DE3518954C1

DE3518954C1 - Konusspannanordnung

Info

Publication number: DE3518954C1
Application number: DE3518954A
Authority: DE
Inventors: Ralph 4048 Grevenbroich Müllenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-25
Filing date: 1985-05-25
Publication date: 1986-04-30
Also published as: AU5471586A; CA1266986A; CN86103194A; IT8619862A1; US4702637A; IN167213B; IT8619862A0; IT1189084B; AU570586B2; ZA862266B; CN86103194B

Description

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

Derartige Konusspannanordnungen sind durch die DE-OS 23 29 940 und die DE-PS 12 94 751 bekannt. Bei der DE-OS 23 29 940 ist der Doppelkonusring Außenring und sitzen die einzelnen Konusringe innerhalb des Doppelkonusrings auf der Nabe; bei der DE-PS 94 751 sitzt der Doppelkonusring auf der Nabe und sind die einzelnen Konusringe Außenringe, die beim Verspannen eine Ringzugspannung erzeugen.

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65 In beiden Fällen jedoch ist der Doppelkonusspannsatz ganz auf der Nabe angeordnet. Der Reibungsschluß zwischen Nabe und Welle, der für das übertragbare Drehmoment maßgebend ist, wird ausschließlich durch die Zusammendrückung der Nabe mittels des Doppelkonusspannsatzes hervorgebracht.

Konusspannverbindungen der in Rede stehenden Art werden häufig bei schweren Antriebsverbindungen verwendet, wenn möglichst jede Schwächung der Welle durch Keilnuten und die damit einhergehenden lokalen Spannungserhöhungen durch Kerbwirkung vermieden werden sollen. Die Wellendurchmesser liegen meist bei mehreren hundert Millimetern. Die Nabe ist entsprechend bemessen, da sie ja die von der Welle aufgenommenen Kräfte auf das mit ihr verbundene Antriebsteil weiterleiten muß. Auf der anderen Seite darf die Nabe aber auch nicht zu dickwandig sein, da sonst zu viel von der Klemmkraft des Doppelkonusspannsatzes für die bloße Verformung der Nabe verlorengeht Die Nabenbemessung ist also kritisch, wobei in der Praxis das Leistungsvermögen der Nabe ziemlich ausgeschöpft wird. In der Nabe überlagern sich ja die durch den übertragenen Drehmoment zustande kommenden Scherkräfte mit den durch die erhebliche radiale Zusammendrükkung durch den Doppelkonusspannsatz erzeugten Druckkräften, wobei Vergleichsspannungen zustande kommen, die durchaus im Bereich der Fließgrenze des Materials liegen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konusspannanordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art zu schaffen, bei der die in der Nabe auftretenden Spannungen verringert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Die Verspannung erfolgt hierbei also durch den einen Konusring wie bisher auf der Nabe, durch den anderen Konusring aber im Unterschied zu den bekannten Ausführungsformen unmittelbar auf der Welle. Bei den bekannten Ausführungsformen ist der Doppelkonusspannsatz mit seinen beiden Konusringen außen auf der Nabe angeordnet und an der Übertragung von Drehmoment nicht beteiligt. Diese erfolgt vielmehr ausschließlich durch den Reibungsschluß am Innenumfang der Nabe. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform hingegen wird der an einem Ende unmittelbar mit der Welle verspannte Doppelkonusring an der Übertragung des Drehmoments beteiligt und leitet den entsprechenden Drehmomentanteil am Außenumfang der Nabe in diese ein, d. h. an einer Stelle mit größerem Radius und größerem Momentenarm, so daß zur Erzielung des gleichen übertragenen Gesamtdrehmoments die radiale Klemmkraft des auf die Nabe wirkenden Konusrings um einen entsprechenden Betrag verringert werden kann. Dadurch verringert sich auch die aus dem übertragenen Drehmoment und den radialen Klemmhälften resultierende und für den Beginn des Fließens maßgebliche Vergleichsspannung, d. h. die für das gleiche Drehmoment erforderliche Beanspruchung der Nabe.

Die Erfindung kann in zwei alternativen Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 2 und 3 verwirklicht werden. Bei der Ausführungsform nach Anspruch 2 ist der Doppelkonusring bezüglich den beiden einzelnen Konusringen innen angeordnet und sitzt in einem Ende unmittelbar auf der Welle. Bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 ist der Doppelkonusring gegenüber den einzelnen Konusringen der äußere Ring und sitzt einer der einzelnen Konusringe unmittelbar auf der

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Welle. Hier muß allerdings das Drehmoment zusätzlich gedeutete Schraube 29' ist natürlich in Wirklichkeit um

auch noch an den Konusflächen zwischen den einzelnen einen Schraubenabstand in Umfangsrichtung versetzt

Konusringen und dem Doppelkonusring übertragen vorgesehen,

werden. Der Konusring 40 verspannt den Doppelkonusring 20

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er- 5 auf dessen zylindrischen Bereich 22 unmittelbar auf der

findung dargestellt. Welle 1. Der Konusring 30 verspannt den Doppelkonus-

F i g. 1 und 2 zeigen Teillängsschnitte durch Konus- ring 20 zwischen sich und der Außenumfangsfläche 5

