DE3626257C2 - - Google Patents
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- DE3626257C2 DE3626257C2 DE19863626257 DE3626257A DE3626257C2 DE 3626257 C2 DE3626257 C2 DE 3626257C2 DE 19863626257 DE19863626257 DE 19863626257 DE 3626257 A DE3626257 A DE 3626257A DE 3626257 C2 DE3626257 C2 DE 3626257C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
- F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
- F16D1/0852—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft
- F16D1/087—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft due to other loading elements in the hub or shaft
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum reibschlüssigen
Verbinden einer Nabe mit einer Welle,
wobei zwischen Nabe und Welle eine diese miteinander
verspannende Hülse mit einem in dieser formschlüssig angeordneten,
aufgetrennten zylindrischen Klemmring vorgesehen ist, in
deren gemeinsamen Trennfuge mindestens eine durch eine
Zugschraube betätigte Kegelhülse zum Spreizen von Hülse
und Klemmring angeordnet ist.
Die Vorteile kraftschlüssiger Nabe-Welle-Verbindungen
sind hinreichend bekannt, so daß inzwischen
viele verschiedenen Ausführungen von Spannvorrichtungen
entwickelt worden sind, die in der Mehrzahl aus zwischen
Nabe und Welle angeordneten, aufgetrennten konischen
Ringen bestehen, die zur Herstellung von Kraftschluß
mittels Schrauben gegeneinander verspannt werden.
Das DE-GM 78 15 808 zeigt eine solche Spannvorrichtung,
bestehend aus einer außen konischen, aufgeschnittenen
Spannhülse mit zylindrischer Bohrung, die
zur reibschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung von mit
konischer Bohrung versehenen Maschinenteilen dient.
Hierbei werden Nabe und Hülse mittels axial gerichteter
Schrauben gegeneinander verspannt.
Aus diesem Spannvorgang resultiert eine Verkleinerung
der Hülsenbohrung und damit die Entstehung eines Normaldrucks
an den Kontaktflächen von Welle und Hülse.
Die bei diesem Vorgang in der Spannhülse vorwiegend
auftretenden hohen Biegespannungen bewirken unerwünschte
Formänderungsarbeit und somit erhebliche Normaldruckverluste.
Um diese Verluste zu verringern und die Reibschlußbildung
zu verbessern, wird die Spannhülse mit am Umfang
placierten axialen Einschnitten versehen,
wie auch bei
konischen Werkzeug-Spannzangen seit vielen Jahren üblich.
Durch diese axialen Schlitze wird die radiale
Verformbarkeit der Spannhülse verbessert und die Normaldrücke
an den Kontaktflächen zwischen Welle und Spannhülse
zur besseren Reibschlußbildung bei gleichzeitiger
Verringerung der tragenden Flächen und somit unerwünschten
Erhöhung der spezifischen Flächenpressungen erhöht.
Ähnlich verhält es sich bei der Vorrichtung nach der
DE-OS 23 28 063, bei welcher die beiden Hülsen zwischen
ihrer Konusfläche und der Bodenfläche anstelle der Schlitze
Axialnuten mit in ihrer Längsrichtung annähernd gleichmäßiger
Wandstärke aufweisen und eine unerwünschte Erhöhung der
spezifischen Flächenpressung hervorrufen.
Eine weitere Vorrichtung der eingangs genannten Art
ist aus der DE-OS 22 11 790 bekannt.
Diese besteht aus einem äußeren Federring, einem inneren
Federring und zwei mit Keilflächen an den Federringen
wechselnden, im Radialschnitt konischen Spannringen, die
durch Spannschraubenbolzen verbunden sind.
Beide Ringe weisen, bis auf einen kurzen Gewindeteil in
dem einen, Durchgangsbohrungen auf, in denen die Spannschraubenbolzen
mit Spiel geführt sind und beide Federringe
unter Berücksichtigung des Werkstoffs von Welle
und Nabe materialmäßig so ausgelegt sind, daß sie sich
im Bereich der beiden Spannringe in die Welle und in die
Nabe mit Polygonecken unter elastischer Druckverformung
von Welle und Nabe formschlüssig eindrücken.
Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß
sich neben der Zonen der höchsten zulässigen spezifischen
Flächenpressung solche mit nur sehr geringer oder keiner
Flächenpressung befinden, wodurch die Bildung von Passungsrost
begünstigt und die Lösbarkeit der Vorrichtung
sehr erschwert wird.
