist und in dieser Verriegelungsstellung etwas über den Außenumfang des Ringes vorsteht, und bei der sich der Verriegelungsring und der Ring radial mindestens teilweise überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsring als in bezug zum Ring (10; 62) in Umfangsrichtung aus der Verriegelungsstellung, in der die radial innere Anlagefläche (2Ί; 41; 69) die Stellschraube (15; 60, 61) festspannt, in eine Zutrittsstellung, in der mindestens eine Aussparung (23; 31; 64, 65) den Zutritt eines Verstellwerkzeugs zur Stellschraube (15; 60, 61) erlaubt, verdrehbarer Spannring (19; 30; 40; 50; 66) ausgebildet ist, und daß dieser mindestens im Bereich der Aussparung (23; 31; 64) zur Aufnahme bzw. zum Durchtritt des über den Außendurchmesser (R 1) des Rings (10; 62) vorstehenden Kopfes der Stellschraube (15; 60, 61) eine radiale Erweiterung (22; 42; 67; 68) aufweist, von der mindestens eine Nockenfläche zur Anlagefläche (21; 41; 69) übergeht.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (22; 42; 67,68) gegenüber dem Außenradius (R') des Ringes (10; 62) bzw. dem die Anlagefläche (21; 41; 69) bildenden Innenradius (R2') des Spannrings (19; 30; 40; 50; 66) exzentrisch versetzt ist.
3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (22; 42; 67, 68) mit einem kleineren Radius (Ri) als der Innenradius (R2) des Spannrings (19; 30; 40; 50; 66) exzentrisch zur Achse desselben versetzt ist.
4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erweiterung (22; 42; 67, 68) über eine Bogenlänge von ca. 75° erstreckt.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (19; 30; 40; 66) aus gehärtetem Stahl besteht.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (50) aus zwei gestanzten Blechteilen (51, 52) zusammengeschweißt und die Aussparung (23') durch in entgegengesetzten Richtungen nach außen gekröpfte Teile der Stanzteile gebildet ist.
7. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Spannringes (19; 30; 40; 50; 66) eine gegenüber der Aussparung (23; 31; 64, 65) um einen Winkel versetzte Nut (25) zum Ansetzen eines Spannschlüssels gebildet ist.
8. Kupplung nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (19) zwei Erweiterungen (22, 22') aufweist, die um einen Winkel von 90° oder 180' gegeneinander versetzt sind.
9. Kupplung nach einem der vorhergehenden An- b5 Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (19; 30; 40; 50; 66) durch einen in eine radial nach außen offene Nut (20; 44) des Ringes (10; 62)
eingreifenden Teil (43) in axialer Lage gehalten ist.
10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (21; 41; 69) mit Laufsitz in der radial nach außen offenen Nut (20) des Ringes (10; 62) sitzt.
11. Kupplung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (20; 44) in der Nähe einer Stirnfläche des Ringes (10; 62) befindet und der Spannring (10; 30; 40; 50; 66) nach vorübergehender Aufweitung in die Nut (20; 44) eingreift.
12. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Stirnkante (24; 45) des Ringes (10; 62) abgeschrägt ist.
13. Kupplung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stirnkante der zylindrischen Anlagefläche (21; 41; 69) des Spannringes (19; 30; 40; 50; 66) abgeschrägt ist.
14. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung eine Radialbohrung ist, deren Durchmesser geringer ist als der Außendurchmesser der Stellschraube (15; 60,61).
15. Kupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (15; 60, 61) eine Innenmehrkantaussparung aufweist.
16. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite des Spannringes (19; 30; 40; 50; 66) im wesentlichen dem Außendurchmesser der Stellschraube (15; 60,61) entspricht oder kleiner als dieser ist.
17. Kupplung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparung (31) an der einen Stirnseite des Spannringes (30) befindet.
18. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) als Innenring eines Wälzlagers ausgebildet ist, dessen Laufrille (13) gegenüber der Stellschraube (15) axial versetzt ist.
DE2752425A 1976-12-20 1977-11-24 Kupplung zum starren Verbinden eines Ringes auf einer Welle Expired DE2752425C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/752,835 US4074923A (en) 1976-12-20 1976-12-20 Locking mechanism for securing a bearing ring or the like to a shaft

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DE2752425A1 DE2752425A1 (de) 1978-06-22
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