Spannanordnungen auf Wellenenden. der Nabe 2 und außerdem die Innenumfangsfläche 4 der

Bei der Konusspannanordnung 100 der F i g. 1 wird Nabe 2 auf der Welle 1. Es erfolgt also ein Reibungsauf der Welle 1 eine Nabe 2 drehfest verspannt. Als 10 Schluß an der Außenumfangsfläche 5 der Nabe 2, wo das »Welle« soll jedes Bauteil mit einer zylindrischen Au- in dem Bereich 22 von dem Doppelkonusring 20 aufgeßenumfangsfläche 3 verstanden sein, also z. B. auch ein nommene Drehmoment auf die Nabe 2 weitergeleitet Wellenzapfen, der Außenumfang eines Rohres u. dgl. wird, und ferner an der Innenumfangsfläche 4 der Nabe Als »Nabe« soll jegliches rohrförmiges Bauteil mit einer 2, wo durch deren Zusammendrückung Drehmoment zylindrischen Innenumfangsfläche 4 und einer zylindri- 15 übertragen werden kann.

sehen Außenumfangsfläche 5 verstanden sein, wobei die Bei der Konusspannanordnung 200 der F i g. 2 ist die »Wanddicke« noch eine gewisse radiale Verformung Funktion bei der Festlegung der Nabe 2 die gleiche wie zur Erzeugung des Reibungsschlusses auf der Welle 1 in Fig. 1. Der Unterschied besteht nur in der Ausbilerlaubt, d. h. die Wanddicke im allgemeinen klein im dung des Doppelkonusspannsatzes 110, bei welchem in Verhältnis zum Durchmesser ist. Die Nabe 2 kann z. B. 20 Fi g. 2 der Doppelkonusring 120 radial außerhalb der an einem Zahnrad oder einer Trommel vorgesehen, einzelnen Konusringe 130, 140 angeordnet ist und die aber auch durch das Ende einer Hohlwelle oder das Konusflächen 123, 124 zur inneren Umfangsfläche geausgebohrte Ende einer weiteren Welle gebildet sein. hören. Die Konusringe 130,140 weisen eine äußere Ko-

Die Festlegung der Nabe 2 auf der Welle 1 erfolgt nusfläche 127 bzw. 128 auf, die mit den Konusflächen

mittels eines Doppelkonusspannsatzes 10, der einen 25 123 bzw. 124 zusammenwirken, sowie jeweils eine inne-

Doppelkonusring 20 und zwei einzelne Konusringe 30, re zylindrische Umfangsfläche 105,122, die auf dem Au-

40 umfaßt. Der Doppelkonusring 20 weist eine gestufte ßenumfang 5 der Nabe 2 bzw. auf der Umfangsfläche 3

zylindrische Innenumfangsfläche auf, wobei der Bereich der Welle 1 sitzen. Der äußere Teil der Welle 1 ist in

21 mit dem größeren Durchmesser auf dem Außenum- dem Ausführungsbeispiel ein wenig abgesetzt, so daß

fang 5 der Nabe 2 anliegt, während der in F i g. 1 rechts 30 die Innenumfangsfläche 122 des Konusrings 140 einen

davon gelegene Bereich 22 mit dem kleineren Durch- etwas kleineren Durchmesser aufweist als die Innenum-

messer unmittelbar auf-dem Außenumfang 3 der Welle fangsfläche 4 der Nabe 2.

* anliegt. Die Außenumfangsfläche des Doppelkonus- Der Umfangssteg 125 des Doppelkonusrings 120

rings 20 umfaßt zwei Konusflächen 23, 24, die sich in steht in dem Ausführungsbeispiel zwischen den Konus-

t Achsrichtung nach außen verjüngen und zwischen de- 35 ringen 130,140 radial nach innen vor und wirkt in glei-

,' nen ein Umfangssteg 25 vorgesehen ist, der von den eher Weise mit den axialen Spannschrauben 29,29' zu-

Konusflächen 23, 24 radial auslädt. Auf den Konusflä- sammen wie der Umfangssteg 25 in F i g. 1.

chen 23, 24 sind die Konusringe 30, 40 mit ihren koni- Der Doppelkonusring 120 ist ungeschlitzt, damit er

sehen Innenumfangsflächen 27, 28 angeordnet, deren die notwendige Ringzugspannung erzeugen kann. Die

Konuswinkel dem der Konusflächen 23,24 entspricht. 40 Konusringe 130, 140 können an einer Stelle geschlitzt

