DE3100865C2

DE3100865C2 - Spannanordnung zum Verbinden einer Nabe mit einer Welle

Info

Publication number: DE3100865C2
Application number: DE3100865A
Authority: DE
Inventors: Ralph 4048 Grevenbroich Müllenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-14
Filing date: 1981-01-14
Publication date: 1985-05-02
Also published as: US4396310A; DE3100865A1

Abstract

Eine Spannanordnung zum Verbinden einer Nabe mit einem inneren Bauteil, insbesondere einer Welle, mit mindestens einem äußeren Konusring mit mindestens einer eine im Selbsthemmungsbereich liegenden Neigung aufweisenden inneren Konusfläche, die mit einer als Konusfläche ausgebildeten äußeren Umfangsfläche der Nabe oder eines darauf axial unverschiebbar angeordneten ringförmigen Bauteils zusammenwirkt, und mit axial wirkenden Spannschrauben, mittels deren der Konusring gegen die Nabe verspannbar ist. Es sind über den Umfang verteilte, axial zwischen dem Konusring und einem Widerlager an der Nabe angeordnete, Keilsegmente vorgesehen, die mittels radialer Löseschrauben radial verlagerbar sind, um den Konusring axial von der Konusfläche loszudrücken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannanordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Derartige Spannanordnungen sind in vielen Ausführungen bekannt. Aus der FR-PS 13 61 776 geht eine Ausführungsform hervor, bei der die Nabe selbst die äußere konische Umfangsfläche trägt. Bei der DE-PS 41 400 ist die Nabe zylindrisch, und es sitzt auf ihr ein Ring mit einer äußeren Konusfläche, die mit der inneren Konusfläche des äußeren Konusrings zusammenwirkt. Bei der Ausführungsform nach dem DE-GM 77 18 439 schließlich ist die Nabe wiederum zylindrisch und von einem Konusring umschlossen, der zwei einander entgegengesetzt geneigte Konusfläche aufweist, die mit zwei äußeren Konusringen zusammenwirken.

Um die Übertragung eines ausreichenden Drehmoments zu ermöglichen, muß eine entsprechende Verklemmung der Nabe vorliegen. Dazu muß die Nabe auf der Welle ringförmig zusammengestaucht werden. Die Kräfte werden durch die Spannschrauben aufgebracht, die den äußeren Konusring axial verlagern und dadurch über den Konus radial gegen den inneren Bauteil gerichtete Kräfte erzeugen, von denen allerdings ein bestimmter Anteil für die Verformung der Nabe aufgebraucht wird und für die Erzeugung der Klemmkräfte nicht zur Verfügung steht.

LJm dennoch eine ausreichende Festlegung der Nabe zu erzeugen, müssen die äußeren Konusringe also sehr fest verspannt werden. Wenn, was zur Erzeugung möglichst hoher Radialkräfte wünschenswert ist, selbsthemmende Konuswinkel Anwendung finden, sitzt der äußere Konusring nach dem Verspannen außerordentlich fest auf der Konusfläche. Es ist üblich, zum Lösen solcher Konusringe axiale Löseschrauben zu verwenden, die nach dem Lösen der Spannschrauben eine entgegengesetzt gerichtete axiale Kraft auf den Konusring ausüben und ihn von der Konusfläche herunterbringen. Je fester der Konusring sitzt, desto mehr axiale Löseschrauben müssen vorgesehen sein. Diese Löseschrauben sitzen zwischen den Spannschrauben und nehmen Platz weg, der für die Spannschrauben nicht zur Verfügung steht. Das Erfordernis der Lösbarkeit steht also der Unterbringung einer maximalen Anzahl von Spannschrauben über den Umfang und der Erzeugung eines maximal übertragbaren Drehmoments entgegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannanordnung der dem Oberbegriff zugrundeliegenden Art so auszugestalten, daß eine maximale Zahl von Spannschrauben verwendet werden und dennoch auch der festsitzende Konusring gelöst werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Löseschrauben örauchen hierbei nicht mehr zwischen den Spannschrauben angeordnet zu werden, so daß sie für die Spannschrauben keinen Platz wegnehmen. Sie wirken vielmehr senkrecht zu den Spannschrauben.