Ähnlich verhält es sich bei der DE-PS 22 04 038,
bei welcher ein die Welle umschließender, ungeteilter
zylindrischer Nabensatz, auf dem ein doppelkonischer
Stauchring und zwei entsprechend konische Spannringe
angeordnet sind, die durch mehrere, gleichmäßig längs
eines Kreises mit Schraubenlöchern verteilt angeordnete
und axial gerichtete Spannschrauben spannbar sind.
Hierbei ergibt sich, daß die Anpressung längs des
Umfangs von Nabensatz und Welle periodisch mit der Verteilung
der Spannschrauben variiert und zu einem kombinierten
Reibungs- und Formschluß führt.
Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß
sich neben den Zonen der höchsten zulässigen spezifischen
Flächenpressung solche mit nur sehr geringer oder
keiner Flächenpressung befinden, wodurch die Bildung
von Passungsrost begünstigt und die Lösbarkeit erschwert
wird.
Die DE-PS 29 38 272 zeigt eine Spannvorrichtung
zur reibschlüssigen Befestigung einer Nabe auf einer
Welle, bei welcher zwischen Nabe und Welle formschlüssig
eine diese miteinander verspannende, aufgeschlitzte,
zweiteilige spreizfähige Hülse angeordnet ist, mit einer
zylindrischen Innenhülse und einer diese formschlüssig
umgebenden zylindrischen Außenhülse, in deren gemeinsamen
Trennfuge eine oder mehrere axiale konische
Bohrungen zur Aufnahme der durch Gewindemuttern betätigte
Spannstifte zum Spreizen von Innen- und Außenhülse
vorgesehen sind.
Bei dieser angesprochenen Spannvorrichtung fehlen
die einer unerwünschten Formänderungsarbeit entgegenwirkenden
Maßnahmen, wie auch solche zur Umformung
der bei der Spreizung der Hülse entstehenden Querkräfte
in radial gerichtete Normaldrücke.
Dieses Fehlen führt zu einem schlechten Wirkungsgrad
bei der Umsetzung der Schraubenkräfte in Klemmkräfte
und somit zu einer Einengung der bei eindwandfreiem
Kraftschluß zu überbrückenden Herstelltoleranzen
zwischen Nabe und Welle. Dieses wird auch indirekt
durch die Tatsache bestätigt, daß im Patentanspruch 3
vorgeschlagen wird, die speizfähige Hülse mit einer
Kerbverzahnung zu versehen.
Auch das Lösen dieser Spannvorrichtung durch Zurücktreiben
der Spannstifte erscheint sehr problematisch, da
hierbei die Gewinde sehr leicht beschädigt werden.
Die GB-PS 10 95 754 zeigt eine Spannvorrichtung
zur Nabe-Welle-Verbindung, bei welcher zwischen Nabe
und Welle ein aufgetrennter zylindrischer Klemmring
angeordnet ist, wobei in der gemeinsamen Trennfuge von Klemmring und Nabe zur Verdoppelung der Klemmkraft beiderseitig spiegelbildliche
konische Bohrungen zur Aufnahme
kegeliger Spreizelemente mit vorwiegend selbsthemmenden
Kegelwinkeln eingebracht sind.
Während die einen kegeligen Spreizelemente ein Mutterngewinde
aufweisen, haben die gegenüberliegenden glatte
Durchgangsbohrungen.
Um ein Herausfallen der mit Mutterngewinde versehenen
Spreizelemente beim Zusammenbau der Vorrichtung zu verhindern,
erhält die Nabe an dieser Seite einen Abschlußdeckel,
der auch als Anschlag beim Lösen der Vorrichtung
dient.
Zur Herstellung von Kraftschluß zwischen Nabe und Welle
werden die Spreizelemente paarweise von einer gemeinsamen
Zugschraube beaufschlagt, deren Kopf sich auf dem mit
glatter Durchgangsbohrung versehenen Spreizelement
abstützt.
Zum Lösen der Vorrichtung werden Schrauben, auf deren
Schaft ein Bund aufgeschoben und befestigt ist, um einige
Umdrehungen zurückgedreht. Hierbei stützt sich der Bund
an dem mit glatter Durchgangsbohrung versehenen Spreizelement
ab, drückt das mit Mutterngewinde versehene Spreizelement
aus seiner konischen Bohrung heraus und preßt es
nach weiteren Schraubenumdrehungen gegen den Abschlußdeckel,
wodurch das mit Durchgangsbohrung versehene Spreizelement
von dem Schraubenbund aus seiner konischen Bohrung gelöst
wird.
