-
Drehmomentfreie Vorrichtung zur Befesti-
-
gung eines Nabenansatzes auf einer Welle Die Erfindung bezieht sich
der Gattung nach auf eine drehmomentfreie Vorrichtung zur Befestigung eines geschlossenen
(= ungeschlitzten) kreiszylindrischen Nabenansatzes unmittelbar auf einer Welle,
- mit zwei mit Spannabstand gegeneinander gesetzten Spannringen, die an einer Seite
Keilflächen aufweisen,
über den Umfang der Spannringe verteilten
axialen Spannschrauben und Keilgetriebe, wobei das Keilgetriebe die axialen Spannkräfte
der Spannschrauben in radiale Befestigungskräfte umsetzt. - Drehmomentfrei bedeutet,
daß die Bauteile der Vorrichtung nicht im "Kraftfluß" des Drehmomentes liegen, welches
zwischen Welle und Nabe zu übertragen ist und den Nabenansatz durchfließt. Drehmomentfreie
Vorrichtungen der beschriebenen Gattung und Zweckbestimmung stehen damit im Gegensatz
zu solchen (vgl. DE-PS 1o 99 806), bei denen die Bauteile vom Kraftfluß des Drehmomentes
durchflossen werden. Keilfläche steht im Rahmen der Erfindung kurz für geschlossen
umlaufende Konusringflächen mit Innenkonus oder Außenkonus. Es versteht sich von
selbst, daß die Spannschrauben in Bohrungen eines der Spannringe geführt und in
Gewindebohrungen des anderen Spannringes eingeschraubt sind.
-
Bei den bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen (pE-PS 12 94 751)
gehören zum Keilgetriebe ein dünnwandiger Stauchring, der gegenläufige, zur Stauchringmitte
im Radius zunehmende äußere Keilflächen aufweist,. und diesen zugeordnete, innere
Keilflächen der Spannringe. Der Stauchring besitzt eine zylindrische Innenfläche
und ist mit dieser auf den Nabenansatz aufgepaßt. Das hat sich an sich bewährt.
Der Stauchring gleicht Rundheitstoleranzen und Toleranzen in den Keilflächen aus
und bewirkt, daß die Befestigungskräfte in sehr gleichmäßiger Verteilung über den
gesamten Umfang des Nabenansatzes angreifen. Der Stauchring wirkt insoweit gleichsam
wie ein hydraulisches Ausgleichspolster zwischen dem Nabenansatz und den Spannringen,
die ihrerseits im
Verhältnis zu dem dünnwandigen Stauchring gleichsam
starre Bauteile darstellen. Wenn große Drehmomente (ohne Rutschen) zu übertragen
sind, ergeben sich bei der bekannten Vorrichtung, wenn man sie nach den Regeln der
Ingenieurkunst auslegt, große Außendurchmesser für die Spannringe. Die bekannte
Vorrichtung hat sich daher zwar in funktioneller Hinsicht sehr bewährt, sie baut
aber nicht sehr kompakt. Das stört, wenn die räumlichen Verhältnisse beschränkt
sind, was im Schwermaschinenbau häufig der Fall ist. Zwar kann man bei einer bekannten
Vorrichtung vorgegebener Auslegung das ohne Rutschen übertragbare Grenzdrehmoment
vergrößern, indem man die Gestaltung so vornimmt, daß unterschiedliche elastische
Verformungen der Spannringe im Bereich der Spannschrauben oder Spannschraubenbohrungen
einerseits, im Bereich zwischen den Spannschrauben andererseits sich dem Nabenansatz
und der Welle mitteilen und gleichsam einen polygonalen Mikroformschluß bewirken
(DE-AS 22 o4 o38), an dem grundsätzlichen Aufbau und der wenig kompakten Bauweise
bei großen Drehmomenten ändert sich jedoch dadurch nichts wesentliches.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der beschriebenen
Gattung so weiter auszubilden, daß eine wesentlich kompaktere Bauweise möglich ist,
und zwar insbesondere bei der Übertragung größerer Drehmomente. Kompakte Bauweise
meint dabei Reduzierung des äußeren Durchmessers der Vorrichtung insgesamt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Spannringe
als unter dem Einfluß der Befestigungskräfte elastisch verformbare Keilringe des
Keilgetriebes ausgeführt sind, die eine innere, zylindrische, unmittelbar auf den
Nabenansatz aufgesetzte
Klemmfläche und außen die Keilfläche aufweisen,
und daß auf die Keilflächen der Keilringe ein Stützring mit einer Gegenkeilfläche
aufgesetzt ist, der im Vergleich zu den Keilringen wenig verformbar ist. Nach bevorzugter
Ausführungsform der Erfindung sind im Kombination zu den vorstehend beschriebenen
Merkmalen die Klemmflächen, die zugeordnete Nabenansatzfläche, die Keilflächen und
die Gegenkeilflächen als Gleitmittelhaftflächen ausgebildet und mit einer Gleitmittelschicht,
z. B.