Außerdem kommt ihre Lösekraft nicht nur einfach zur Geltung, sondern mit einem durch den Keilwinkel gegebenen Verstärkungsfaktor. Es können also bei einer bestimmten Anzahl von Löseschrauben bei der erfindungsgemäßen Anordnung auf den äußeren Konusring viel größere axiale Lösekräfte ausgeübt werden, als wenn die gleiche Anzahl von Löseschrauben axial unmittelbar gegen den Konusring wirkte.

Die Ausführungsform mit als gegen die Achse gerichtete Druckschrauben wirkenden Löseschrauben hat den Vorteil, daß in der Nabe keine Gewinde angebracht werden müssen, an denen Zugschrauben angreifen können, die die Keilsegmente nach innen verlagern, und daß außerdem bei entsprechender Bemessung wegen der Hinterschneidung die Keilsegmente an der durch die Nabe bzw. das damit verbundene Widerlager und den äußeren Konusring gegebenen Spannanordnung von selbst festgehalten werden.

Die Spannanordnung wird zweckmäßig nach Anspruch 2 ausgebildet. Der Ausdruck »im wesentlichen radial verlaufende Konusfläche« soll bedeuten, daß der bei der radialen Bewegung der Keilsegmente zur Geltung kommende Konuswinkel von einer radialen Ebene aus gemessen wird. Da dieser Konuswinkel meist relativ klein ist, weicht die entsprechende Konusfläche eben nicht sehr von einer radialen Ebene ab. Für die mit den Keilsegmenten zusammenwirkende Konusfläche können sowohl selbsthemmende (d. h. unter 7° liegende) als auch nicht selbsthemmende Winkel verwendet werden.

Wenn die Keilsegmente in Umfangsrichtung gesehen relativ schmal sind, können sie noch als Keilscgmcntc mit ebenen Keilflächen ausgebildet sein. Wenn es sich jedoch um Keilsegmente handelt, die sich über einen größeren Umfangswinkei erstrecken, empfiehlt es sich natürlich, sie als Konusringsegmente auszubilden, die sich der Konusfläche anpassen.

Im Prinzip können die Kcilsegmente sowohl nach innen als auch nach außen wirken, d. h. ihre Kcilwirkung

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entfalten, wenn sie an die Nabe angezogen oder von ihr abgedrückt werden.

Zwar ist es möglich, die für die Abdrückwirkung maßgebliche Konusfiäche an der Nabe oder dem äußeren Konusring selbst anzubringen. Dies mag jedoch aus fertigungstechnischen oder organisatorischen Gründen manchmal unerwünscht sein. In diesen Fällen kann die Kunusflächc auch in der aus Anspruch 3 hervorgehenden Weise durch einen separaten Ring gebildet werden.

Das axiale Verlagern der Konusringe von Konusspannanordnungen mittels einer weiteren Konusanordnung ist für sich genommen aus der DE-OS 25 14 313 bekannt Bei der in dieser Schrift gezeigten Ausführungsform dient jedoch die zusätzliche Konusspannanordnung lediglich zum Verspannen der Nabe auf der Welle. Dies geschieht bei der Erfindung durch axiale Spannschrauben. Wenn bei der Ausführungsform nach der DE-OS 25 14 313 auf der dem Verspannen dienenden Konusfläche selbsthemmende Winkel vorliegen, ist nicht ersichtlich, wie die dortige Spannanordnung wieder gelöst werden kann.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Spannanordnung zur Festlegung eines Flansches mit einer Nabe auf einer Welle;

Fig.2 zeigt einen Schnitt nach der Linie H-II in Fig.l;

F i g. 3 zeigt einen F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt, bei dem weitere Ausführungsformen erkennbar sind.

Bei der in den F i g. 1 und 2 wiedergegebenen Spannanordnung ist das innere Bauteil durch eine Welle 1 gegeben, auf welcher eine Nabe 2 eines radialen Kupplungs- oder Verbindungsflansches 3 festgelegt werden soll. Die Nabe 2 liegt mit ihrer zylindrischen Innenumfangsfläche 4 auf der Welle 1 auf und besitzt eine konische Außenfläche 5, deren Konuswinkel <x im Selbsthemmungsbereich liegt. Durch eine am dickwandigen Ende der Nabe 2 gelegene radiale Fläche ist ein Widerlager 6 gebildet, dessen Funktion noch erläutert wird.

