DE3110294C2

DE3110294C2 - Kupplung zum starren Befestigen von Maschinenteilen o.dgl. auf Wellen

Info

Publication number: DE3110294C2
Application number: DE3110294A
Authority: DE
Inventors: Kurt 41326 Göteborg Adelbratt
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1984-07-12
Also published as: GB2074290A; SE8002136L; DE3110294A1; IT8121077V0; US4411551A; JPS56141425A; FR2478759A1; JPS5948886B2; IT8120360A0; GB2074290B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Maschinenteilen od.dgl. auf Wellen. Sie besteht aus einer inneren Hülse mit konischer Mantelfläche und einem Maschinenteil bzw. einer äußeren Hülse mit entsprechender konischer Bohrungsfläche. Die Hülsen werden durch Schraubelemente axial gegeneinander verschoben und weiten sich bzw. ziehen sich dadurch radial ein. Um die Montage zu erleichtern, sind auf den konischen Flächen Vertiefungen und ein Kunststoffbelag vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zum starren Befestigen von Maschinenteilen oder dgl. auf Weilen, bestehend aus mindestens einer radial verformbaren Hülse, die eine konische, mit einer entsprechend konischen Bohrungsfläche des Maschinenteiles oder einer weiteren Hülse zusammenwirkende Mantelfläche aufweist, und aus Schraubelementen für eine gegenseitige axiale Verschiebung der Hülse und des Mantelteiles bzw. der zweiten Hülse.

Eine Befestigung dieser Art mit zwei mit kegeligen Flächen versehenen Elementen ist bereits durch die GBPS 10 41 238 bekannt, wobei z. B. eines der beiden Elemente axial geschlitzt ist und mit seiner zylindrischen Fläche während der Montage durch radiales Deformieren gegen die entsprechende zylindrische Fläche des anderen Elementes gepreßt wird. Das Befestigen und Lösen erfolgt durch gegenseitiges axiales Verschieben der beiden Elemente, wobei die axiale Bewegung über die konischen Flächen in eine radiale Verformung umgesetzt wird. Auf diese Weise entsteht eine Reibpreßverbindung zwischen den Teilen.

Um bei dieser Art der Befestigung über die befestigten Maschinenteile auch ein ausreichend hohes Drehmoment übertragen zu können, muß insbesondere zwischen den sich berührenden konischen Flächen eine hohe Flächenpressung erzeugt werden. Um das bei der bekannten Ausführung überhaupt erreichen zu können, muß ein relativ kleiner Konuswinkel und für die axiale Verschiebung eine hohe Kraft aufgewendet werden.

Weiterhin ist es durch die GB-PS 10 41 238 bekannt,

die konischen Oberflächen der Elemente mit einem dünnen Belag niedriger Reibung zu versehen, damit die axiale Kraft zur Erzeugung der radialen eigentlichen Verspannkraft möglichst gering ist

Ein befriedigendes Ergebnis vvurde bisher nur erzielt, wenn beide Elemente mit Kunststoff überzogen werden. Diese Lösung ist jedoch relativ teuer und deshalb unwirtschaftlich.

Bei dem durch die DE-AS 11 85 424 bekannten Spannelement ist ein etwas stärkerer Kunststoffring zwischen den konischen Flächen vorgesehen; dieser hat jedoch die Aufgabe, bei Überlastung des Spanneiementes Nutlaufeigenschaften zu übernehmen, um im Sinne eines Kupplungsbelages, die Beschädigung der kegelförmigen Flächen zu verhindern. Er bewirkt daher eher das Gegenteil einer verdrehsicheren Befestigung.

Der beim Gegenstand der DE-AS 12 12 790 an einer der konischen Flächen vorgesehene Ringraum ist mit einer Vertiefung vergleichbar, hat jedoch hierbei die Aufgabe, ein druckausübendes Medium aufzunehmen, um damit eine reibschlüssige Verbindung zu erzielen.

Der Rest der konischen Fläche trägt zur kraftschlüssigen Verbindung an der konischen Fläche nicht bei und dient lediglich als Abdichtung.

