DE3230686A1

DE3230686A1 - Spannsatz mit zylinderring

Info

Publication number: DE3230686A1
Application number: DE3230686A
Authority: DE
Inventors: Ralph 4048 Grevenbroich Müllenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-18
Filing date: 1982-08-18
Publication date: 1984-02-23
Also published as: IL69501A

Description

Die Er Γ i η d un g be ζ i c h t s .ich auf ei η on Spa j_; η s a t ζ
der dem Oberbegriff dos inf-nruchs 1 ?.unrundol i ocf-ndcn J-

Deretrtige Spannr.SLze sind Ln den vorschi c-dcnstcn Aus führung s f ormen bekannt, bc-ispi olswei se aus der
DE-OS 23 29 940, dem DE-GM 77 27 308 und der DE-I¹S 27 34 Die Spannsätzc können einfach, d.h. rn.it nur zwei radial übereinander nngoordnet.cn und axial gegeneinander vorspfiivibdren Konus ringe-n ausgebildet sein oder aber r.iehrf ach, indem mehrere Konusrinne radial ilb· vc i \.\ uC- -r o·";- r axial h.i nterc-i nanner oucjc-or dr.et sind und zur Wi rV.unrr gc bracht werden. Gr-pie i nr/.am ist allen Aus '"{''hru'ifr.s-Tr ■■?·. cr\,
daß der Sponnr.atz eine r-i iiho"i ti i ehe zylindrische Au 5er.-umfangsf 1 ächn, die ini t dcrr I.'f ^r,-:ng.·; Π .'!ehe dc.-r Aüsnobii-unc zus."i;nnienwirkt, sowie eine einheitliche TnnenuiririiügsflSche aufweist, die auf der Welle sitzt.

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BAD ORIÖINAL

Dor Spannsatz sitzt in dem Zwischenraum zwischen der Außonumfangsflache der Welle und der Umfangsflache der /uisnehmung. na das übertragene Drehmoment auf der Welle und .in der limf angsf 1 a'che der Ausnehmung natürlich das gleiche ist, sind wom-n des geringeren Radius die üinf an<i.<;k r*i Π ο auf" tier Wolle größer als an der Umfangs-JJüche der Ausnehnning. Kin Sp.mnsatz der in Rede stehenden 7\rt wird bei Ob.-r.^c".chrei t.ung des übertragbaren Drehmoments duher stets auf dor VCeI Ie durchrutschen, nicht .-j η der Ausnehmung. JIi η solches Durchrutschen ist natürlich im Noruia 1 bctri ob nicht geplant, kann aber bei kurzzeitig überhöhter Beanspruchung schon einmal vorkommen oder auch als Drehmomentbegrenzunysmittel sogar erwünscht Hf'in.

Wenn ein Spannsatz auf der Welle durchrutscht, gibt es slots Bcschiidi qunoon dor Oberfläche, sei es durch Riefen, sei es durch vorübergehendes Kaltverschweißen und nnsr-hl i oßr-ndes I.osroißon von Matcri albereichen. Die V.'gI lonober '"1 iichc wird hierdurch in jedem Fall in Mitleidenschaft gezogen, wenn nicht gar völlig zerstört. Sie bietet koine richtige Sitzfläche mehr für einen Spannsatz .

Es ist in einem solchen Fall notwendig, die Welle abzudrehen, was manchmal aus Bemessungsgründen überhaupt nicht möglich ist, oder eine neue Welle einzusetzen. Roidos ist, da die Welle im allgemeinen länger ist und noch weitere Eauelemente trägt, mit erheblichen Montagoarbeiton und Kosron für die Wiederherstellung und/oder Neuanfertigung verbunden.

Der Erfindung liegt, die /\ufgabe zugrunde, einen Spc"inn:~.it ζ der dein oLim beg r i ff dos /Anspruchs 1 entsprechenden Art so aurzuejer;! a I ! cn, daß eine dirartige Ger.'ihrduncj di-r Welle .iiii'.qcscnl os.son ist.

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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wiedergogebenen Merkmale gelöst.