Auch wenn durch Anordnung einer Doppelreihe von
Spreizelementen mit flachen Kegelwinkeln ein gutes Übersetzungsverhältnis
bei der Umsetzung der Schraubenkräfte
erreicht wird, so bleibt doch der Wirkungsgrad schlecht,
weil jegliche Maßnahmen zur Vermeidung von unerwünschter
Formänderungsarbeit und zur Umwandlung der Querkräfte
in radial wirkende Normaldrücke fehlen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin,
eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art
dahingehend zu verbessern, daß bei einfacher und sicherer Handhabung ein bestmöglicher Wirkungsgrad
bei der Umsetzung der Schraubenkräfte in am
Umfang gleichmäßig verteilte Flächenpressung zwecks
Optimierung des Kraftschlusses zwischen Nabe und Welle
erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
das beiderseits der Kegelhülse achsparallel je eine
zylindrische oder konische, mit der Kegelhülse etwa
durchmessergleiche, deren Bohrung aber nicht schneidende,
Elastizitätsbohrungen angeordnet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung wird darin gesehen, daß
die Elastizitätsbohrung mit Durchgangs-
Halbgewinde und glatter Halbbohrung mit Anschlagfläche ausgeführt ist.
Weiter ist von Vorteil,
daß auf einer Welle jeweils zwei
gleiche Hülsen nebst ihren Klemmringen und Kegelhülsen spiegelbildlich axial
nebeneinander angeordnet sind und jedes sich gegenüberliegendes Kegelhülsenpaar
von einer gemeinsamen Schraube betätigt wird.
Mit der erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung
lassen sich bei Verwendung sehr flacher Kegelwinkel
von ≦ 5° und unter Benutzung hochfester Normschrauben
Klemmverbindungen mit sehr hohen Normaldrücken erzeugen,
die sich auch nach längerer Klemmdauer wieder
mühelos lösen lassen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl bei
glatten Wellen, wie auch bei Vielkeil- und Evolventenprofilen
u. dgl. anwendbar.
Die vorliegende Erfindung ist sowohl als Außen-
Spannvorrichtung wie auch als Zwischen-Spannvorrichtung
ausführbar. Sie wird in den Zeichnungen als Außen-
Spannvorrichtung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 die Ansicht der Außen-Spannvorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch diese Vorrichtung,
Fig. 3 die auftretenden Kräfte am ebenen Vorrichtungsprofil,
Fig. 4 den Querschnitt einer Klemmverbindung zwischen
einer Welle und einer Außenspann-Vorrichtung
mit angeflanschter Schwingungstilger-Riemenscheiben-
Kombination,
Fig. 5 den Querschnitt einer Klemmverbindung
zwischen einer Welle, zweier spiegelbildlich
auf dieser nebeneinander angeordneten Außen-
Spannvorrichtungen nebst zwischen diesen reibschlüssig
verspannter Scheibe und mit dieser
reibschlüssig verbundener, starkwandiger Trommel,
Fig. 6 die Ansicht einer Doppel-Spannvorrichtung
mit genutetem Klemmring,
Fig. 7 einen Querschnitt durch diese Doppel-Spannvorrichtung,
Fig. 8 die Rückansicht einer Außen-Spannvorrichtung
als Darstellungs-Modell für Normaldrücke F N
und Flächenpressung p.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung
besteht aus der Hülse 2, in welcher innen formschlüssig
ein zylindrischer, aufgeschnittener Klemmring 5
angeordnet ist.
In die Trennfuge zwischen Hülse 2 und Klemmring 5
sind achsparallele konische Bohrungen 6 eingebracht,
die beiderseits achsparallel je eine, im Durchmesser
mit 6 etwa gleichgroße, Elastizitätsbohrung 7 aufweisen.
Diese Elastizitätsbohrungen 7 sind wahlweise mit
Durchgangs-Halbgewinde 8 und glatter Halbbohrung mit
Anschlagfläche 9 versehbar, wodurch diese zum Lösen
der Klemmverbindung als Abdrückbohrungen dienen können.
In die konischen Bohrungen 6 sind Kegelhülsen 10
als Spreizelemente eingesetzt, die ein Mutterngewinde
besitzen.
Zur Betätigung der Kegelhülsen werden in deren
Mutterngewinde Zugschrauben 12 eingeschraubt, deren
Köpfe sich beim Anziehen über Scheiben 13 stirnseitig
an Hülse 2 und Klemmring 5 abstützen.
