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Spannhülse
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Die Erfindung betrifft eine Spannhülse nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
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Spannhülsen dieser Art werden bei vielen Anwendungsfällen benutzt,
besonders für die Montage von Maschinenteilen verschiedener Art, wie Lagern, Rollen
und Rädern auf Wellen und für die Verbindung von Wellen. Dabei ist mindestens eines
der Spannelemente eine geschlitzte Hülse, die durch eine relative Verschiebung gegenüber
einem zweiten Spannelement-radial gegen die Welle bzw. gegen die Bohrungsfläche
des zu befestigenden Maschinenteiles gepreßt wird. Die Umwandlung der axialen Verschiebung
in ein radiales Weiten bzw. Einziehen der Spannhülse wird über konische Flächen
bewirkt. Dabei ist die Herstellung
der Spannelemente der Spannhülse,
insbesondere die Bearbeitung der konischen Flächen in der geforderten Genauigkeit
sehr teuer. Änderungen der Wandstärke und des Neigungswinkels der konischen Flächen
ergeben unzureichende Spanneigenschaften. Wenn mit einer solchen nicht präzise genug
hergestellten Spannhülse beispielsweise ein Lager befestigt wird, wird der betreffende
Lagerring einseitig verspannt, wodurch das gesamte Lager frühzeitig ausfallen kann.
Um ein einfaches Lösen der Spannhüse zu ermöglichen, darf der Neigungswinkel der
konischen Flächen nicht beliebig sein und muß außerhalb des Bereiches der Selbsthemmung
liegen. Dabei ergibt sich jedoch bei entsprechender Länge der Spannhülse eine relativ
große Wandstärke. Aus diesem Grund wurde auch schon vorgeschlagen, die konischen
Flächen in konische, axial hintereinanderliegende Teilabschnitte aufzuteilen, so
daß ein Sägezahnprofil entsteht. Dabei entstehen jedoch Schwierigkeiten beim Zusammenbau
der beiden Spannelemente. Um diesem Problem aus dem Wege zu gehen, sind Spannhülsen
bekannt geworden, bei denen die konischen Flächen in Form eines Gewindes angeordnet
sind, so daß sich die beiden Spannelemente beim Zusammenbau ineinanderschrauben
lassen, ohne sie verformen zu müssen. Die Herstellung konischer F15-chen dieser
Art ist jedoch extrem aufwendig, wodurch diese Spannhülsen sehr teuer sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannhülse der eingangsgenannten
Art zu schaffen, deren Spannelemente einfach und preisgünstig hergestellt und zusammengebaut
werden können und die dabei selbst eine verbesserte Funktion aufweist, Die Aufgabe
wird dadurch gelöst, daß eines der Spannelemente aus mehreren sich zu einem Ring
ergänzenden, mit ihren axial verlaufenden Seitenflächen aneinanderliegenden Abschnitten
besteht.
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Wenn die A"bsehni tte aneinandergereiht, ringförmig angeordnet sind,
haben sie dieselbe Wirkung, wie wenn das Spannelement einstückig ausgeführt wäre.
Die konisehen Flächen sind beispielsweise als Sägezahnprofil ausgebildet und arbeiten
mit entsprechenden konischen Flächen des anderen Spannelementes zusammen. Da die
Abschnitte jedoch radial langgestreckt und untereinander dentisch sind, können sie
sehr einfach und preiswert, beispielsweise durch Preßverformung, ausgehend von Stangenmaterial,
hergestellt werden. Beim Zusammenbau stört das Sägezahnprofil nicht mehr. Ohne irgendein
bauteil der erfindungsgemäßen Spannhülse verformen zu müssen, werden die Abschnitte
in das Sägezahnprofil des zweiten Spannelementes eingelegt und in Umfangsrichtung
aneinander gereiht. Dadurch wird vorteilhafterweise eine problemlose und einfache
Herstellung und Zusammenbau geschaffen, wodurch sich eine wesentlich preiswertere
Ausführung einer Spannhülse ergibt. Formfehler, Tolewanzen in den Abmessungen und
insbesondere Neigungsfehler der konischen Flächen werden vorteilhafterweise dadurch
ausgeglichen, daß jeder Abschnitt sich individuell dem Profil bzw. der konischen
Fläche des anderen Spannelementes anpassen kann. Dabei wird eine über den Umfang
und die Länge der Spannhülse gleichmäßig verteilte Spannkraft erzielt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das innere Spannelement
aus Abschnitten und es ist in einem Schlitz zwischen den axial verlaufenden Seitenflächen
mindestens eines Paares von Abschnitten eine diese in Umfangsrichtung verspannende
Feder angeordnet.