Dor zusc'it zl i ehe Zylinderring fa'ngt nämlich einer Teil der radialen Spannkraft des Spannsatzes ab, so daß nicht dessen volle Radi al kraft auf die Uinf angsf .1 .'ich der Ausnehmung iib.-rf t .igen wild. Rei gl e i ch fest em 7ui/ug de?: Spannschrauben und somit ql e i clifesi pm Sitz des Spannsatzes auf der KnI Ie wird die radiale l-'lä'chenpressung am /lüß.-riuiiif ung des ZyIinderrinys und damit das dort übertraqbare Drehmoment nbcjesenkt lind dein auf der Welle übertragbaren Drehmoment angenähert. Durch geeignete Bemessung kann erreicht werden, daß der Kiderstand gegen Durchrutschen an der Übergangsstelle zwischen dem /ujßonumfnng des äußeren Zylinderrings und der ümfangsflache dor /iusnehiiumg geringer wird als an der Übergangsstelle zwischen dem Innenumfang des oder der Konusringe und dem Außen umfang der Kelle. Sollte in einem solchen Fall die Kelle i.-inmal durchrutschen, so erfolgt dies nicht zwischen Spannsatz und Viel Ie, sondorr zwischen äußerem Zylinderring und Ausnehmung. Sollte sie hier eine Schädigung ergeben, so muß lediglich der Spannsatz ausgewechselt und das äußere Bauteil, beispielsweise ein Zahnrad oder dergleichen in der Ausnehmung ausgedreht werden. Der Aufwand hierfür ist wesentlich geringer als die ganze Welle /.u erneuern.

Der Effekt des Zylinderrings kann noch gesteigert werden, wenn ihm ein Zinspruoh 2 entsprechendes Spiel erteilt wird, so daß, wonn durch Anziehr-n des Fpanr.satzes eine Anlage des ZyI i nderri ngs an der Ujnf angsfläche der Ausnehmung eintritt, dieser schon erhebliche Vorspannung aufweist b/.w. der Spannsatz sr hon recht ei h«'-bl i ch verspannt ist und entsprechend fest auf der Kelle sitzt.

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In dor Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargeste] It.

Fig. 1 bis 3 zeigen durch die Achse gehende Lüngsschni ti e clinch mit verschiedenartigen Spannsätzen auf ei ik-t WoI.Io fest <jol eqte Bauteile.

JVr in Fig. 1 ,ils flanxcs mit 10 bezeichnete Spanrj.sntz dient zum Festspannen eines Zahnrades 1 auf einer Kelle 2. Das Z.ihnr.id 1 stellt das äußere Bauteil dar und weist eine zylindrische Ausnehmung mit der Um- ^anqsf l.'iche 3 auf. Die Kelle 2 hat eine zylindrische Außenuinf angsf 1 .*5che 4. Der Durchmesser der Ausnehmung bzw. Umf angsf .1 ä'che 3 ist größer als der der Außenumfancjsf 1 "ehe 4, und in dem gebildeten Zwischenraum ist der Spann satz 10 angeordnet.

Der Spannsatz 10 besteht aus einem Dnppelkonusring 5 und zwei einigene^ Konusringen 11 und 12. Der Doppel korujsr ing 5 \%eist eine zylindrische Außenumf angsfla'che 6 auf. Die Tnnonunif angs^l Sehe des Doppelkonusrings 5 wird durch zwei Konusf 1 eichen 7,8 mit gleichern Konuäw.inkol gebildet. Die Scheitel der Konusflächen 7,8 sind so angeordnet, daß die größte Wandstärke des Doppolkonusrings 5 in der Mitte liegt.

Die Außenumfancisf ] ächen der Konusringe 11,12 sind durch Konusfl.Sehen 13,14 gebildet, die den gleichen Konur-winkel aufweisen wie die Konusflachen 7,8 und beim axialen /.nschieben gegen diese darauf zur Anlage körnen, bevor sich die einander zugewandten zur Achse senkrechten St- i rnf 1 .lehr ·η25 , 26 dor Konusrincje 11,12 berühren. Die I nmiiiiiiifanqs Π «ichon 15,16 der Konusringe 11,12 sind zylindrisch und liefen auf der Außonumfangsflache 4 der Welle 2 auf. Auch dio uiißoren Stirnflächen der Konusringe 11,12 vorlaufen im wesentlichen senkrecht zur Achse.