In der Fig. 3 sind die am ebenen Vorrichtungs-
Profil auftretenden Kräfte dargestellt, während die
Fig. 8 die am Innenumfang wirkenden Normaldrücke F N
und die Flächenpressung p zeigen.
Es bedeuten
F N
= Normaldruck
F
V
= Schrauben-Vorspannkraft
α
= Teilungswinkel
β
= Kegelwinkel des Spreizelementes
ρ
= Reibungswinkel (werkstoffabhängig)
W
1-4
= Resultierende aus W und W N
W
= Reibkraft
W
N
= Stützkraft
p
= spezifische Flächenpressung
Beim Anziehen der Schrauben 12 entstehen um die
Kegelhülsen 10 nach allen Seiten wirkende Kräfte, von
denen die radial gerichteten in dem projezierten Bereich
zwischen Klemmring 5 und Welle 1 direkt Normaldrücke F N
erzeugen.
Die quergerichteten Kräfte werden durch die sich nach
Einbringen der Elastizitätsbohrungen 7 bildenden Segmente
in radiale Normaldrücke
F N · · cos α
umgewandelt.
Durch diese Umwandlung wird unerwünschte Formänderungsarbeit
vermieden und die Gesamtklemmkraft der
Spannvorrichtung wesentlich erhöht.
Die in Fig. 4 in einem Querschnitt dargestellte
Klemmverbindung besteht aus der Welle 1, der Hülse 2
mit Klemmring 5, den zwischen Hülse 2 und Klemmring 5
eingebrachten konischen Bohrungen 6, in welchen sich
als Spreizelemente die mit Mutterngewinde versehenen
Kegelhülsen 10 befinden, die von den Zugschrauben 12,
welche sich über Scheibe 13, Drehschwingungstilger 14
und Riemenscheibe 17 auf der Stirnseite von Nabenkörper 2
und Klemmring 5 abstützen, betätigt werden.
Hierbei erfüllen die Zugschrauben 12 die kostensparende
Doppelfunktion, sowohl Reibschluß zwischen Klemmring 5
und Welle 1, wie auch zwischen Hülse 2 nebst Klemmring 5
und den Flanschen von Tilger 14 und Riemenscheibe 17
herzustellen.
Die in Fig. 5 in einem Querschnitt dargestellte
Klemmverbindung zwischen Welle 1 und Trommel 16 besteht
aus zwei gleichen, auf der Welle 1 spiegelbildlich
nebeneinander angeordneten Hülsen 2 mit ihren Klemmringen
5, zwischen denen sich eine Scheibe 3 befindet,
die an ihrem Umfang einen Klemmring 4 trägt, welcher
innerhalb der Trommel 16 formschlüssig angeordnet ist.
Die spiegelbildlich nebeneinanderliegenden, mit
Mutterngewinde versehenen Kegelhülsen 10 und die mit
glatter Durchgangsbohrung versehenen Kegelhülsen 11
werden von einer gemeinsamen Schraube 12 betätigt,
was laut Darstellung in Fig. 3 zur Verdoppelung der
Gesamtklemmkraft führt.
Die Schrauben 12 erfüllen zudem noch die kostensparende
Doppelfunktion, Reibschluß zwischen den Hülsen 2
nebst ihren Klemmringen 5 und der Scheibe 3 herzustellen.
Am Außenumfang von Scheibe 3 ist ein zylindrischer,
aufgetrennter Klemmring 4 formschlüssig angeordnet,
auf den seinerseits die Trommel 16 formschlüssig
aufgeschoben ist.
In die gemeinsame Berührungsfuge zwischen Scheibe 3
und Klemmring 4 sind konische Bohrungen 6 eingebracht,
in denen sich als Spreizelemente Kegelhülsen 10
befinden, die von den Schrauben 12, welche sich über
Scheiben 13 an der Scheibe 3 und dem Klemmring 4 abstützen,
betätigt werden.
Beiderseits der konischen Bohrungen 6 sind achsparallele
Elastizitätsbohrungen 7 angeordnet.
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Doppel-
Spannvorrichtung besteht aus der Hülse 2 mit dem in dieser
formschlüssig angeordneten, aufgetrennten, mit einer
Paßfedernut 19 versehenen Klemmring 5.