-
einer Gleitlackschicht, versehen. Als Gleitmittelhaftflächen sind
die genannten Flächen ausgebildet, wenn sie eine entsprechende Aufrauhung in Form
von Drehriefen oder dergleichen aufweisen, so daß das Gleitmittel ausreichend festgehalten
wird.
-
Um nichtsdestoweniger sicherzustellen, daß nicht nur die Montage,
sondern auch die Demontage der Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne weiteres
geschehen kann, geht ein weiterer Vorschlag der Erfindung dahin, daß die Keilflächen
und die Gegenkeilflächen, zumindest unter Berücksichtigung der Gleitmittelschicht,
einen außerhalb der Selbsthemmung liegenden Keilwinkel aufweisen. Dabei können die
Keilflächen und die Gegenkeilflächen mit unterschiedlichen Keilwinkeln ausgerüstet
sein.
-
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der bekannten Vorrichtung
der beschriebenen Gattung die Spannringe selbst zusätzlich die Funktion des Stauchringes
erfüllen können (und zwar im Sinne des Ausgleichs von Rundheitstoleranzen und Toleranzen
in den Keilflächen), wenn sie in der beschriebenen Weise als Keilringe ausgebildet
und in einem Stützring abgestützt sind. Zwar tragen die Keilringe im Bereich der
Bohrungen der Spannschrauben wegen der dort auftretenden elastischen Verformung
nicht in dem Maße zur Umsetzung der Spannkräfte in Befestigungskräfte bei, wie die
Bereiche zwischen den Spannschrauben,
das stört jedoch überraschenderweise
nicht, sondern verstärkt vielmehr den eingangs bereits beschriebenen Effekt eines
polygonalen Mikroformschlusses. Tatsächlich zeichnen sich die erfindungsgemäßen
Vorrichtungen durch überraschend hohes Grenzdrehmoment aus. Der Stützring bedarf,
bis auf die Anformung der Gegenkeilflächen, keiner Bearbeitung und kann werkstoffmäßig
ohne weiteres so ausgebildet werden, daß er bei kleinem Durchmesser al~ Beanspruchungen
aufzunehmen in der Lage ist. Das gilt insbesondere dann, wenn mit einem einheitlichen
Stützring für beide Keilringe gearbeitet wird, der zwei gegenläufige Gegenkeilflächen
aufweist und auf beide Keilringe aufgesetzt ist. Im Vergleich mit den Spannringen
der bekannten Ausführungsform fehlt bei einem solchen einheitlichen Stützring der
zur bekannten Ausführungsform gehörende mittige Abstand, so daß auch diese Bereiche
des einheitlichen Stützrings zum Flächenträgheitsmoment des Stützringes und zur
Aufnahme der Beanspruchungen beitragen. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch,
mit zwei separaten Stützringen zu arbeiten, die je einem Keilring zugeordnet sind.
Dabei können diese Stützringe auch mit Verbindungsringen versehen sein.
-
Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung
und Gestaltung. So wird man im allgemeinen die Keilflächen der Keilringe und entsprechend
die Gegenkeilflächen so gestalten, daß sie in Richtung auf den Spannabstand abnehmenden
Radius aufweisen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist auslegungsmäßig
dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring bzw. die Stützringe ein polares Flächenträgheitsmoment
aufweisen, welches ein Vielfaches des polaren Flächenträgheitsmomentes der Keilringe
ausmacht. Der Werkstoff, aus dem bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die beschriebenen
Bauteile aufgebaut sind, ist grundsätzlich beliebig. Jedoch
liegt
die Festigkeit des Stützringes bzw. der Stützringe regelmäßig beachtlich über der
der Keilringe. Die Spannschrauben sind zweckmäßigerweise als hochdehnbare Schrauben
ausgeführt.
-
Im Rahmen der Erfindung liegt es, einen der Keilringe, z. B.
-
den der Nabe zugewandten Keilring, an den Nabenansatz anzuformen.
In der Ausführungsform mit nach Maßgabe des zu übertragenden Drehmomentes mit Stufung
versehenem Nabenansatz empfiehlt die Erfindung, die Anordnung so zu treffen, daß
die Keilringe einen der Stufung angepaßten Durchmesser der Klemmfläche aufweisen
und (mit durchgehenden Spannschrauben) beidseits der Stufung angeordnet sind, während
die Keilflächen so wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform gestaltet sind.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
-
Es zeigern in schematischer Darstellung Fig. 1 teilweise im Axialschnitt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung im eingebauten Zustand mit Nabenansatz und Welle,
Fig. 2 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1 aus Richtung des Pfeiles A, Fig.
3 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 4 entsprechend
der Fig. 3 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig.