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Diese Maßnahme vereinfacht den Zusammenbau weiterhin.
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Nachdem die entsprechende Anzahl von Abschnitten beispielsweise in
die Bohrung des zweiten Spannelementes eingelegt wurde, verbleibt ein axial verlaufender
Schlitz, in den beispielsweise eine gewellte Blattfeder eingelegt wird, welche die
Abschnitte in Umfangsrichtung spreizt. Dadurch halten diese automatisch und werden
gegen das entsprechende Sägezahnprofil gepreßt.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei koaxial
angeordnete, innere und äußere Spannelemente vorgesehen und eine Anzahl Abschnitte
der beiden entsprechenden Spannelemente sind jeweils zusammen mit einem in seiner
axialen Ausdehnung nachgiebigem Verbindungsglied einstückig ausgeführt, wobei das
Verbindungsglied schleifen- oder ösenförmig gebogen ist.
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Diese Ausführung ist vorzugsweise für die Verbi-ndung von Wellen oder
dgl. vorgesehen. Im Prinzip werden zwei gleiche, axial nebeneinander angeordnete
Spannhülsen mit je einem äußeren und einem inneren Spannelement verwendet.
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Beispielsweise die inneren Spannelemente sind in axial verlaufende
Abschnitte aufgeteilt, einige dieser Abschnitte der einen Spannhülse sind mit den
korrespondierenden Abschnitten der anderen Spannhülse einstückig ausgeführt und
beispielsweise über spiralförmige, radial nach außen vorspringende Glieder verbunden.
Dadurch kann jeder in dieser Weise ausgeführte Abschnitt geringfügig axialfedernd
bzw. in der gegenseitigen Neigung nachgeben. Diese vorteilhafte Kombination von
zwei erfindungsgemäßen Spannhülsen zu einer zwei Wellen miteinander verbindenden
Kupplung ermöglicht es auf ein-
fache Weise, geringe Fluchtungs-
und Versatzfehler der Wellen zueinander, aber auch Fertigungstoleranzen auszugleichen,
ohne daß dabei die Spannwirkung vers-chlechtert wird.
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Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die in der Zeichnung
dargestellten Beispiele beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 den teilweisen Längsschnitt einer Spannhülse mit
einem in Abschnitte aufgeteilten, inneren Spannelement, Fig. 2 die teilweise Seitenansicht
der in Fig. 1 dargestellten Spannhülse mit einer Spreizfeder, Fig. 3 den teilweisen
Längsschnitt einer doppelten Spannhülse zur Verbindung von Wellen oder dgl.
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mit einstückig ausgeführten Abschnitten und Fig. 4 den teilweisen
Längsschnitt einer anderen Ausführung einer doppelten Spannhülse.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Spannhülse besteht im wesentlichen
aus einem äußeren, ringförmigen Spannelement 1, einem in Abschnitte aufgeteilten
inne ren Spannelement 2 und einem Spannring 4. Die Bohrung des äußeren 1 und der
Mantel des inneren 2 Spannelementes bzw. die Außenfläche der Abschnitte sind mit
axial nebeneinander liegenden, konischen Teilabschnitten versehen, so daß sich ein
Sägezahnprofil ergibt. Die axial verlaufenden Abschnitte liegen mit ihren Seitenflächen
aneinander und ergänzen sich zu einem Ring.
