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Spann satz.
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Ein Spannsatz der im Oberbegriff genannten Art ist aus dem DE-GM
75 12 290 bekannt. Bei der bekannten Ausführunysform sind die Konusflächen des mittleren
Konusrings einander entgegengesetzt geneigt, d. h. ihre Scheitel liegen auf verschiedenen
Seiten des Konusrings. Der Sinn des verschiedenen Betrages der Konuswinkel besteht
darin, trotz des Vorhandenseins eines im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkels,
der für sich genommen die Obertragbarkeit besondere hoher Umfangskräfte bewirkt,
durch das gleichzeitige Vorhandensein des über dem Selbsthemmungsbereich liegenden
Konuswinkels zu einem selbstlösenden Spannsatz zu ko>en der nach dem Lösen der
Spannschrauben keiner Abdrücschrauben bedarf. Dieser Umstand erlaubt eine weitere
Steigerung der übertragbaren Umfangskräfte, weil eben der gesamte am Umfang zur
Verfügung stehende Platz für Spannschrauben genutzt werden kann.
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Bei diesem Spannsatz greifen allerdings die Spannschrauben an dem
mittleren Konusring an. Um eine gewünscht
radiale Verspannung zu
erzielen, muß der mittlere Konusring um einen 9 cwrsen Betrag in axialer Richtung
V(mit lagert werden. Die axiale Verlagerung wird durch die Spannscbriben erzeugt.
An der Konusfläche mit dem größeren, d.h. über dem Selbsthemmungsbereich liegenden
Konuswinkel wird der axialen Verlagerung ein größerer Widerstand entgegengestzt
als an der Konusfläche mit dem 1 in SellDst-hellqJnungsbereich liegenden Konuswinkel,
weil weben bei steilerem Konuswinkel die in axialer Richtung gelegene, der Kraft
der Spannschrauben entgegenwirkende Komponente der Alagekraft, d. h. der resultierenden
der gesamten von einem Konusring auf eine benachbarLe Konusfläche übertragenen Kräfte
(siehe Fig. 2), an dieser Konusfläche größer ist. Dieser Oberschuß der axialen Kempotente
geht zur Erzeugung einer radialen Spannkraft ver loren. Wenn die Spannschrauben
bis zu ihrer Grenzbelast barkeit angezogen werden, bleibt der mittlere Konusring
an einer bestimmten Stellen stehen und kann nicht weiterverlagert werden, obwohl
die axiale Komponente an der Konusfläche mit dem geringeren Konuswinkel geringer
i6t und an sich eine weitere Verlagerung des mittleren Konus rings zulassen wurde.
Der mittlere Konusring kann also überhaupt nicht so weit verlagert werden, wie es
zur Erzeugung einer maximalen radialen Spannkraft erwünscht wäre.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, bei gleicher Schraubenbelastung die
radiale Spannkraft zu erhöhen.
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Bei der erfindungsgemäßgen Lösung braucht zur Erzielung der Verspannung
der mittlere Konusring nicht mehr als Ganzes gegenüber demjenigen anderen Konusring
verlagert zu werden, der den größeren Konuswinkel aufweist. Durch die Teilung des
mittleren Konusrings kann vielmehr beim Anziehen der Spannschrauben dessen die Konusfläche
mit dem größeren winkeltragende Hälfte gegenüber dem ihr zugeordneten anderen Konusringen
stehen bleiben, während die
andere Hälfte des mittleren Konusrings
soweit verlagert werden kann, wie es die axiale Komponente an der Konusfläche mit
dem im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel bzw. die maximale Spannkraft
der Spannschrauben zulassen. Die Nachteile der Konusfläche mit dem größeren Konuswinkel
kommen also beim Spannen nicht zur Geltung.
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Nictsdestq,weniger entfaltet die Konusfläche mit dem iiber dem Selbsthemmungsbereich
liegenden Konuswinkel ihre Vorteile beim Lösen der Spannschrauben, indem sie gewährleistet,
daß der Spannsatz dann locker wird.
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Das Prinzip besteht darin, die Konusringe so auszugestalten und die
Spannschrauben so angreifen zu lassen, daß die Konusflächen mit dem über dem Selbsthemmungsbeeich
liegenden Konuswinkel keine gegenseitige Verlagerung erfahren müssen.