Zwischen deren gemeinsamen Trennfuge ist eine, mit
einem für die Aufnahme des Kopfes der Schraube 12
vorgesehenen zylindrischen Teil versehene, beiderseits
konische Bohrung 6 eingebracht, die beiderseits je eine
achsparallele Elastizitätsbohrung 7 besitzt, welche mit
Durchgangs-Halbgewinde 8 und Halbbohrung mit Anschlagfläche
9 für die Benutzung von Abdrückschrauben versehen
ist.
In die konischen Bohrungen 6 sind als Spreizelemente
mit Mutterngewinde versehene Kegelhülsen 10 und mit
glatter Durchgangsbohrung versehene Kegelhülsen 11 eingesetzt,
die von Zuschrauben 12, deren Köpfe sich auf den
Stirnseiten der Kegelhülsen 10 und 11 abstützen, betätigt
werden.
In die Hülse 2 sind zur Befestigung von weiteren
Maschinenteilen Radialbohrungen 18 sowie
Axialbohrungen 20 zum Gewichtsausgleich zu den Elastizitätsbohrungen
7 eingebracht.
Anstelle mit einer Paßfedernut versehen, kann der
Klemmring 5 sowohl eine glatte Bohrung besitzen, wie
auch Vielkeil- oder Evolventenprofil und dergleichen
aufweisen.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum reibschlüssigen Verbinden einer Nabe
mit einer Welle, bei welcher zwischen Nabe
und Welle eine diese miteinander verspannende Hülse
mit einem in dieser formschlüssig angeordneten, aufgetrennten
zylindrischen Klemmring vorgesehen ist, in deren gemeinsamen Trennfuge
mindestens eine durch eine Zugschraube betätigte
Kegelhülse zum Spreizen von Hülse und Klemmring
angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits
der Kegelhülsen (10; 11) achsparallel je eine zylindrische
oder konische, mit den Kegelhülsen (10; 11) etwa durchmessergleiche,
deren konische Bohrung (6) aber nicht schneidende,
Elastizitätsbohrung (7) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
die Elastizitätsbohrung (7) mit Durchgangs-
Halbgewinde (8) und glatter Halbbohrung mit Anschlagfläche (9)
ausgeführt ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Welle (1) jeweils zwei
gleiche Hülsen (2) nebst ihren Klemmringen (5) sowie ihren Kegelhülsen (10; 11)
spiegelbildlich axial nebeneinander angeordnet sind und
jedes sich gegenüberliegendes Kegelhülsenpaar (10; 11) von einer gemeinsamen
Schraube (12) betätigt wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863626257 DE3626257A1 (de) | 1986-08-02 | 1986-08-02 | Schrumpfnabe |
DE19873716138 DE3716138C1 (en) | 1986-08-02 | 1987-05-14 | Clamping device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863626257 DE3626257A1 (de) | 1986-08-02 | 1986-08-02 | Schrumpfnabe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3626257A1 DE3626257A1 (de) | 1988-02-11 |
DE3626257C2 true DE3626257C2 (de) | 1988-07-21 |
Family
ID=6306591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863626257 Granted DE3626257A1 (de) | 1986-08-02 | 1986-08-02 | Schrumpfnabe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3626257A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3930304A1 (de) * | 1989-09-11 | 1991-03-14 | Litton Precision Prod Int | Kupplungsnabe |
EP0759640B1 (de) * | 1995-08-17 | 2003-06-11 | Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik | Halbleiter-Übergitter-Oszillator und Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb |
DE102021127160A1 (de) | 2021-10-20 | 2023-04-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Distanzhülse |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE7815808U1 (de) * | 1978-09-21 | Feighofen, Hans, 5760 Arnsberg | Nachgiebige Spannhülse | |
GB1095754A (en) * | 1964-03-24 | 1967-12-20 | Ass Elect Ind | Improvements relating to the fastening of an encircling body to a shaft |
DE2204038C3 (de) * | 1972-01-28 | 1980-06-19 | Werner 4100 Duisburg Winckelhaus | Nabenbefestigung für eine Radscheibe auf einer Stahlwelle |
CH556485A (de) * | 1972-06-01 | 1974-11-29 | Flueck Ernst | Vorrichtung zur verbindung einer welle mit einem auf derselben angeordneten antriebselement. |
DE2938272C2 (de) * | 1979-09-21 | 1983-09-08 | Ernst 8908 Krumbach Spielvogel | Vorrichtung zum reibschlüssigen Befestigen einer Nabe auf einer Welle |
-
1986
- 1986-08-02 DE DE19863626257 patent/DE3626257A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3626257A1 (de) | 1988-02-11 |
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Legal Events
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