Auf einem Teilkreis 26 sind über den Umfang verteilt sein, damit sie sich leicht zusammendrücken lassen, dicht bei dicht axiale Spannschrauben vorgesehen, mit- Wenn die Stirnseite der Nabe 2, wie in F i g. 2 bei 2' tels deren die Konusringe 30, 40 auf die Konusflächen gestrichelt angedeutet ist, bis zur Anlage an der Stirnsei-23,24 des Doppelkonusrings 20 heraufgezogen werden te des Konusrings 140 vorsteht und der Konusring 140 können der Doppelkonusring 20 radial zusammenge- 45 auf diese Weise gegen eine axiale Verlagerung gegendrückt wird und sich eine Festlegung auf der Welle 1 über der Nabe 2 und damit der Welle 1 blockiert ist, unter Reibungsschluß einstellt. Damit die bei dem An- bleibt beim Anziehen der Spannschrauben 29 der Koziehen der Spannschraube in den ungeschlitzten Konus- nusring 130 auf der Außenumfangsfläche der Welle 1 ringen 30, 40 auftretenden Ringzugspannungen mög- stehen und erfolgt ein Abgleiten nur an der Konusfläche liehst verlustarm in radiale Klemmkraft umgesetzt wer- 50 128 und beim Anziehen der Spannschrauben 29' an den den können, kann der Doppelkonusring 20 an einer Stel- Flächen 105 und 127, also an insgesamt drei statt sonst Ie längsgeschlitzt sein. vier Flächen, wodurch die Reibungsverluste verringert

In dem Ausführungsbeispiel ist eine Gruppe von und der Verspannungswirkungsgrad der Spannschrau-

Spannschrauben 29 vorgesehen, die Durchgangsboh- ben 29,29'verbessert sind.

rungen 41 in dem Konusring 40 von rechts durchgreifen, 55 Die Konusringe 30,40,120 dienen in dem dargestell-

mit ihrem Kopf an der rechten Seite des Konusrings 40 ten Ausführungsbeispiel nur zur Aufbringung der

anliegen und mit ihrem Gewindeteil in Gewindebohrun- Klemmkräfte. Es können diese Konusringe aber auch

gen des Umfangsstegs 25 eingreifen. Eine andere Grup- Funktionsteile sein oder mit solchen Funktionsteilen ih-

pe von Spannschrauben 29' durchgreift Durchgangs- rerseits verbunden sein, z. B. mit Zahnrädern, Seilschei-

bohrungen in dem Konusring 40 und dem Umfangssteg 60 ben od. dgl.

25 ebenfalls von rechts und greift mit ihrem Gewindeteil

in Gewindebohrungen 31 des Konusrings 30 ein. Auf Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

diese Weise können beide Konusringe 30,40 von rechts

angezogen werden. Liegen die Konuswinkel im Selbsthemmungsbereich, sind noch nicht dargestellte Ab- 65
drückschrauben vorgesehen, mit welchen die Konusrin-
»- ge 30,40 separat von dem Doppelkonusring 20 in Achsrichtung abgedrückt werden können. Die in F i g. 1 an-/

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Claims

Patentansprüche:

1. Konusspannanordnung zum Verbinden einer Nabe mit einer in der Nabe angeordneten Welle, mit einem auf dem Außenumfang der Nabe angeordneten Doppelkonusspannsatz, mittels dessen die Nabe radial zusammendrückbar und unter Reibungsschluß auf der Welle festlegbar ist, mit einem Doppelkonusring mit einer mit zwei koaxialen, axialen Abstand voneinander aufweisenden, einander entgegengesetzt angeordneten Konusflächen versehenen Umfangsfläche, wobei die größte Wandstärke des Doppelkonusrings axial gesehen im Innern des Doppelkonusrings liegt, mit zwei Konusringen, die jeweils eine als Konusfläche ausgebildete Umfangsfläche aufweisen, die mit einer der Konusflächen des Doppelkonusrings zusammenwirken, und

mit über den Umfang verteilten, in Bohrungen der Konusringe eingreifenden axialen Spannschrauben, mittels deren die Konusringe axial gegeneinander unter Abgleiten über die Konusflächen verspannbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Konusring (30,130) den Doppelkonusringspannsatz (10,110) auf der Nabe (2), der andere Konusring (40, 140) den Doppelkonusringspannsatz (10, 110) axial vor der Nabe (2) auf der Welle (1) verspannt.

2. Konusspannanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Konusflächen (23,24) versehene Umfangsfläche des Doppelkonusrings (20) die Außenfläche ist, daß die Konusringe (30, 40) zur Ausübung der für ausreichenden Reibungsschluß notwendigen Ringzugspannung bemessen sind und außen auf dem Doppelkonusring (20) angeordnet sind und daß die innere Umfangsfläche des Doppelkonusrings (20) gestuft zylindrisch ausgebildet ist und mit dem weiteren Teil (21) auf der Nabe (2), mit dem engeren Teil (22) auf der Welle (1) anliegt.

3. Konusspannanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Konusflächen (123, 124) versehene Umfangsfläche des Doppelkonusrings (120) die Innenfläche ist, daß der Doppelkonusring (120) zur Ausübung der für ausreichenden Reibungsschluß notwendigen Ringzugspannung bemessen ist und daß die Konusringe (130, 140) innen in dem Doppelkonusring (120) angeordnet sind und ihren Konusflächen (127, 128) gegenüberliegende zylindrische innere Umfangsflächen (105,122) unterschiedlichen Durchmessers aufweisen, mit denen der eine Konusring (130) auf der Nabe (2), der andere Konusring (140) auf der Welle (1) angeordnet ist.