DE2930245C2

DE2930245C2 - Spannverbindung eines äußeren Bauteils mit einer Welle

Info

Publication number: DE2930245C2
Application number: DE2930245A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1979-07-26
Publication date: 1987-04-30
Also published as: AU528769B2; CA1149623A; BR8004584A; US4348132A; AU6039180A; DE2930245A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannverbindung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegebenen Art.
Spannverbindungen, bei denen sowohl eine Konusspannanordnung als auch ein Keil zum Einsatz kommen, sind an sich bekannt. Bei den bekannten Ausführungsformen jedoch wirken beide unabhängig voneinander. Wenn hohe Wechselbelastungen in Umfangsrichtung auftreten und die Haltekraft der Konusspannanordnung überschritten wird, tritt der Keil in seiner normalen Funktionsweise in Aktion und steht dabei häufig in der Gefahr, bei einer hin- und hergehenden Beanspruchung auszuschlagen, weil er das übliche Anfangsspiel hat.

Beispiele einer ersten Bauform dieser Art sind in der US-PS 10 09 729 und der GB-PS 13 46 363 wiedergegeben. Hierbei greift der Keil aus der Keilnut in der Welle durch einen auf der Welle angeordneten längsgeschlitzten Konusring hindurch in eine Keilnut in dem den Konusring umgebenden äußeren Bauteil ein. Dies ist ungünstig, weil die in dem äußeren Bauteil erzeugte Ringzugspannung auf eine Vergrößerung des Spiels der dortigen Keilnut wirkt und die Gefahr des Ausschlagens vergrößert.

Ein anderes Beispiel ist in der FR-PS 6 78 406 wiedergegeben, bei der ebenfalls ein Keil von der Welle in das äußere Bauteil übergreift. Dieser Keil greift jedoch nicht durch den Konusring hindurch, sondern wirkt axial außerhalb des Konusrings.

Eine dritte Bauform, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, ist in der US-PS 24 82 662 dargestellt, welche die Befestigung einer Riemenscheibe erkennen läßt, deren Nabe eine konische Bohrung aufweist, in der ein Konusring sitzt, der mit seiner zylindrischen Innenbohrung auf der Welle angeordnet ist. Der Konusring ist geschlitzt; auf der dem Schlitz gegenüberliegenden Seite ist ein im Konusring und Welle eingreifender üblicher Keil vorgesehen, der also bei Überschreitung der Klemmkraft der Konusspannverbindung zur Wirkung kommt und für den die Verlagerung bei der Überwindung des Spiels ein Ausschlagen einleiten kann.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Spannverbindung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden Art so auszugestalten, daß die Sicherheit bei Drehmoment- Wechselbelastungen erhöht ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegeben.

Dadurch daß der Keil und die Konusspannanordnung axial gesehen auf gleicher Höhe angeordnet sind, befindet sich der Keil im Bereich der von der Konusspannanordnung ausgeübten radialen Pressung. Da außerdem der Keil sich in dem Längsschlitz des unmittelbar auf der Welle angeordneten Elements befindet, erfolgt beim Anziehen der Konusspannanordnung ein Druck auf den Keil in Umfangsrichtung und außerdem ein Druck auf die Welle in radialer Richtung in den der Keilnut seitlich unmittelbar benachbarten Bereichen. Die Bemessung soll so erfolgen, daß eine Anlage an den Flanken des Längsschlitzes eintritt, bevor die Spannkraft der Schrauben erschöpft ist. Ein weiteres Anziehen ergibt eine Druckspannung auf den aus der Welle hervorstehenden Teil des Keils in Umfangsrichtung. Der in der Welle sitzende Teil des Keils wird durch die radial neben der Keilnut wirkenden Kräfte und die dadurch bedingte Verformung der Randbereiche der Keilnut ebenfalls festgeklemmt. Bei vollständig angezogener Konusspannanordnung bilden also die Welle, der Keil und das den Längsschlitz aufweisende unmittelbar auf der Welle aufliegende Element ein spielfreies, unter Spannung stehendes Ganzes, wodurch die sonst bestehende Gefahr des Ausschlagens wesentlich vermindert ist.

Die Erhöhung der Wechselbeanspruchssicherheit ermöglicht es, mit dünneren Wellen auszukommen, als sie sonst erforderlich wären, um die notwendigen großen Keilquerschnitte unterzubringen. Umgekehrt können natürlich bei gleichem Wellendurchmesser größere Drehmomente übertragen werden. Die Erfindung erhöht also die Wirtschaftlichkeit derartiger Spannverbindungen beträchtlich.

