DE3401837A1

DE3401837A1 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE3401837A1
Application number: DE3401837A
Authority: DE
Inventors: Detlef 4322 Sprockhövel Stüwe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1984-01-20
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE3401837C2

Description

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Detlef Stüwe, Alte Bergstraße 18, 4322 Sprockhövel

Spannvorrichtung

Die Erfindung richtet sich auf eine Spannvorrichtung zur Festlegung einer zylindrischen Bauteilnabe auf einer Welle.

Eine derartige Spannvorrichtung zählt durch den Prospekt der Firma Stüwe GmbH & Co. KG, Hattingen, Ausgabe 4.83 "Schrumpfscheiben Typ SD und HSD" zum Stand der Technik. Hierbei ist am verstärkten Ende des Druckrings ein Radialflansch vorgesehen, der in eine Ausdrehung des Spannrings eingreift. Im Radialflansch sind - auf dem Umfang zueinander versetzt - Durchgangsbohrungen und Gewindebohrungen vorgesehen. Die Durchgangsbohrungen werden von Spannschrauben durchsetzt, die in Gewindebohrungen des Spannrings eingedreht werden, den Spannring axial auf den Druckring ziehen, damit Spannring und Druckring radial gegeneinander verspannen und die Bauteilnabe auf der Welle festlegen. Spannring und Druckring können dadurch voneinander gelöst werden, daß in die Gewindebohrungen des Radialflansches Abdrückschrauben eingedreht werden, welche unter Abstützung am Radialflansch den Spannring vom Druckring herunterschieben. Die Spannschrauben bilden folglich bei dieser Bauart sowohl das Element, welches den Spannring mit dem Druckring verspannt als auch diese beiden Teile in der Spannposition lagesichert.

Darüber hinaus zählt es durch die US-PS 3,865,497 zum Stand der Technik, zwei Wellenenden in axialer Ausrichtung dadurch miteinander zu verbinden, daß ein eine konische Außenfläche aufweisender Druckring und ein eine daran ange-

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paßte konische Innenfläche aufweisender Spannring mittels eines hydraulischen Druckfluids axial relativ zueinander verschoben und dadurch radial gegeneinander verspannt werden. Das Druckfluid wird in einen Expansionsraum eingebracht, der einerseits aus einer Ausdrehung des Spannrings und andererseits aus dem verjüngten Ende des Druckrings sowie einer auf dieses verjüngte Ende aufgedrehten Mutter gebildet wird, welche in die Ausdrehung eingreift. Die Abdichtung des Expansionsraums nach außen wird durch einen Spezial-Dichtring bewirkt, der sowohl am Druckring als auch am Spannring anliegt. Dieser Spezial-Dichtring muß so ausgebildet sein, daß er bei der Axialverlagerung des Spannrings zum Druckring die dann eintretende radiale Vergrößerung des Expansionsraums mitmacht, um ein Austreten des Druckfluids aus dem Expansionsraum zu verhindern. Außerdem ist dieser Spezial-Dichtring bautypenabhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Vorspannung einer Bauteilnabe auf einer Welle zu ermöglichen, die auf Spezial-Dichtringe verzichtet und mit einfachen Dichtelementen, wie z.B. O-Ringen, auskommt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt dieser Ausgestaltung bildet die spaltfreie Abdichtung des. Expansionsraums durch zwei zueinander radial versetzte, jedoch gleichgerichtete Konusflächenpaare beiderseits des Expansionsraums. Da bei einer Beaufschlagung des Expansionsraums mit dem Druckfluid der Spannring zusammen mit dem mit ihm zwar starr, jedoch

lösbar verbundenen Hilfsspannring verlagert wird, ist trotz sich vergrößerndem Expansionsraum dennoch eine einwandfreie spaltfreie Abdichtung selbst bei Drücken von etwa 1.000 bar durch die sich gegeneinander pressenden Konusflächen von Druckring und Spannring einerseits sowie Radialflansch und Hilfsspannring andererseits gewährleistet. Auf diese Weise genügen einfache Dichtelemente, wie O-Ringe an den aneinander liegenden Konusflächen als ergänzende Dichtungsmaßnahmen. Spezialkqnstruktionen entfallen damit.