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Die radiale Frstreckung dor Konusringe 11,12 ist wesentlich größer als die des Doppelkonusrings 5, so daß Platz für nurrrhg^nysbuhrungen 17 in dem Konusring 11 und Cc-wi iicii-bohrungen 18 in dem Konusring 12 ist, die über den Umfang rt.-qc-l inii ßi g verteilt und einander so bentirhba j't :.nnd, daß juögi \ chst viele axiale Spannschrauben 20 <iuf eiern Toi 1 k rr-i s 19 Platz finden. Dabei verlaufen din Sj-.'innseh r.iuben 20 mit Abstand «jnnz innerhalb des Doppclkonusrings 5.

Die Spannschrauben 20 worden mit ihren Köpfen gemäß Fi g. 1 von links eingeschraubt. Beim /anziehen der Spannschrauben 20 werden die Konusringe 11,12 gegeneinander uc7.üfji;n, bis sie an den Konusflächen 7,8 des Doppelkonusrings 5 anliegen. Bei weiterem .Anziehen wird der Doppelkonusring radial aufgeweitet. Damit möglichst wenig an Kraft dor Spannschrauben 20 durch die Aufweitung des äußeren Doppe !.konus ri ngs 5 verlorengeht, ist dieser an einer Si el Ie in einer durch die Achse gehenden Ebene geschlitzt, weshalb in Fig. 1 dei: Querschnitt des Doppelkonusrings 5 nicht schraffiert ist.

Zu dem Spanncatz 10 gehört ein Zylinderring 30, dessen Innenumfangsf 1 eiche 32 bei unverspanntem Spannsatz auf der zylindrisehen /mßenumfangsflache 6 des Doppelkonusrings 5 aufliegt. Die zylindrische AuRenumfangsflache 31 des Zylinderrings 30 liegt jedenfalls nach Erreichen eines bosii rnmten Spunnungszustandes an der Umfangsfläche 3 der Ausnehmung an.

Der Zylinderring 30 ist ungeschlitzt und nimmt beim Verspannen des Spannsatzes 10 einen Teil von dessen radialer Spannkraft auf und wandelt sie in eine Ringspannung um. Die an der Außenurnfangsfläche 31 weitergeleiletc radiale Annjeßkraft ist um diesen Betrag geringer.

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Diiich iji'oi cjMot G Bcricssung dor radialen Dicke des Zylindfrrinys 30 bzw. durch eine derartige Bemo.'-.nung ncirior Außi:-nuni<\in>jr;f 1 Sehe 31, daß im unver- ;p,iiinlc;n Zust .md i'in Spiel zur IJmfangsf lache 3 der /.usnehmunci hr-rA oht und somit dor Zylinderring 30 erst um einen gi-wj sson BotiMci oedehnt worden muß, bis eine Anlage an dor U;:if ungsi I .'icho 3 urfolyt, kann erreicht worden, daß das übe· rlj-. :< >]·,. ι re Drehmoment an der Grenz- f Micha 3/31 gori ngc-r ist als an der Grenzfläche 15,16/4. Dor Spannr.atz 10 rutscht dann zuerst an der Grenzfläche 3/31 durch, so daß die Wolle 2 nicht beschädigt wird.

Ks ist darauf hinzuwoi SlTI , daß das maximale übertragbare Drohmomc-nt des r.p/inns:itzos 10 durch den Zylinderring 30 nur (ifinz UMVvi.-sojit J i ch br-ointr^cht igt wird. Die radiale J-¹I a'chcnpi c:.suni; an der Grenzfläche 15,16/4, die das maxiii.ale übcri ivinb.ire Drehrrn.;ment bestimmt, wird durch den 7-nzu'jsqrad dc-r Kj-.nnnschrauben 20 festgelegt. Das Vorh.indcnsi'in des Zy l i nderrinus 30 ändert hieran nichts. Er stellt lediglich einen Teil der radialen Oogonkraft. Es ist lediglich erforderlich, das an der Gronzflache 3/31 übertragbare Drehmoment durch entspreciionde Beinc-ssung des ZyI inderrings 30 um einen ganz geringen Botrag unter das an der Grenzfläche 15,16/4 übertragbare Djohmomcnt abzusenken, um die Gewähr zu haben, daß das Darrhrutpchon cn:Ron und nicht auf der V7elle erfolgt.

