DE3841499A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zur kraft­ schlüssigen Verbindung zweier mit ineinandersteckbaren Umfangs­ flächen versehener Bauteile, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Es sind Wellen-Naben-Verbindungen bekannt, bei denen in dem Ringraum zwischen der Nabenbohrung und der Welle mit Konus­ gleitflächen versehene Spannringe durch axiale Druckbeaufschla­ gung zur kräfteübertragenden Anlage an den Bauteilen gebracht werden. Sehr häufig erfolgt dies dadurch, daß jeweils ein Spann­ ring mit einer Außenkonusfläche und der andere mit einer Innen­ konusfläche versehen ist und die beiden Spannringe axial gegen­ einander gepreßt werden, so daß sich der eine Spannring aufweitet und an der Bohrung der Nabe anlegt, während der andere Spannring radial zusammengepreßt wird und am Außenumfang der Welle zur Anlage kommt. In diesem axial verspannten Zustand lassen sich dann Kräfte und Drehmomente von der Nabe auf die Welle und umgekehrt übertragen.

Diese bekannten Spannvorrichtungen erfordern jedoch eine relativ genaue konzentrische Anordnung der Welle in der Bohrung der Nabe und erlauben keine größeren, etwa durch Toleranzen von Bauteilen bedingten Exzentrizitäten.

Andere bekannte Vorrichtungen zur kraftschlüssigen Verbindung von mit ineinandersteckbaren Umfangsflächen versehenen Bautei­ len sind häufig nur in der Lage, Kräfte in einer Richtung, beispielsweise nur in axialer oder in radialer Umfangsrichtung zu übertragen und erlauben dabei auch nur einen Toleranzaus­ gleich in einer Richtung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht dagegen darin, eine Spannvorrichtung der im Oberbegriff des Patent­ anspruchs angegebenen Art zu schaffen, mit der eine kraftschlüs­ sige Verbindung zwischen zwei Bauteilen herzustellen ist, die zum einen Kräfte sowohl in axialer als auch in radialer oder Umfangsrichtung zu übertragen in der Lage ist und die darüber hinaus auch größere durch Bauteiltoleranzen bedingte Lagever­ änderungen zwischen den Bauteilen in axialer und radialer Rich­ tung ausgleichen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Erfindungsgemäß wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen dadurch erreicht, daß die beiden radial verstellbaren Spannringe durch axiale Druckbeaufschlagung von einem der Bauteile aus so gegen den mittleren ungeschlitzten, also radial nicht ver­ änderbaren Stützring gedrückt werden, daß sie an diesem gleitend gegen eine Umfangsfläche des anderen Bauteils zur Anlage kommen. Die Kräfteübertragung von dem einen zu dem anderen Bauteil erfolgt dann von dem die axiale Verspannung der Spannringe besorgenden Teil über die Stirnfläche der Spannringe und an­ schließend über deren an der Umfangsfläche des anderen Bauteils anliegenden Umfangsflächen. Dadurch können sich die Spannringe und der zwischen diesen angeordnete ungeschlitzte Stützring nicht nur axial, sondern auch konzentrisch zu der Umfangsfläche des anderen Bauteils ausrichten ohne gleichzeitig auch konzen­ trisch zu dem ersten Bauteil angeordnet sein zu müssen. Dies ermöglicht den Ausgleich von Bauteil-Toleranzen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung. Darüberhinaus sind auch Kräfte­ übertragungen nach beiden Seiten hin möglich.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Unteransprüche enthalten.

In der Zeichnung sind in den Fig. 1 und 2 zwei unterschied­ liche Ausführungsbeispiele in jeweils einem schematischen Längs­ schnitt durch eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein mit einer Bohrung 3 versehenes erstes Bauteil bezeichnet, das beispielsweise durch ein an einem Maschinengehäuse angeordnetes Befestigungsauge gebildet ist. An diesem ersten Bauteil 1 soll ein zweiten Bauteil mit einem Haltebolzen 2 so befestigt werden, daß eine Kräfteüber­ tragung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung zwischen den beiden Bauteilen möglich wird. Die Verbindung der beiden Bauteile soll dabei unabhängig von etwa auftretenden Exzentrizi­ täten zwischen der Mittelachse 11 des Haltebolzens 2 und der Mittelachse 12 der Bohrung 3 herstellbar sein. Neben solchen radialen Versetzungen sollen auch axiale Abweichungen von einer Sollage, die beide beispielsweise durch Summierung von Bauteil­ toleranzen entstehen können, bei der erfindungsgemäßen Spann­ vorrichtung ausgleichbar sein.