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Ein Spannsatz mit zwei Konusringen mit verschiedeiien Konuswinkeln
ist für sich genommen auch noch aus der DT-AS 23 22 831 bekannt. Auf einer Welle
sitzt ein dünnwandiger Doppelkonusring mit einer selbsthemmenden und einer nicht
selbsthemmenden Konusfläche, die mit ihren dickwandigen Enden aneinanderstoßen bzw.
deren Scheitel auf entgegengesetzten Seiten des Konusrings bzw. des S1 nnsatzes
gelegen sind. Auf den Doppelkonusring sind zwei entsprechende Konusflächen aufweisende
Konusringe angebracht, die mit ihrer zylindrischen Außenumfangsfläche am Innenumfang
einer Nabe anliegen und durch Spannschr en axial gegeneinandergezogen werden. Hierdurch
soll eine Zweistufenspannung erreicht werden, wobei zunächst an dem Konusring mit
dem steileren Winkel eine Zentrierung und sodann beim weiteren Anziehen der Hauptkraftschluß
an den Konusring mit der selbsthemmenden Konusfläche erfolgen.
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Tm Gegensatz zur Erfindung werden jedoch nicht die gleichen radialen
Spannkräfte durch beide Arten von Konusflächen übertragen, weil die Konusflächen
nicht
übereinander sondern hintereinander liegen. Die Konusflächen
wirken bei der Verspannung nicht zusammen, sondern üben je einzeln ihre Spannwirkung
aus. Ebenso beeinflußt im Gegensatz zur Erfindung das Vorhandensein der nicht selbsthemmenden
Konusfläche die Löseeigenschaften des Spannsatzes nach der DT-AS 23 22 831 nicht.
Es bedarf vielmehr besonderer Abdrückschrauben, weil der selbsthemmende Konusring
sich sonst nicht lösen kann.
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Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß an dem
den über dem Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel aufweisenden anderen Konusring
L ein axialer Anschlag für diedgeringere Wandstärke aufweisende Stirnseite der den
größeren Konuswinkel aufweisenden Hälfte des mittleren Konusrings vorgesehen ist
und die Radien der Konusflächen mit dem größeren Konuswinkel so bemessen sind, daß
in einem Punkt während des Anziehens die Hälfte sowohl auf der Konusfläche mit dem
über dem Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel als auch mit der Stirnseite
an dem Anschlag anliegt.
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Die eine Hälfte des mittleren Konusrings rutscht also zu Beginn des
Anziehens der Spannschrauben etwas aur die Konusflächen mit dem größeren Konuswinkel
hinauf und vereinigt sich dann vom Moment des Anliegens ihrer Stirnseite an dem
Anschlag mit dem anderen Konusring zu einer in sich unverrückbaren Einheit. Die
Wirkung der Spannschrauben führt von da ab nur noch zu einer Verlagerung an der
den im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswirul aufweisenden Konusfläche.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
wiedergegeben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen durch die Achse gehenden Längsschnitt eines erfindungsgemäßen
Spannsatzes;
Fig. 2 zeigt schematisch die von einem Konusring auf
eine benachbarte Konusfläche ausgeübten Kräfte.
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Das äußere Bauteil ist mit 1 bezeichnet. Es kann sich um die Nabe
eines Zahnrades oder sonstigen Rades, um die Wandung einer Antriebstrommel für Förderbänder
oder dergleichen handeln. Das äußere Bauteil 1 wird auf einer Welle 2 mittels des
Spannsatzes fest~gelegt.
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Das äußere Bauteil 1 besitzt eine zylindrische Ausnehmung 3, die Welle
2 eine zylindrische Umfangsfläche 4.
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Dazwischen besteht ein Abstandsraum, in dem der Spannsatz untergebracht
ist.
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In Fig. 1 ist ein Spannsatz 70 in Doppelausführung dargestellt, der
aus einem doppelten äußeren Konusring 71 mit einstückigem Zentriersteg 72, aus zwei
als Ganzes mit 75 bezeichneten mittleren Konusringen und zwei inneren Konusringen
73 besteht und bei dem der mittlere Konusring 75 längs einer zur Achse koaxialen
Zylinderfläche 80 in zwei Hälften 75' und 75'' unterteilt ist und die Scheitel der
Konusfläche 82 der Hälfte 75' und der Konusfläche 81 der Hälfte 75'' desselben mittleren
Konusrings 75 auf verschiedenen Seiten des betreffenden Konusrings 75 liegen. Der
äußere Konusring 71 liegt mit seinem Steg 72 an der Welle 2 an, so daß das äußere
Bauteil 1 gegenüber der Welle 2 zentriert ist. Seine Konusflächen 78 weisen einen
über dem Selbsthemmungswinkel liegenden größeren Konuswinkel 14 auf. Die Konusflächen
79 der inneren Konusringe 73 tragen einen unter dem Selbsthemmungswinkel liegenden
kleineren Konuswinkel 20.