Der sich umfangsseitig des Radialflansches befindende Hilfsspannring ist vorzugsweise bei stirnseitiger Anlage mit dem Spannring durch Maschinenschrauben verbunden. Diese sind auf dem Umfang gleichmäßig zueinander versetzt angeordnet. In die aneinanderliegenden Flächen von Spannring und/oder Hilfsspannring können gegebenenfalls einfache Dichtelemente in Form von O-Ringen in entsprechende Nuten eingebettet sein.

Die Zuführung des Druckfluids zum Expansionsraum erfolgt zweckmäßig über Kanäle im Spannring, wobei die Anschlüsse für das Druckfluid umfangsseitig des Spannrings oder stirnseitig von diesem angeordnet sein können".

Die Fertigung und die Montage der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird erleichtert, wenn die Merkmale des Anspruchs 2 Verwendung finden. Zu diesem Zweck kann das verjüngte Ende des Druckrings mit einem Außengewinde versehen sein, auf das der Radialflansch bis zum Anschlag augedreht und gesichert wird. Dichtungselemente zwischen dem Radialflansch und dem verjüngten Ende des. Druckrings sorgen auch in diesem Bereich für eine ein-wandfreie Abdichtung des

Expansionsraums. Die Dichtungselemente, insbesondere O-Ringe, können in Nuten des Druckrings und/oder des Radialflansches eingebettet sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 3 gesehen. Der weitere, insbesondere einteilig mit dem Druckring verbundene,Radialflansch kann in diesem Fall der Lagerung von Sicherungsund Abdrückschrauben dienen, welche dann umfangsseitig zueinander versetzt vorgesehen sind. Die Sicherungsschrauben durchsetzen hierbei Durchgangsbohrungen im Radialflansch und fassen in Gewindebohrungen des Spannrings ein. Sie gewährleisten als mechanische Sicherungselemente die verspannte Position von Spannring und Druckring. Zum Lösen der Verspannung dienen Abdrückschrauben, welche in Gewindebohrungen des Radialflansches eingedreht werden und an der Radialfläche der Ausdrehung im Spannring zur Anlage kommen. Unter Abstützung am Radialflansch drücken dann diese Schrauben den Spannring vom Druckring herunter.

Der Bereich zwischen dem zusätzlichen Radialflansch und dem Spannring kann aber auch als Druckraum genutzt werden, der bei Einführung von Druckfluid dazu dient, auf hydraulischer Basis Spannring und Druckring wieder voneinander zu lösen. Es ist hierbei zweckmäßig, die Umfangsflache des Radialflansches entsprechend der Außenkonusflache des Druckrings, konisch zu gestalten und. mit einer Innenkonusfläche in der Ausdrehung des Spannrings zusammenwirken zu lassen, welche ihrerseits mit der Innenkonusflache des Spannrings gleichgerichtet ist. Zusätzliche einfache Dichtelemente in Form von O-Ringen können dann die umfangsflache des Radialflansches gegenüber der Innenfläche der Ausdrehung abdichten. Diese Dichtelemente können in Nuten des Radial-

flansches und/oder des Spannrings eingebettet sein.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 4. Diese Ausführungsform sieht von vornherein beiderseits des Radialflansches mit einem Druckfluid beaufschlagbare Räume vor, von denen einer zur Verspannung des Spannrings mit dem
Druckring bzw. des HilfsSpannrings mit dem Radialflansch
und der andere z.ur Aufhebung dieser Spannposition vorgesehen ist.

Die Spannposition wird in diesem Fall durch eine
Sicherungsmutter entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 gewährleistet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Spannvorrichtung zur Festlegung einer zylindrischen Bauteilnabe auf einer Welle im vertikalen Längsschnitt und

Figur 2 eine weitere Ausführungsform einer derartigen Spannvorrichtung, ebenfalls im vertikalen Längsschnitt.