Mit 4 und 5 sind in der Fig. 1 zwei mit axialen Schlitzen versehene Spannringe bezeichnet, zwischen denen ein ungeschlitz­ ter Stützring 6 angeordnet ist. An den einander zugewandten Stirnseiten weisen die Spannringe 4, 5 und der Stützring 6 Konusgleitflächen 13 bis 16 auf. Bei dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Stützring 6 zwei einander ent­ gegengesetzt gerichtete Außenkonusgleitflächen 15 und 16, auf denen Innenkonusgleitflächen 13 und 14 der beiden Spannringe 4 und 5 bei einer Axialdruckbeaufschlagung der Spannringe radial nach außen gleiten können. Dabei werden die Spannringe bis zur kraftschlüssigen Anlage ihrer Außenumfangsflächen an der Zylinderwand der Bohrung 3 radial aufgeweitet.

Die Axialdruckbeaufschlagung der Spannringe 4, 5 erfolgt hier durch axiale Verspannung zwischen einem auf dem Haltebolzen 2 starr befestigten Stützbund 7, an dem sich die ebene Stirn­ fläche des Spannrings 5 abstützt, und einem Druckring 8, der von einer auf einem Gewinde 10 des Haltebolzens 2 verschraub­ baren Mutter 9 axial beaufschlagt werden kann und die ebene Stirnfläche des Spannrings 4 belastet. Wegen des gleitenden Anlagekontaktes der endseitigen Stirnflächen der Spannringe 4, 5 an dem Stützbund 7 bzw. dem Druckring 8 und an dem frei und mit ausreichendem Spiel gegenüber dem Haltebolzen 2 gehal­ tenen Stützring 6 können auch größere Abstandstoleranzen zwi­ schen den beiden Mittelachsen 11, 12 zugelassen werden, ohne daß dadurch eine Beeinträchtigung der Verbindung eintritt. Die Kraftübertragung erfolgt hier von dem Bauteil 1 über die kraftschlüssig an der Bohrung 3 anliegenden Außenzylinderflä­ chen der Spannringe 4, 5 auf diese und von diesen über die vertikal zu den Mittelachsen angeordneten stirnseitigen Kontakt­ flächen auf den Stützbund 7 bzw. den Druckring 8, wobei der Stützbund 7 direkt und starr und der Druckring 8 über die Mut­ ter 9 mit dem Haltebolzen 2 verbunden ist. Mit 17 ist noch eine der Montageerleichterung dienende Hülse bezeichnet, die als geschlossenes Rohr oder auch axial geschlitzt ausgeführt sein kann. Auf dieser Hülse 17 können die Spannringe 4 und 5 sowie der zwischen beiden angeordnete Stützring 6 aufgezogen sein, um während der Montage alle Teile unverlierbar und als Einheit leicht handhabbar zur Verfügung zu stellen. Der Außen­ durchmesser der Hülse 17 ist dann so ausgelegt, daß die Spann­ ringe 4 und 5 mit ihrem Innendurchmesser auf der Hülse mit leichter Passung gehalten sind. Die axiale Länge der Hülse 17 muß dabei geringer sein, als die axiale Länge der in Spannstel­ lung gehaltenen Anordnung aus den Spannringen 4, 5 und dem Stützring 6.

Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführung ist insofern eine Umkehrung vorhanden, als dort die Axialdruckbeaufschlagung der Spannringe 24, 25 nicht von dem Haltebolzen 22, sondern von dem ersten Bauteil 21 her erfolgt. Dabei werden die Spann­ ringe 24, 25 zwischen einem fest an dem Bauteil 21 angeordneten, radial nach innen stehenden Bund 27 und einem mittels einer Spannschraube 29 axial verstellbaren Druckflansch 28 so axial eingespannt, daß sie radial nach innen bis zur Anlage ihres Innenzylindermantels an der Umfangsfläche des Haltebolzens 22 zusammengepreßt werden. Der zwischen den beiden Spannringen 24, 25 angeordnete ungeschlitzte Stützring 26 weist hier einander entgegengesetzt gerichtete Innenkonusgleitflächen 35 und 36 auf, an denen die stirnseitigen Außenkonusgleitflächen 33, 34 der Spannrinqe 24, 25 radial nach innen gleiten können. Die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten und durch Durchgangsbohrungen 38 des Druckflansches 28 greifenden Spann­ schrauben 29 sind in an dem Bauteil 21 angeordneten Gewinde­ löchern 30 einschraubbar. Mit 37 ist wiederum eine Montage­ hülse angegeben, die über den Außenumfang der Spannringe 24, 25 geschoben wird und die aus den Spannringen 24, 25 und dem Stützring 26 bestehende Anordnung unverlierbar und besser hand­ habbar zusammenhält.