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Dabei wird ein axial verlaufender Schlitz zwischen zwei benachbarten
Abschnitten freigelassen, in den eine Feder 3 eingesetzt ist, die eine spreizende
Wirkung hat, die Abschnitte an die konische Fläche des äußeren Spannelementes 1
preßt und somit deren Herausfallen verhindert.
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Der Spannring 4 ist mit Schrauben 5 versehen, mit denen eine axiale
Verschiebung des äußeren Spannelements 1 gegenüber dem inneren 2 Spannelement bzw.
den Abschnitten erfolgt. Die Bohrung des Spannringes 4 ist mit dem gleichen Sägezahnprofil
versehen wie das äußere Spannelement 1, so daß er in axialer Richtung formschlüssig
festgelegt ist. Beim Anziehen der Schrauben 5 gleitet das äußere Spannelement auf
den konischen Teilabschnitten der Abschnitte des inneren Spannelementes 2, wodurch
eine Vergrößerung der Wandstärke der gesamten Spannhülse bewirkt wird und beispielsweise
eine auf der Mantelfläche des äußeres Spannelementes 1 angeordnetes, nicht dargestelltes
Maschinenteil auf der Mantelfläche einer nichtdargestellten Welle befestigt wird.
Zur leichteren Handhabung ist das äußere Spannelement 1 mit einem axial verlaufenden
Schlitz versehen.
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Die in Fig. 3 dargestellte doppelte Spannhülse dient zur achsgleichen
Verbindung von z. B. zwei Wellen. Sie ist aus zwei einzelnen Spannhülsen koaxial
spiegelbildlich kombiniert und besteht im wesentlichen aus zwei äußeren Spannelementen
6, 7, zwei in axial verlaufende Abschnitte aufgeteilte, innere Spannelemente und
zwei Spannringe 8, 9 mit Schrauben 10, 11. Die einzelnen Spannhülsen sind im Prinzip
wie die weiter oben beschriebene, einfache Spannhülse in Fig. 1, 2 aufgebaut und
werden ebenso gehandhabt.
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Einige der axial verlaufenden Abschnitte beider einfachen Spannhülsen
sind einstückig ausgeführt und erstrecken sich in axialer Richtung über die gesamte
Länge der doppelten Spannhülse.
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Das Verbindungsglied 12 wird durch ein spiralförmig gebogenes, radial
nach außen vorspringendes Mittelstück gebildet. Mehrere dieser dargestellten einstückigen
Abschnitte sind am Umfang der Spannhülse verteilt. Dadurch ist eine geringfügige,
federnde Beweglichkeit in allen Richtungen gegeben.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten, doppelten Spannhülse sind im Gegensatz
zu den bisher beschriebenen Beispielen die beiden äußeren Spannelemente 20, 21 in
axial verlaufende Abschnitte aufgeteilt, wovon einige wie beschrieben sich einstückig
über beide einfache Spannhülsen erstrecken und über ein gebogenes Verbindungsglied
22 verfügen. Auf der Mantelfläche der Abschnitte sind beiderseits Hülsen 15, 16
angeordnet, die eine Verbindung zwischen den Schrauben 18, 19 und radial gerichteten
Abschnitten 17 der Verbindungsglieder 22 darstellen.
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Die durch die Schrauben 18, 19 erzeugte axiale Spannkraft verschiebt
über die Hülsen 15. 16 die axial verlaufenden Abschnitte gegenüber den inneren Spannelementen
13, 14.
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Die dargestellten Ausführungen sind nur Beispiele der erfindungsgemäßen
Spannhülse. Insbesondere die konstruktive Gestaltung der konischen Flächen, deren
Aufteilung in Teilflächen und die Form der Mantel- und Bohrungsfläche als Kontaktfläche
für verschiedene Teile kann in verschiedener Art variert werden. Weiterhin kann
das axiale Verspannen auch durch zentrale Muttern oder hydraulisch erfolgen.