In der Figur 1 ist mit 1 eine Welle bezeichnet, auf welcher die Nabe 2 beispielsweise eines Zahnrads befestigt werden soll. Zu diesem Zweck wird auf die zylindrische
Bauteilnabe 2 ein Druckring 3 mit einer Außenkonusflache aufgeschoben. Der Druckring 3 besitzt endseitig der Welle 1

einen Radialflansch 5 und am verjüngten Ende ein Außengewinde 6.

Auf den Druckring 3 wird ein Spannring 7 mit einer Innenkonusflache 8 geschoben, deren Konuswinkel innerhalb der elastischen Verformungsgrenz.en mit dem Konuswinkel der Außenkonusflache 4 des Druckrings 3 übereinstimmt. Ein einfacher Q-Ring 9 in einer Nute des Spannrings 7 dichtet zwischen der Außenkonusflache 4 und der Innenkonusflache 8.

Auf das Außengewinde 6 des Druckrings 3 wird ein Radialflansch 10 bis zum Anschlag aufgedreht. Ein O-Ring

11 dichtet zwischen dem Radialflansch 10 und dem Druckring 3. Der O-Ring liegt in einer Nute des Druckrings 3·

Ein Hilfsspannring 12 ist über den Radialflansch 10 geschoben und mit Hilfe von Spannschrauben 13 stirnseitig am Spannring 7 starr festgelegt/Die Spannschrauben 13 sind auf dem Umfang zueinander gleichmäßig versetzt angeordnet. Auch hier dichtet ein O-Ring 14 zwischen dem Hilfsspannring

12 und dem Spannring 7. Der O-Ring 14 liegt in einer stirnseitigen Nute des Hilfsspannrings 12.

Es ist aus der Figur 1 ferner erkennbar, daß der Radialflansch 10 mit einer Außenkonusflache 15 und der Hilfsspannring 12 mit einer daran angepaßten Innenkonusflache 16 versehen sind. Der Konuswinkel dieser Konusflachen 15, entspricht innerhalb der elastischen Verformungsgrenzen dem Konuswinkel der Konusflächen 8, 4 von Spannring 7 und Druckring 3. Ein O-Ring 17 dichtet zwischen den beiden KOn¹¹S-flachen 15, 16. Er liegt in einer Nute des Radialflansches

Zwischen dem Druckring 3₅ dem Spannring 7, dem Hilfsspannring 12 und dem Radialflansch 10 ist ein nach außen abgedichteter Expansionsraum_l8 ausgebildet, der über einen Kanal 19 im Spannring 7 mit einem Druckfluid, beispielsweise einem Drucköl, beaufschlagbar ist. Wird dieser Raum 18 beaufschlagt, werden Spannring 7 und Hilfsspannring 12 in Richtung auf den Radialflansch 5 des Druckrings 3 zu verlagert, so daß sich die Konusflächen 8, 16 des Spannrings 7 und des Hilfsspannrings 12 auf die Außenkonusflachen 4, 15 des Druckrings 3 und des Radialflansches 10 ziehen und auf diese Weise auch ohne die O-Ringe 9₃ 17 schon eine einwandfreie Abdichtung des Expansionsraums 18 selbst bei Drücken von etwa 1.000 bar sicherstellen.

Aus der Figur 1 ist darüber hinaus noch ersichtlich, daß zur Aufrechterhaltung der Spannposition Sicherungsschrauben 20 vorgesehen sind, welche Durchgangsbohrungen 21 im Radialflansch 5 des Druckrings 3 durchsetzen und in Gewindebohrungen 22 des Spannrings J eingedreht werden können. Auf dem Umfang des Druckrings 3 bzw. des Spannrings 7 sind mehrere solcher Sicherungsschrauben 20 gleichmäßig zueinander verteilt angeordnet. In der Zeichnung nicht näher veranschaulichte Abdrückschrauben können in Gewindebohrungen im Radialflansch 5 des Druckrings. 3 eingeschraubt werden. Die Stirnseiten dieser Abdrückschrauben gelangen dann an der Radialfläche 23 der Ausdrehung 24 zur Anlage, in welche der Radialflansch 5 eingreift.