Mit der äußeren Konusfläche 5 der Nabe 2 wirkt die innere Konusfläche 7 eines äußeren Konusringes 8 zusammen, der -.ingeschiitzt ist und die Kräfte zur Zusammendrückung der Nabe 2 über in ihm wirkende Ringspannungen aufnimmt. Der äußere Konusring 8 kann durch über den Umfang verteilte Spannschrauben 9 mit großer Kraft auf die Konuufläche 5 aufgezogen werden, wodurch die radialen Klemmkräfte entstehen. Die .Spannschrauben 9 durchgreifen in dem Ausführungsbcispiel Durchgangsbohrungen 10 in dem Flansch 3 und greifen in Gewindebohrungen 11 des äußeren Konusrings 8 ein. Selbstverständlich aber können die Durchgangsbohrungen auch in dem Konusring 8 und die Gewindebohrungen in dem Flansch 3 vorgesehen werden, wenn die Spannanordnung gemäß F i g. 1 von rechts betätigt werdensoll.

An der dem dickwandigen Ende der Nabe 2 bzw. dem Widerlager 6 zugewandten Seite besitzt der äußere Konusring 8 eine konische Stirnfläche 12 mit einem Konuswinkel ß. Zwischen dem Widerlager 6 und der Konusfläche 12 sind Keilsegmente in Form von Konusringsegmenten 13 vorgesehen, die mittels radialer Löseschrauben 14 radial verlagerbar sind, wodurch eine Keilwirkung an dem Konuswinkrl β zustandekommt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 12 des äußeren Konusrings 8 hinterschnitten geneigt, so daß also die KonusrinESCEmente 13 m.' 'hrem dickwandigeren Ende der Achse der Welle 1 zugewandt sind. Durch das Anziehen der Löseschrauben 14 kann also auf den äußeren Konusring 8 nach dem Lösen der Spannschrauben 9 eine axiale Kraft ausgeübt werden, die durch die Pfeile im unteren Teil der F i g. 1 angedeutet ist und auf Abdrücken des Konusrings 8 von der Konusfläche 5 wirkt. Bei der in F i g. 1 und im oberen Teil der F i g. 2 wiedergegebenen Ausführungsform sind vier über den Umfang verteilte Konusringsegmente 13 vorgesehen, die jeweils zwei radiale Gewindebohrungen 15 für Löseschrauben 14 und dazwischen eine axiale Durchgangsbohrung 16 für den Durchgriff einer Spannschraube 9 aufweisen. Die Bohrung 16 kann so viel radiales Spiel aufweisen, daß die bei Betätigung der Löseschrauben 14 erfolgende radiale Verlagerung der Konusringsegmente 13 möglich ist, ohne daß die Spannschrauben 9 vorher herausgedreht werden.

Statt der relativ breiten Konusringsegmente 13 können auch schmälere Konusringsegmer - a 13' verwendet werden, die zwischen je zwei Spannschrauben S einseizbar sind und nur eine Gewindebohrung 15 für eine Löseschraube 14 aufweisen. Bei derart schmalen Elementen kann es auch ausreichen, sie nicht als Konusringsegmente, sondern als Keilsegmente mit ebenen Oberflächen auszubilden.

Es können auch die Spannschrauben 9 dichter gesetzt sein, als es im oberen Teil der F i g. 2 dargestellt ist Bei dem Konusringsegment 13" im unteren Teil der F i g. 2 sind drei Durchgangsbohrungen 16 für Spannschrauben

3C 9 vorgesehen. Es spielt keine Rolle, wenn die Durchgangsbohrungen 16 die Gewindebohrungen 15 für die Löseschrauben 14 ein wenig anschneiden.

Bei dem Ausführungsbeispiel im oberen Teil der F i g. 3 wird eine Nabe 22 auf der Welle 1 festgesetzt, mit welcher wiederum ein radialer Flansch 23 verbunden ist, an welchem ein Widerlager 26 in Gestalt einer radialen Fläche vorgesehen ist. Die Nabe 22 weist eine äußere Konusfläche 25 im Selbsthemmungsbereich auf, die mit einer inneren Fläche eines relativ dünnwandigen Konusrings 38 zusammenwirkt, der seinerseits mit seiner zylindrischen Außenfläche 29 in einer Durchgangsbohrung 31 eines Zahnrades 30 angeordnet ist. Die axialen Spannschrauben sind hierbei durch Schraubringe 32 gegeben, die auf ein Außengewinde 33 am dünnwandigen

4j äußeren Ende der Nabe 22 aufschraubbar sind und dadurch den dünnwandigen Konusring 38 in Achsrichtung verlagern. Hierdurch wiederum erfolgt eine radiale Festklemmung des Zahnrads 30 auf der Welle 1.
Als äußerer Konusring 28" im Sinne des Anspruchs 1

so ist hier die Gesamtheit aus dem dünnwandigen Konusring 38 und dem Zahnrad 20 anzusehen.