Gc-ihmR Fig. 2 isL der Zy] i nderring 30 einem anderen Spannsatz 40 /'ugoordiiot . Jiii-rbei ist der innere Konusring 41 a 1 κ Du]JDo] konusri ng ausgebildet und liegt mit so i nor zylindrischen Jnnenumf angsf ] ä'che auf der Welle auf, Er weist in dor Mitte oinon Steg 42 auf, der an der Innen· uiiifangsf .1 aVhc 32 dos ZyI indorrings 30 anliegt und eine Zentrierung dorsolbcn gi-g^nüber der Kelle 2 ergibt. Der innere Konusring 4 1 woist nach beiden Seiten nach außen

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BAD ORIGINAL

abfallende Konusf 1 c'ichen 43 jnit einem über dein Solbsthemmungsbereich liegenden Kcuuikw i nkol 34 auf. /uif don Konusf .1 a'chon 43 sitzen zu beiden Seiten des Sickles 4 2 .mittlere Konusri mje 44, die: -iuf dei~ TnTien.'u.· i i e gegen die Konusf 1 '!oben 43 anliegen und auf der Außenseite KonusfISc:]ion mit im Selbst.h. !"mungsbereich liecjendnn Konuswi iike] η 315 nu fwr· i son . V.s .siiid zwei äußere Konusrintje 45 vorqcsi.hcn, die mit ihren inneren Konusf 1 Cichc 46 mit den i'iußorun Komisf 1 Jlr.-hen des jr-v.-ei linen mitt.lo.1 Konusrincjs 4 4 /.us.iriini'nwiih-n und mit ihren Mußeren ZyI derf lachen <"m der Tnnenumf ai"jsf 1'!ehe 3?_ des ZyI i j-.dorrings 30 an!ionon. Die Spannschrauben 5' durchgreifen Durchganrjsbohrurujen 47 in den oojnäß Fig. 3 linken iiusseron Konusrinnen 45 und Dincliganqsbohren 48 im Steg ^ und greifen in Cicw.indebohruntjon 49 in den gemäß Fig. 2 rechten «'iußrren Konusrincjon 45 ein. Die senkrecht zur Achse gel ecK-non Sei ten f 1 eichen des Steves 42 bilden c'sxi Anschläoe 37 ί"ϋr die mittleren Konusringe 44.

Beim /-.nziehen der Sr.u.nnsch rauben 5¹ werden die Süßeren Konusringe 4 5 cjecjoneinanderüozogen und nehmen dabei die mittleren Konusrinqc 4^ mit, bis sie an den Anschlägen 37 anliegen. Von da an erfolgt die Verspanr längs den Konusf lochen 4 6 mit dem im Selbsthemir.ungsbcreich liegenden Konuswinkel 35. Zum Losen des Spannsat 40 brauchen lediglich die Spannschrauben 5' gelöst zu we.iden. Wogen des über dem Solbsi.hemnrungsborei ch liege den KonuswinkolF 34 lockern sich die mittleren Konusrinne 44 sogleich, ohne daß es Abd riickschrnubon bedari

H.i nsi c'nt 1 i ch der Wirkung des z;:s."t zl i cli. >n ZvIi: rings 30 entsjjricht der C pan.-) sat ζ 40 dem Spannsatz 10 nach Fio. 1.

COPY BAD ORIGINAL

Der Zylinderring 30 kann auch einem Einfachspannsatz 50 zugeordnet werden, der in Fig. 3 dargestellt ist und einen nu^f der Welle auf si tzenden inneren Konusring 51 mit R.idi η 1. Ή .iiisch 52 und einen Konusring 53 mit zylindrischer, ,in di-r Tnn'-nuiiif angsf 1 äche 3 des Zylinderrings ,jnl i euender Außenu/nf angsf lache aufweist. Der Radi al f 1 ..Mi.-.ch 52 hat einen größeren .Außendurchmesser als die rnneMJififunnsi 1 ."-iche 3? des Zylinderrings 30, so daß beim Anziehen der Spannschrauben 20 keine Verlaaerunq dos Süßeren Bauteils 1 gegenüber der Felle 2 eintritt. Auch hier kann durch geeignete Bemessung des Zylinderrings 30 erreicht werden, daß ein etwaiges Durchrutschen an d"r Grenzfläche 3/31 und nicht auf der Welle vor sich geht.