Ist der Konuswinkel der Flächen 4, 8 bzw. 15, 16 so bemessen, daß er im Bereich der Selbsthemmung liegt, kann anstelle mit Abdrückschrauben die Spannposition auch hydraulisch aufgehoben werden. Zu diesem Zweck wird der Raum 25 zwischen dem Radialflansch 5 und dem Spannring 7

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als Abdrückraum ausgebildet und mit einem Anschluß für ein Druckfluid versehen. Zweckmäßig sind in diesem Fall - wie übrigens dargestellt - die Umfangsflache des Radialflansches 5 als Außenkonusfläche 26 und die Innenfläche der Asdrehung 24 als Innenkonusfläche 27 ausgebildet. Der Konuswinkel dieser Flächen 26, 27 entspricht innerhalb der elastischen Verformungsgrenzen dem Konuswinkel der Flächen 8, 4 zwischen Spannring 7 und Druckring 3 bzw. 16, 15 zwischen Hilfsspannring 12 und Radialflansch 10. Ein nicht näher dargestellter O-Ring zwischen dem Radialflansch 5 und dem Spannring 7 kann der zusätzlichen Abdichtung dienen.

Bei der Ausführungsform der Figur 2 ist die Welle wiederum mit 1 und die Bauteilnabe mit 2 bezeichnet. Die Spannvorrichtung zur Festlegung der Bauteilnabe 2 auf der Welle 1 besitzt nunmehr einen axial auf die Nabe 2 aufgeschobenen Druckring 28, welcher am verjüngten Ende ein Außengewinde 29 besitzt. Auf die konische Außenfläche 30 des Druckrings 28 ist ein Spannring 31 mit einer entsprechend angepaßten Innenkonusfläche 32 geschoben. Ein O-Ring 33 übernimmt die Abdichtung zwischen den beiden Flächen 30 und 32. Er liegt in einer Nute im Spannring 31.

Auf das Außengewinde 29 des Druckrings 28 ist ein Radialflansch 34 mit einem stutzenartigen Ansatz 35 bis zum Anschlag aufgedreht. Der Flanschstutzen 35 umschließt die Nabe 2. Ein O-Ring 36 dichtet zwischen dem Radialflansch 34 und dem Druckring 28. Er ist in eine Nute des Radialflansches 34 eingebettet.

Auf den Radialflansch 34 ist ein Hilfsspannring geschoben. Mit Hilfe von umfangsseitig gleichmäßig versetzten Spannschrauben 38 ist der Hilfsspannring 37 stirn-

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seitig starr mit dem Spannring 31 verbunden. Ein O-Ring dichtet zwischen Spannring 31 und Hilfsspannring 37. Er liegt in einer Nute im Hilfsspannring 37.

Es ist zu erkennen, daß der innenseitig stufenförmig abgesetzte Hilfsspannring 37 mit einer Innenkonusflache an der Außenkonusflache 4l des Radialflansches 34 und mit einer weiteren Innenkonusflache 42 an einer Außenkonusfläche 43 des stutzenartigen Ansatzes 35 liegt. Die Konusflächen 41, 43, 40, 42 des Radialflansches 34, des stutzenartigen Ansatzes 35 und des Hilfsspannrings 37 sind zu den Konusflächen 32, 30 von Spannring 31 und Druckring 28 gleichgerichtet. Die Konuswinkel sämtlicher Konusflächen 30, 32; 40, 41; 42, 43 entsprechen einander innerhalb der elasti- ; sehen Verformungsgrenzen. O-Ringe 44, 45 übernehmen die Abdichtung zwischen dem Radialflansch 34 und dem Hilfsspannring 37 bzw. zwischen dem stutzenartigen Ansatz 35 und dem Hilfsspannring 37·

Durch diese Ausbildung ist auf beiden Seiten des Radialflansches 34 je ein mit hydraulischem Druckfluid beaufschlagbarer Raum 46 bzw. 47 gebildet. Diese Räume 46, 47 sind durch Kanäle 48, 49 mit den Stirnseiten des Spannrings 31 bzw. des Hilfsspannrings 37 verbunden, wo auch die Druckfluidanschlüsse 50 liegen.