Die Lösung erfolgt nach dem Losdrehen der Spannringe 32 wiederum mit Hilfe von Konusringsegmenten 13, die aber in diesem Ausführungsbeispiel nicht mit einer konischen Stirnfläche an dem Zahnrad 30, sondern mit einem separaten Konusring 34 zusammenwirken, der gegen eine radiale Stirnfläche 35 des Zahnrades 30 anliegt. Auch der Konusring 34 kann aus Segmenten bestehen, wobei dann allerdings ein radialer Bund 36 vorhanden sein muß, der in F i g. 3 gestrichelt angedeutet ist und in diesem Fall die Verlagerung der Segmente nach außen verhindert.

In dem in F i g. 3 υ :\teren Teil ist eine Doppelanordnung dargestellt, bei der die Nabe 42 an den beiden Enden zwei nach außen geneigte Konusflächen 45 im selbsthemmenden Bereich aufweist und zur Verbindung zweier Wellenenden 41 dient, wobei zwischen den Wellenenden eine Dichtung 43 angeordnet ist. Auf jeder

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Konusfläche 45 sitzt ein äußerer Konusring 48, von denen einer Durchgangsbohrungen 50 für den Durchgriff einer Spannschraube 49 und der andere Gewindebohrungen 51 aufweisen, in die Spannschrauben 49 in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise eingreifen.

Die Nabe 42 weist in ihrem mittleren Bereich einen nach außen gerichteten Umfangssteg 44 auf, der an seinen beiden radialen Stirnflächen 46 Widerlager für Konusringsegmente 13 bildet, die mit ihrer im wesentlichen radialen Konusfläche mit den ihnen zugewandten konisehen Stirnflächen 52 der Konsusringe 48 zusammenwirken. Der Umfangssteg 44 hat natürlich an den mit den Bohrungen 50 und 51 fluchtenden Stellen ebenfalls Durchgangsbohrungen 53. Das Vorhandensein des Umfangssteges 44 ist wichtig, weil es dadurch gelingt, beide Konusringe 48 lösen zu können. Wäre der Umfangssteg 44 nicht vorhanden und wirkten eventuelle Konusringsegmente unmittelbar zwischen den Konusringen 48, so würde sich immer einer zuerst lösen und der andere mangels Widerlager überhaupt nicht mehr lösbar sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

31 OO 865 Patentansprüche:

1. Spannanordnung zum Verbinden einer Nabe mit einem von der Nabe umschlossenen, eine zylindrische Außenfläche aufweisenden inneren Bauteil, insbesondere einer Welle, mit mindestens einem äußeren Konusring mit mindestens einer eine im Selbsthemmungsbereich liegende Neigung aufweisenden inneren Konusfläche, die mit einer als Konusfläche ausgebildeten äußeren Umfangsfläche der Nabe oder eines darauf axial unverschiebbar angeordneten ringförmigen Bauteils zusammenwirkt, und mit axial wirkenden Spannschrauben, mittels deren der Konusring gegen die Narbe verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang verteilte axial zwischen dem Konusring (8, 28,48) und einem Widerlager (6,26,46) an der Nabe (2, 22. 42) abordnete Keilsegmente (13, 13', 13") vorgesehen sind, daß das Widerlager (6,26,46) und/ oder der Konusring (8, 28, 48) radial nach außen gesehen hinterschnitten sind und daß die Keilsegmente (13, 13', 13") mittels radialer als gegen die Achse gerichtete Druckschrauben wirkender Löseschrauben (14) radial verlagerbtr sind, um den Konusring (8, 28, 48) axial von der Konusfläche (5, 25, 45) loszudrücken.

2. Spannanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Konusring (8) und/oder der Nabe (2) eine im wesentlichen radial verlaufende Konusfläche112) vorge&ihen is:, an der die Keilsegmente angreifen.

3. Spannanordnung nach Ansj. uch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konusring (28) aus einem äußeren Bauteil (30) mit einer inneren öffnung (31) und einem darin angeordneten, die innere Konusfläche (25) aufweisenden Ring (38) besteht.