5 entsprechend der Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist nun zur Befestigung
eines geschlossenen, d. h. ungeschlitzten, kreiszylindrischen Nabenansatzes 1 auf
einer Welle 2 vorgesehen. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2
entnimmt man unmittelbar, daß der Kraftfluß des zu übertragenden Drehmomentes die
eigentliche Befestigungsvorrichtung nicht durchfließt. Er fließt von der Welle 2
in den Nabenansatz 1 und vom Nabenansatz 1 in die Nabe 3. Zur Vorrichtung gehören
im grundsätzlichen Aufbau zwei mit Spannabstand 4 gegeneinander gesetzte Spannringe
5, 6, die an einer Seite Keilflächen 7, 8 aufweisen, über den Umfang der Spannringe
5, 6 verteilte axiale Spannschrauben 9 und ein Keilgetriebe, wobei das Keilgetriebe
die axialen Spannkräfte der Spannschrauben 9 in bekannter Weise in radiale Befestigungskräfte
umsetzt.
-
Erfindungsgemäß sind die Spannringe unter dem Einfluß der Befestigungskräfte
elastisch verformbare Keilringe 5, 6 des Keilgetriebes. Sie besitzen jeweils eine
innere zylindrische, unmittelbar auf den Nabenansatz 1 aufgesetzte Klemmfläche 1o,
11 und außen die schon erwähnten Keilflächen 7, 8. Auf die Keilflächen 7, 8 der
Keilringe 5, 6 ist ein Stützring 12 mit Gegenkeilflächen 13, 14 aufgesetzt. Dieser
Stützring 12 ist im Vergleich zu den Keilringen 5, 6 wenig verformbar. Die Klemmflächen
lo, 11, die zugeordnete Nabenansatzfläche 15, 16, die Keilflächen 7, 8 und die Gegenkeilflächen
13, 14 sind als Gleitmittelhaftflächen ausgebildet und mit eier Gleitmittelschicht
17
z. B. einer Gleitlackschicht versehen. Der vergrößerte Ausschnitt
bei Fig. 3 macht dieses deutlich. Hier sind bei Keilfläche 7 und Gegenkeilfläche
13-Aufrauhungen 18 eingezeichnet, die die Ausbildung als Gleitmittelhaftflächen
bewirken.
-
Im übrigen ist im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsfor
der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß die Keilflächen 7, 8 und die Gegenkeilflächen
13, 14 unter Berücksichtigung der Gleitmittelschicht 17 einen außerhalb der Selbsthemmung
liegenden Keilwinkel a aufweisen. Die Keilwinkel a der beiden zu einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung gehörenden Keilringe 5, 6 können unterschiedlich sein, was nicht gezeichnet
ist. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist
ein einheitlicher Stützring 12 vorgesehen, der folglich zwei gegenläufige Gegenkeilflächen
13, 14 aufweist, und der auf beide Keilringe 5, 6 aufgesetzt ist.
-
Die Anordnung ist so getroffen, daß die Keilflächen 7, 8 der Keilringe
5, 6 und entsprechend die Gegenkeilflächen 13, 14 in Richtung auf den Spannabstand
4 abnehmenden Radius aufweisen.
-
Man erkennt, daß der Stützring 12 ein polares Flächenträgheitsmoment
besitzt, welches ein Vielfaches des polaren Flächenträgheitsmomentes der Keilringe
5, 6 ausmacht. Es mag sich dabei bei der Stützring 12 um einen solchen aus Stahl
der Zugfestigkeit 2 von etwa 140 kp/mm2 handeln, während die Keilringe 5, 6 aus
einem 2 Stahl der Festigkeit von etwa 60 kp/mm2 bestehen. Bei diesem Aufbau kommt
man zu einer besonders kompakten Bauweise. Die Spannschrauben 9 mögen als hochdehnbare
Schrauben mit Mindestzugfestig-2 keit von etwa 120 kp/mm2 ausgeführt sein.
-
Die Fig. 4 macht deutlich, daß einer der Keilringe 5, 6, z. B.
-
der der Nabe 3 zugewandte Keilring 6, an den Nabenansatz 1 angeformt
sein kann. Das macht fertigungstechnisch offenbar keine Schwierigkeiten und beeinflußt
die Funktion der Zusammenhänge nicht.
-
Fig. 5 zeigt die Ausführungsform mit nach Maßgabedes zu übertragenden
Drehmomentes mit Stufung 19 versehenem Nabenansatz 1.
-
an erkennt, daß die Keilringe 5, 6 einen der Stufung 19 angepaßten
Durchmesser der Klerm..fläche 10. 11 aufweisen und, mit durchgehenden Spannschrauben
9, beidseits der Stufung 19 angeordnet sind. Die Reilflächen 7, 8 sind wie bei den
vorhergehenden Figuren gestaltet.
-
Im Ergebnis läßt sich ohne weiteres erreichen, daß die Vorrichtung
das Drehmoment auf den Nabenansatz 1 und die Nabe überträgt, welches die umschlossene
Welle 2 zu übertragen in der Lage ist.
-
Der erfindungsgemäße Aufbau mit Schraubenbohrungen in den Keilringen
5, 6 erlaubt es, für den Stützring 12 ein Material zu verwenden, dessen hohe Streckgrenze
ein Einschneiden von Gewinden nicht mehr möglich macht. Die Keilflächen 13, 14 am
Stützring 12 werden durch Schleifen bearbeitet, die übrigen Flächen können - sauber
geschmiedet - unbearbeitet bleiben.
-
Leerseite