In einer Konusspannverbindung mit zusätzlichem Keil auf den Keil eine Klemmkraft auszuüben, ist für sich genommen aus der US-PS 23 77 046 bekannt. Die Klemmkraft wird hierbei jedoch durch eine radiale Madenschraube erzeugt und hat lediglich den Zweck, den Keil in Längsrichtung festzulegen. Die Verhältnisse in Umfangsrichtung werden durch die Madenschraube nicht beeinflußt.

Mit der Situation bei der Überschreitung der Klemmkraft einer Konusspannverbindung mit zusätzlichem Keil befaßt sich die DE-AS 12 03 054. Hierbei greifen die axialen Spannschrauben zwischen dem auf der Welle sitzenden Konusring und dem äußeren Bauteil an. Um in Umfangsrichtung wirkende Zugspanungen in dem Konusring zu verhindern, die zu einem Reißen desselben führen könnten, sind die Bohrungen der Spannschrauben in Umfangsrichtung ausgenommen, so daß sich die Anordnung ein wenig verdrehen kann, ohne daß es zu Umfangsspannungen größerer Art kommt. Der Keil wird in seinem Sitz durch die Spannschrauben indessen nicht beeinflußt.

In den Ansprüchen 2 und 3 sind zwei baulich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wiedergegeben. Anspruch 2 bezieht sich auf eine Ausführungsform, bei der der Konusring unmittelbar auf der Welle sitzt (US-PS 24 82 662), Anspruch 3 auf eine Ausführungsform, bei der der Konusring auf einer die Welle umgebenden Nabe angeordnet ist (DE-AS 24 41 400).

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 und 4 zeigen entsprechende Ansichten einer weiteren Ausführungsform.