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Die äußeren Hälften 75' des mittleren Konusrings 75 mit dem größeren
Konuswinkel 14 werden in dem Ausführungsbei spiel durch über den Umfang verteilte
Vorspannschrauben 76 mit ihren Stirnseiten zur Anlage an dem Steg 72 gebracht. Die
zur Achse senkrechten Seitenf'>chen des Steges 72 bilden axiale Anschläge 77
sowohl für die den größeren Konuswinkel 14 tragende äußere Hälfte 75' des Konusrings
75 als auch für die inneren Konusringe 73 mit dem kleineren Konuswinkel 20. Sodann
erfolgt die
Verspannung des Spannungsatzes 70 durch Anziehen der
dicht silber den Umfang verteitlten Spannschrauben 5' so, als wandle es sich lediglich
um einen Spannsatz mit einem im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel 20.
Es verlagert sich hierbei die den kleineren Konuswinkel 20 aufweisende Hälfte 75''
des mittleren Konusrings 75 gegenüber aessen anderer Hälfte 75' und den inneren
Nonusringen 73. "Aktiv" ist also nur der kleinere Konuswinkel 20, so daß sich die
entsprechenden hohen radialen Spannkräfte ergeben.
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Nach Lösen der Schrauben 5' und 76 löst sich der Spannsatz 70 von
selbst, weil er durch die einen über dem Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel
14 aufweisende Konusfläche 78 freigedrückt wird.
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Der Abstand des etwa 12° betragenden Konuswinkels 14 von dem etwa
70 betragenden Selbsthemmungswinkel st mit 50 etwas größer als der 40 betragende
Abstand des sich auf 30 belaulenden Konuswinkels 20 vom Selbsthemungswinkel Auf
diese tzieise ist sichergestellt, daß die Abdrückkraft der den größeren Winkel Aufweisenden
Konusfläche beim Losen die Haitekraft der in Selbsthemmungsbereich liegenden Konusfläche
überwirden kann.
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In Fig. 2 sind die Kraftverhältnisse an einem Konusring veranschaulicht.
Ein Konusring X liegt mit einer zylindrischen Umfangsfläche an einer entsprechenden
Geger,-fläche Y eines benachbarten Bauteils, mit einer konischen Umfangsfläche an
einer entsprechenden Gegenfläche Z eines weiteren benachbarten Bauteils an. Die
gesamte in der Konusfläche auf die Gegenfläche Z übertragende Kraft wird als "Anlagekraft"
Gezeichnet. Sie setzt sich au einer senkrecht zur Konusfläche wirkenden Kraft a
und einer durch die Reibung in der Konusfläche gegebene Komponente b zusammen, wobei
b von den Reibungsbedingungen in der
Konusfläche, d. h. dem Schlnierungszustand
und der Oberflächenrauhikeit abhängt. Die Anlagckraft kann aber aucl, in eine radiale,
die eigentliche Klemmkraft ergebende Komponente A und eine axiale Komponente B zerlegt
werden, die der Spannkraft der Schrauben entgegengerichtet ist.
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Es ist auf den ersten Blick ersichtlich, daß diese Komponente umso
größer wird, je stärker die Konusfläche geneigt ist. Sie wächst dabei auf Kosten
der Radialkraft.
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Je größer also der Konuswinkel ist, ein desto gering rer Anteil der
Spannkraft der Schrauben wird in nutzbare Padialkraft A umgc setzt.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 1 iiben die Spannschrauben 5' ihre
Axialkraft an den Konusringhälften 75" mit dem kleineren Konuswinkel 20 aus, sodaß
beim Spannen ein hoher Anteil der Spannkraft in für die Klemmung wirksame Radialkraft
A umgesetzt wird. An den für das Lösen zesentlichen Konusringhälften 75' mit dem
größeren Konuswinkel 14 findet jedoch beim Festspannen der Spannschrauben 5 1 wegen
der Anlage keine Verlagerung mehr statt.
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L e e r s e i t e