Auch hier ergibt sich, da die Spannringe 24, 25 lediglich konzen­ trisch zu dem Haltebolzen 22 angeordnet sein müssen, die Mög­ lichkeit, neben axialen Verstellungen auch größere Exzentrizi­ täten zwischen der Mittelachse 31 der Welle oder Achse 22 und der Mittelachse 31 der Nabenbohrung 23 zu lassen.

Es ist selbstverständlich, daß die Art der Druckbeaufschlagung der Spannringe auch anders als in der Zeichnung dargestellt aufgebracht werden kann. Wesentlich ist lediglich, daß die Druckbeaufschlagung jeweils von dem Bauteil aus erfolgt, an dem die Druckringe mit ihren Stirnflächen, nicht dagegen mit ihren Umfangsflächen zur Anlage kommen.

Die mit der erfindungsgemäßen Verbindung übertragbaren Kräfte werden im wesentlichen durch die an den zur Anlage kommenden Flächen durch Reibung übertragbaren Kräfte begrenzt. Durch Erhöhung der Vorspannung der Spannringe kann daher die Kräfte­ übertragung vergrößert werden.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die erfindungs­ gemäße Spannvorrichtung auch zur kraftschlüssigen Verbindung einer Nabe mit einer Welle oder Achse geeignet erscheint, wobei auch dann axiale und radiale, durch Bauteiltoleranzen verursach­ te Versetzungen ausgeglichen werden können.

Claims (4)

1. Spannvorrichtung zur kraftschlüssigen Verbindung zweier mit ineinandersteckbaren Umfangsflächen versehener Bauteile mit axial geschlitzten, stirnseitige Konusgleitflächen auf­ weisenden Spannringen, dadurch gekennzeichnet, daß ein unge­ schlitzter Stützring (6; 26) mit an seinen Stirnseiten ange­ ordneten, einander entgegengerichteten Konusgleitflächen (15, 16; 35; 36) derart axial zwischen zwei Spannringen (4, 5; 24, 25) mit an den dem Stützring zugewandten Stirn­ seiten angeordneten Konusgleitflächen (13, 14; 33, 34) gehal­ ten ist, daß bei einer axialen Druckbeaufschlagung von einem Bauteil (2; 21) her die Spannringe (4, 5; 24, 25) zur kraft­ schlüssigen Anlage an einer Umfangsfläche des anderen Bauteils (1; 22) radial verstellbar sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 zur kraftschlüssigen Ver­ bindung eines mit einer Bohrung versehenen ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, das ein in die Bohrung hinein­ greifendes bolzenartiges Element aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannringe (4, 5) mit stirnseitigen Innen­ konus-Gleitflächen (13, 14) und der Stützring (6) mit entspre­ chenden stirnseitigen Außenkonus-Gleitflächen (15, 16) ver­ sehen sind und daß die Spannringe (4, 5) durch Axialverspan­ nung zwischen mit dem bolzenartigen Element (2) verbundenen Teilen (7, 8, 9) zur kraftschlüssigen Anlage ihres zylindri­ schen Außenmantels an der Bohrung (13) des ersten Bauteils (1) aufweitbar sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 zur kraftschlüssigen Verbin­ dung eines mit einer Bohrung versehenen ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, das ein in die Bohrung hineingreifendes bolzenartiges Element aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannringe (24, 25) mit stirnseitigen Außenkonus-Gleit­ flächen (33, 34) und der Stützring (26) mit entsprechenden stirnseitigen Innenkonus-Gleitflächen (35, 36) versehen sind und daß die Spannringe (24, 25) durch Axialverspannung zwischen mit dem ersten Bauteil (1) verbundenen Teilen (27, 28, 29) zur kraftschlüssigen Anlage ihres zylindrischen Innenmantels an dem Außenmantel des bolzenartigen Elements (22) radial zusam­ menpreßbar sind.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Spannringe (4, 5; 24, 25) und den Stützring (6; 26) zu einer gemeinsam montier- und handhab­ baren Einheit zusammenhaltende rohrförmige Hülse (17; 37) vorge­ sehen ist, die an den nicht an dem anderen Bauteil (1; 22) zur kraftschlüssigen Anlge kommenden Umfangsflächen der Spann­ ringe (4, 5; 24, 25) gehalten ist.