Die Ausführungsform der Fig. 1 und 2 umfaßt einen als Ganzes mit 10 bezeichneten, die Konusspannanordnung bildenden Spannsatz, mit dessen Hilfe ein Zahnrad 1 auf einer Welle 2 festgesetzt wird. Der Spannsatz 10 wird durch einen Keil 3 unterstützt, der in einer Keilnut 4 der Welle sitzt.
Der Spannsatz 10 besteht aus einem unmittelbar auf der Welle angeordneten Element, nämlich einem Konusring 11, der mit seiner zylindrischen Innenumfangsfläche auf dem Außenumfang der Welle 2 anliegt und am gemäß Fig. 1 rechten Ende einen Radialflansch 12 aufweist. Der Konusring 11 ist an einer Stelle durch einen radialen Sägeschnitt geschlitzt und weist außerdem an dieser Stelle in dem der Welle 2 zugewandten Bereich einen durchgehenden Längsschlitz 9 auf, der in seiner Breite der Breite des Keils 3 entspricht und in dem dieser angeordnet ist.
Auf der radial äußeren konischen Umfangsfläche des Konusrings 11 sitzt ein weiterer Konusring 14, der mit seiner äußeren zylindrischen Umfangsfläche in einer entsprechenden Ausnehmung 15 des Zahnrades 1 anliegt. Die Konusringe 11, 14 werden mittels Spannschrauben 16 axial gegeneinander gezogen, die Durchgangsbohrungen des Radialflansches 12 durchgreifen und in Gewindebohrungen des Konusrings 14 eingreifen.
Die Keilnut 4 in der Welle ist ohnehin so bemessen, daß der Keil 3 möglichst stramm in sie hineinpaßt. Die Bemessung des Längsschlitzes 9 ist so getroffen, daß seine Flanken 17 an den Seiten des aus der Welle 2 hervorstehenden Teils des Keils 3 zur Anlage kommen, bevor die Spannkraft der Schrauben erschöpft ist. Beim weiteren Anziehen der Schrauben 16 legen sich die Flanken 17 des Längsschlitzes 9 unter Druck im Sinne der Pfeile 18 gegen die Seiten des Keils 3. Gleichzeitig wird durch die radiale Anpreßkraft ein Druck auf die Welle 2 im Sinne der Pfeile 19 im Bereich neben der Keilnut 4 ausgeübt, welcher die Ränder der Keilnut nach innen gegen die Seiten des Keils 3 verlagert. Auf diese Weise werden alle drei Teile 2, 3 und 11 miteinander zu einer spielfreien Einheit verspannt.
Zwar wirkt das zu übertragende Drehmoment am Außenumfang der Konusringe 14 nach wie vor über reinen Reibschluß. Diese Stelle ist jedoch wegen ihres größeren Abstandes von der Achse nicht so kritisch, weil die Umfangskräfte niedriger und leichter zu beherrschen sind.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 wird das Zahnrad 1 mittels des Spannsatzes 20 und des Keils 3 auf der Welle 2 festgelegt. Das unmittelbar auf der Welle angeordnete Element ist aber nunmehr nicht ein Teil des Spannsatzes, sondern eine Art Nabe 21 des Zahnrades 1, die von außen mittels des Spannsatzes 20 radial nach innen auf die Welle 2 gepreßt wird. In diesem Fall besitzt die Nabe 21 den Längsschlitz 22, in dem der Keil 3 angeordnet ist. Hinsichtlich der Bemessung der Breite des Längsschlitzes 22 im Verhältnis zum Keil 3 und der sich daraus beim Verspannen ergebenden Verhältnisse gilt das gleiche wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2.
Der Spannsatz 20 umfaßt einen Doppelkonusring 23, der sich mit seiner zylindrischen Außenfläche in einer Ausnehmung 24 des Zahnrades 1 abstützt. Der Doppelkonusring 23 besitzt einen inneren Umfangssteg 25, der zentrierend außen auf dem Umfang der Nabe 21 sitzt. Mit den nach innen gerichteten, einander entgegengesetzt geneigten Konusflächen des Doppelkonusrings 23 wirken die äußeren Konusflächen zweier Konusringe 26, 27 zusammen, die mit ihren zylinrischen Innenumfangsflächen auf dem Außenumfang der Nabe 21 anliegen und durch Spannschrauben 28 gegeneinanderziehbar sind, wodurch sich der Spannsatz 20 radial aufweitet und die Nabe 21 unter Abstützung gegen den Umfang der Ausnehmung 24 auf der Welle 2 zusammenpreßt.
Statt bei der gezeigten Ausführungsform, bei der in dem Zahnrad 1 eine der Abstützung des Spannsatzes 20 dienende Ausnehmung 24 vorhanden ist, ist diese Art der Verspannung auch bei einer von einem schmäleren Zahnrad 1&min; frei vorstehenden Nabe 21 anwendbar, wenn der äußere Konusring 23&min; des Spannsatzes 20 dickwandig und ungeschlitzt ausgeführt wird, so daß er die erforderlichen Spannkräfte bzw. Ringspannungen aufnehmen kann, wie es in Fig. 3 durch strichpunktierte Linien dargestellt ist.
Die Längsschlitze 9, 22 der unmittelbar auf der Welle 2 angeordneten Elemente 11, 21 gehen in den dargestellten Ausführungsformen durch das Zahnrad selbst weiter. Auch erstreckt sich der Keil 3 bis in das Zahnrad hinein, wo er allerdings von der erfindungsgemäßen Wirkung der Spannsätze 10, 20 nicht mehr erfaßt ist. Es versteht sich, daß die Schlitze in den Zahnrädern selbst auch entfallen und die Keile 3 kürzer gemacht werden können, wie es durch die Linien 9&min; bzw. 22&min; in den Fig. 1 und 3 angedeutet ist.

Claims

1. Spannverbindung eines äußeren Bauteils mit einer Welle, mit einer Konusspannanordnung mit mehreren zusammenwirkenden Konusringen und mit einem sowohl in stramm in eine Keilnut in der Welle als auch in einen radialen Längsschlitz eines mit dem äußeren Bauteil verbundenen, unmittelbar auf der Welle angeordneten, unter dem radialen Druck der Konusspannanordnung stehenden Elements im Bereich der Konusspannanordnung eingreifenden Keil, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilnut (4), der Längsschlitz (9, 22) in dem Element ( 11, 21) und der Keil (3) so bemessen sind, daß der Längsschlitz (9, 22) mit seinen Flanken (17) an dem Keil (3) zur Anlage kommt, bevor die Konusspannanordnung (10, 20) vollständig verspannt ist, und die Welle (2), der Keil (3) und das Element (11, 21) anschließend zu einer spielfreien Einheit verspannbar sind.

2. Spannverbindung nach Anspruch 1 mit einer Konusspannanordnung, bei der ein längsgeschlitzter Konusring unmittelbar auf der Welle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (3) in den Längsschlitz (9) des Konusrings (11) eingreift.

3. Spannverbindung nach Anspruch 1 mit einer Konusspannanordnung, welche außen auf einer mit dem äußeren Bauteil verbundenen längsgeschlitzten Nabe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (3) in den Längsschlitz (22) der Nabe (21) eingreift.