Der Zylinderring 30 besteht aus .Stahl. Kenn er so bemessen ist, da* seine .Außenumfangsflache 31 zunächst Spiel zur t'mfari'isfl 'iche 3 der Ausnehmung aufweist und erst eine gewisse Dehnunq erzielt werden muß, bevor die Anlage erreicht ist, r-ir.priohlt es sich natürlich, eine Qualität mit entsprechend hoher Streckgrenze zu wählen.

Claims

Patentansprüche

1. ) Fi.üpnr.ntζ zum Vorbinden eines m'ne /vlinörisehe 7\i]£'.nohri-inq :\\\ <"wrn : -r mV-n "nf-..· ten Djutoils, insbc-S(JJiUOrC ο ine»' N.'-bc, inii. γ·ιή·."1 kci.-.xonti-i sch /u c1<t Auknch'nang anciforcinctcn , oine >:y] i nuri sehe Außen unfan asf 3 ?chc ciu fvvoi Sf.-nden ίηηιτπη BcUilc-il, i nsbcsoiiclf-re einc-;r Welle, mit ni rnlcsi oris ι i/icm irme-rc-n Kr.nusring mit einer zyl indrisch'.-n innonurnfc-ingsf 1 «ehe und einer als KonusflcJche ausnc-bi 1 noten 7·υ^οηιιΐΓ.Γ nngsf lache, die zur Anlage auf der zylindrischen AuRonun^angsf 1 *iche des inneren Bauteils bosH i'int ist, mit n.i ndertens ο in cm äußeren Konusring in.it ei nor zylindrischen Außonuin^angsf 1 sehe , die zum ZuF.^rüni'Tiwi rkon mit 6<?.c zyl inui i sr]>· η Vv; ^r,-i!n:sfläche der Ausnc-hinunn l)_t:.'-.t ii;ir:it i.^c;t, und einer als Konus· flache ausijebi 1 dot on inneren UmFangsf 1 'ichc , welche zum Zus.'t/icnenwi rkc-n mit der Konus Π.'κΊΐο dos .in nc ro η Konusrings bostinint ist und i rn ucsrTitl iclion den gloi'-hen Kon u pw ink el ^ufwnist, und in it axinlnn Sj.unnschr.iubon ,

BAD ORIGINAL

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mittels deren dor innere und der äußere Konusring axial gegeneinander veispannbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß di.-in Spannnut ζ (10, ΊΟ, 50) ein äußerer ZyI inderring (30) zugeordnet ist, der mit .<;■··inr^jr Tnnenuirifangsflache (32) außensei ti cj auf der zyl i ndri sehen Außenumfangsflache (6) des Sj.anns.it.zcs (10,40,50) aufliegt, ungeschlitzt ist und im' t sr-ϊ JRMiI ΛυΡ.ι-ΐηιπιΓ.ιηιΐ an ncr zylindrischen Umfangsflache (3) der /ui:-";i>"'li>:iuntj .inliV-gt.

2. Sji.iiins.ii ζ nach An.spi och 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ZyI i ndei r.i ng (30) so bt. rn>jr»sf;n ist, daß seine Außu-nuinrijuijHf 1 "ehe (31) bei beginnendem Verspannen des Spannsatzi>s (1Ο,ΊΟ,5Ο) noch c3or,irt Spiel gogonüber der Uinfangsfi;;<;hc (3) der Ausnc-hipung aufweist, daß bei Erreichen der Anlage äov AußenumTangsflache (31) des ZyI indorri ngs (30) an der ι'm-Tcingsf ] iche (3) der AusnohiTiung in dem Zylinderring (30) bereits eine Ringzugvoi'sn/tnnung hoj'rscht.

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