Bei Beaufschlagung des Expansionsraums 46 werden Spannring 31 und Hilfsspannring 37 gemeinsam nach rechts verlagert und damit die Innenkonusflachen 32, 40, 42 des Spannrings 31 und des Hilfsspannrings 37 gegen die Außenkonusflächen 30, 41, 43 des Druckrings 2-8, des Radialflansches 34 und des stutzenartigen Ansatzes 35 gezogen und

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auf diese Weise die Bauteilnabe 2 auf der Welle 1 festgelegt.

Zur Sicherung der Spannposition dient eine Sicherungsmutter 51 j welche auf ein Außengewinde 52 am verjüngten Ende des. stutzenartigen Ansatzes 35des Radialflansches 34 gedreht wird, bis sie zur Anlage am Hilfsspannring 37 gelangt .

Zum Lösen der Spannposition wird zunächst die Sicherungsmutter 51 abgedreht und dann der Druckraum 47 mit Druckfluid beaufschlagt, wobei sich Spannring 31 und Hilfsspannring 37 gemeinsam nach links bewegen und dadurch vom Druckring 28, Radialflansch 34 und Flanschstutzen 35 lösen.

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Leerseite -

Claims

P.A.T-E· N TA NW Ä.L TE DR.-ING. W. STUHLMANN - DIPL-ING. R. WILLERT :ten-nr. 9 463O BOCHUMi,18.01. 1984 XR/an Postschließfach 1O24BO Zeichen Bergstraße 159 Fernruf O234 / 519 87 Tetegr. Stuhlmannpatent Telex 825 361 swop d Patentansprüche:

1. Spannvorrichtung zur Festlegung einer zylindrischen Bauteilnabe auf einer Welle, welche einen die Nabe umschließenden Druckring mit einer Außenkonusfläche und einen Spannring mit einer an die Außenkonusfläche angepaßten Innenkonusfläche aufweist, welche in der Spannposition axial aufeinandergeschoben und radial gegeneinander verspannt sowie durch Schraubmittel in dieser Spannposition gesichert sind, dadurch gekennzeichnet, daß am verjüngten Ende (6j 29) des Druckrings (3; 28) ein 'Radialflansch (10; 34) und zwischen dem Radialflansch (10; 34) und dem Spannring (7; 31) ein mit einem hydraulischen Druckfluid beaufschlagbarer Ejcpansionsraum (18; 46) vorgesehen sind, wobei der Radialflansch (10; 34) eine mit einer Innenkonusfläche (16; 40) eines mit dem Spannring (7; 31) starr, jedoch löabar verbundenen HilfsSpannrings (12; 37) zusammenwirkende Außenkonusfläche (15; 41) aufweist und daß der Konuswinkel der Konusflächen (15, 16; 4l, 40) von Radialflansch (10; 34) und Hilfsspannring (12; 37) mit dem Konuswinkel der gleichgerichteten Konusflächen (4, 8; 30, 32) von Druckring (3; 28) und Spannring (7; 31) innerhalb der elastischen Verformungsgrenzen übereinstimmt und daß sowohl zwischen den Konusflächen (4, 8; 3O₃ 32) von Druckring (3; 28) und Spannring (7; 31) als auch zwischen den Konusflächen (15, 16; 41, 40) von Radialflansch (10; 34) und Hilfsspannring (12; 37) einfache Dichtelemente, wie z.B. 0-Ringe (9, 17, 33, 44) vorgesehen sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der .Radialflansch (10; 34) lösbar mit dem Druckring (3; 28) verbunden ist.

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3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende des Druckrings (3) ein weiterer Radialflansch (5) vorgesehen ist, der in eine Ausdrehung (24) des Spannrings (7) eingreift.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialflansch (34) mit einem an der Bauteilnabe (2) anliegenden, stutzenartigen Ansatz (35) versehen ist, der eine Außenkonusflache (43) aufweist, die mit einer weiteren Innenkonusflache (42) des Hilfsspannrings (37) zusammenwirkt und beide Konusflächen (43, 42) durch ein einfaches Dichtelement, wie z.B. ein O-Ring (45), gegeneinander abgedichtet sind.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das freie Ende des s tut z.enart igen Ansatzes (35) mit einem Außengewinde (52) für eine Sicherungsmutter (51) versehen ist.