Die durch die DE-OS 18 04 857 bekannte Klemmhülse wird durch die Zufuhr eines Druckmediums gegen die Kraft der Klemmfeder gelöst. Damit das Druckmedium im gelösten Zustand der Verbindung auch zwischen die konischen Flächen strömt, sind im Sinne einer schnellen Klemmwirkung Nuten eingearbeitet, die das Druckmedium beschleunigt aus der Klemmzone abführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und billig herstellbar ist, und mit der schon bei relativ kleiner axialer Montagekraft eine ausreichend sichere Preßverbindung erreicht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine der konischen Flächen mit einer Schicht eines reibungsvermindernden Materials und eine der konischen Flächen mit am Umfang verteilten Vertiefungen versehen sind.
Durch die Vertiefungen wird die Berührungsfläche zwischen den Elementen verkleinert, wodurch bei gleicher Radialkraft eine größere Flächenpressung entsteht. Die Vertiefungen sind beispielsweise 0,2—0,4 mm tief eingearbeitet und können als runde Ausnehmungen oder dgl. auf die konische Fläche verteilt sein. Durch die Anzahl und Größe der Vertiefungen kann der verbleibende Kontaktanteil der konischen Fläche dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden. Die Beschichtung der konischen Fläche des anderen Elementes mit einem Gleitwerkstoff erleichtert den Zusammenbau und ermöglicht insbesondere eine Befestigung bei kleinen axialen Montagekräften. Weiterhin ist es nicht notwendig, die konischen Flächen beider Elemente genau zu bearbeiten. Sowohl eine schlechtere Oberflächenbeschaffenheit als auch geringere Formfehler werden von der Schicht mit niedriger Reibung ausgeglichen, wodurch im allgemeinen eine Drehbearbeitung der Oberflächen ausreicht. Bei der Montage werden infolge der schon dabei auftretenden höheren Flächenpressung durch die nicht beschichtete Oberfläche dünne Anteile der Schicht abgetragen, wodurch die Reibung verringert wird und vorteilhafterweise nahezu gleiche Verhältnisse auftreten, wie wenn beide Elemente beschichtet wären.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schicht des reibungsvermindernden Materials und die Vertiefungen auf der gleichen konischen Fläche angeordnet

Die Beschichtung kann in diesem Fall sehr dünn gehalten werden, weil sie durch das in die Vertiefungen ragende Material gehalten wird. Die Vorteile der höheren Flächenpressung kommen auch hier zur Geltung, weil sich die im Bereich der Vertiefungen dicker ausfallende Schicht stärker zusammenpreßt jedoch ist es auch möglich, die Vertiefungen von der Beschichtung völlig frei zu halten.

Bei weiteren Beispielen der Erfindung sind die Vertiefungen als ringförmig oder spiralförmig umlaufende Nuten ausgebildet. Diese Art der Vertiefungen sind besonders einfach und wirtschaftlich einzuarbeiten und können beispielsweise schon bei der Drehbearbeitung, ohne das Werkstück umspannen zu müssen, hergestellt werden.

Bei einer weiteren Ausführung der erfindungsgemä-Ben Kupplung ist das reibungsvermindernde Material ein Polytetrafluoräthylen. Dieser Kunststoff hat sich bezüglich Gleiteigenschaften und Verformbarkeit in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist für die gegenseitige axiale Verschiebung der Elemente eine einzige Schraube vorgesehen. Durch die hervorragenden Gleiteigenschaften der erfindungsgemäßen Kupplung reicht für die Montage eine relativ kleine axiale Kraft aus, um die beiden Elemente zu verspannen.

Durch die erfindungsgemäße Kupplung können die Vorteile guter Gleiteigenschaften an den Kontaktflächen genutzt werden, obwohl nur ein Element mit einer zusätzlichen Gleitschicht versehen ist. Mit den Vertiefungen wird eine sichere Befestigung erreicht bei wesentlich verringertem Kraftaufwand bei der Montage.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt einer zweiteiligen Kupplung zur Befestigung mit Spannschraube,

F i g. 2 die Seitenansicht der in F i g. 1 dargestellten Kupplung zur Befestigung,

F i g. 3 den Längsschnitt einer auf einer Welle befestigten Keilriemenscheibe und

F i g. 4 den Längsschnitt einer Kupplung zur Verbindung von zwei Wellen.

Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Kupplung zur Befestigung besteht aus einer inneren, in Achsrichtung geschlitzten Hülse 1 mit einer zylindrischen Bohrung und einer konischen Mantelfläche und einer äußeren, ebenfalls in Achsrichtung geschlitzten Hülse 2 mit einer zylindrischen Mantelfläche und einer konischen Bohrungsfläche. Die Kupplung dient zur Bildung einer Preßverbindung zwischen einem Maschinenteil mit zylindrischer Bohrung und einer Welle oder dgl. mit zylindrischer Mantelfläche. Die konischen Flächen beider Hülsen 1,2 haben den gleichen Konuswinkel. Wenn die beiden Hülsen 1, 2 ineinandergeschoben werden, wird die axial auf sie einwirkende Kraft über die konischen Flächen in radial gerichtete Kräfte umgesetzt. Infolge davon weitet sich die äußere Hülse 2, während sich die innere 1 einzieht. Dadurch wird die Mantelfläche der äußeren Hülse 2 gegen die Bohrungsfläche eines nicht dargestellten Maschinenteiles und die Bohrungsfläche der inneren Hülse J gegen die Mantelfläche einer nicht dargestellten Welle oder dg!, gepreßt. Dadurch entsteht ein festsitzender Preßverband zwischen dem Manschinenteil und der Welle. Die konische Mamelfläche der inneren Hülse 1 ist, um die Gleitfähigkeit in der äußeren Hülse 2 zu verbessern, mit einer Kunststoffbeschichtung aus Polytetrafluoräthylen versehen. In die gleiche Fläche sind Vertiefungen 3, 4, 5 eingearbeitet, die auf der Fläche gleichmäßig verteilt oder als ring- oder spiralförmig verlaufende Nut ausgebildet sind. Dadurch kann ein kraftschlüssiger Kontakt mit der äußeren Hülse 2 nur über die verbleibende Fläche erfolgen. Für das gegenseitige axiale Verschieben ist eine Spannschraube 6 vorgesehen. Die Bohrung für die Spannschraube 6 verläuft in Richtung der Hülsenachse und ist radial so positioniert, daß eine Hälfte 7 mit halbkreisförmigem Profil in der äußeren Hülse 2 und die andere Hälfte 8 in der inneren Hülse 1 angeordnet ist Die äußere Hälfte 7 ist mit einem zur Spannschraube passenden Innengewinde versehen, während die innere Bohrungshälfte 8 eigentlich eine halbzylindrische Ausnehmung mit glatter Zylinderfläche darstellt, deren Seitenflächen als ebene Anlageflächen für die Stirnseiten der Spannschraube 6 dienen. Je nach Drehsinn der Spannschraube 6 werden die Hülsen 1, 2 zueinander bzw. voneinander weg bewegt. Die Spannschraube 6 verhindert weiterhin ein gegenseitiges Verdrehen der Hülsen 1,2 nach der Montage.

Die in F i g. 3 dargestellte Keilriemenscheibe 9 ist mit einer Hülse 11 auf einer Welle 10 befestigt. Die Hülse 11 weist eine konische Mantelfläche auf, die mit Vertiefungen und einer Gleitschicht versehen ist. Die Keilriemenscheibe 9 ist mit einer dazu entsprechenden konischen Bohrung versehen. Durch eine Spannschraube 12, deren Funktion weiter oben beschrieben ist, wird die Hülse 11 eingezogen, wobei sich dessen Bohrungsfläche gegen die Mantelfläche der Welle 10 preßt

Die in F i g. 4 dargestellte Kupplung verbindet zwei Wellen 17,18 mit jeweils zylindrischer Mantelfläche und besteht aus einer inneren Hülse 19 mit zwei gegensinnig verlaufenden konischen Mantelflächen und zwei äußeren Hülsen 20, 21 mit entsprechenden konischen Bohrungsflächen. Mittels mehrerer am Umfang verteilter Spannschrauben 22 können die beiden äußeren Hülsen 20, 21, auf der inneren Hülse 19 gleitend, zueinander bewegt werden, wodurch sich die innere, dünnwandig ausgeführte Hülse 19 einzieht und mit seiner zylindrischen Bohrungsfläche gegen die Mantelflächen der beiden Wellen gepreßt wird. Durch diesen Preßverband sind die Wellen gleichachsig miteinander verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Kupplung zum starren Befestigen von Maschinenteilen oder dgL auf Wellen, bestehend aus mindestens einer radial verformbaren Hülse, die eine konische, mit einer entsprechend konischen Bohrungsfläche des Maschinenteiles oder einer weiteren Hülse zusammenwirkende Mantelfläche aufweist, und aus Schraubelementen für eine gegenseitige· axiale Verschiebung der Hülse und des Maschinenteiles bzw. der zweiten Hülse, dadurch gekennzeichnet, daß eine der konischen Flächen mit einer Schicht eines reibungsvermindernden Materials und eine der konischen Flächen mit am Umfang verteilten Vertiefungen (3,4,5,13,14,15,16) versehen sind.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des reibungsvermindernden Materials und die Vertiefungen (3, 4, 5, 13, 14, 15, 16) auf der gleichen konischen Fläche angeordnet sind.
3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (3,4,5, 13,14,15,16) als ringförmig umlaufende Nuten ausgebildet sind.
4. Kupplung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (3,4,5, 13, 14, 15, 16) als spiralförmig umlaufende Nut ausgeführt sind.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als reibungsvermindendes Material ein Polytetrafluorethylen vorgesehen ist.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die gegenseitige axiale Verschiebung der Hülsenteile eine einzige Spannschraube (6,12) vorgesehen ist.