DE4141818C2 - Vorrichtungen zum Klemmen und Spannen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Klemmen und Spannen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und Patentanspruch 4. Eine Vorrichtung ist durch die DE-A1 38 20 026 beschrieben.

Es kommt im Maschinenbau immer wieder vor, daß drehsymmetrische Teile lösbar miteinander verbunden werden müssen. Dazu werden häufig Klemm­ verbindungen verwendet, die auf der Basis von Reibschluß arbeiten. Hierbei wird mit Federkraft, Druckmitteleinwirkung oder durch einfache Schraubverbindungen eine Klemmkraft aufgebracht, die durch ihre Ein­ wirkung auf Reibflächen für eine drehfeste Verbindung der beiden Teile miteinander sorgt. Zum Aufrechterhalten der Verbindung und zum Sichern der Relativlage der beiden Teile sind teilweise sehr hohe Kräfte erforderlich. Dadurch scheiden einfache Klemmelemente aus bzw. die Anforderungen an die Klemmelemente werden so hoch geschraubt, daß teilweise unwirtschaftliche Verbindungselemente benutzt werden müssen.

Im Druckmaschinenbau ist es beispielsweise bekannt, im Getriebezug von Bogenrotationsdruckmaschinen Doppelzahnräder anzuordnen um Teil­ aggregate der Druckmaschine gegeneinander verschieben zu können. In einem solchen Doppelzahnrad ist ein Zahnradring auf einem Hauptzahnrad aufgesetzt und mit Hilfe von Klemmelementen dort festgespannt. Die Klemmelemente müssen dafür sorgen, daß auch unter höchster Beanspruchung die Relativlage zwischen Zahnradring und Hauptzahnrad eingehalten wird. Die Klemmverbindung wird als einfache Preßverbindung ausgeführt, wobei die Reibflächen zwischen Zahnradring und Hauptzahnrad zur Kraftübertragung dienen. Die Umfangskräfte werden durch ent­ sprechend hohe Normalkräfte aufgebracht. Hierzu sind starke Federn und entsprechend viele Klemmschrauben notwendig. Eine Verbesserung dieser Anordnung ist in der DE-A1 38 20 026 beschrieben. In dieser Vorrichtung zur kraftschlüssigen Kupplung eines Festzahnrades und eines Verstell­ zahnrades an einem Zylinder einer Wendeeinrichtung in einer Bogenrotationsdruckmaschine wird der Zahnradring mit dem Hauptzahnrad über eine Verbindung in der Art einer Lamellenkupplung geklemmt. Dabei sind am Hauptzahnrad stirnseitig Kupplungslamellen angebracht. Konzentrisch dazu sind auch am Zahnradring Kupplungslamellen ange­ bracht, die in die Zwischenräume der Kupplungslamellen am Hauptzahnrad eingreifen. Im Bereich der Überlappung wird ein Klemmring auf die Kupplungslamellen aufgesetzt und kann gegenüber dem Hauptzahnrad ver­ spannt werden. Dadurch werden die Kupplungslamellen miteinander verspannt und der Zahnradring wird reibschlüssig mit dem Hauptzahnrad verbunden.

Die gesamte Anordnung macht den Aufbau des Doppelzahnrades relativ kompliziert. Außerdem ist nicht immer sicherzustellen, daß die Reib­ kräfte am gesamten Umfang gleichmäßig verteilt sind. Außerdem ist die Konstruktion aufwendig durch die Vielzahl der Teile.

Eine Einrichtung zur Verformung eines Zahnrades ist aus der DE-C1 38 34 429 bekannt. Beschrieben ist dort ein Zahnrad, dessen Nabe durch Spannelemente zur Durchmesserveränderung verformbar ist. Eine Befestigung des Zahnrades ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.

Aus der US 2 460 510 ist ein Spannelement zum Klemmen und Spannen von Zahnrädern auf Wellen bekannt, das mittels axialer Krafteinleitung Spannkräfte zwischen Zahnrad und Welle erzeugt.

Gemäß US 2 326 866 ist eine Vorrichtung zum Klemmen und Spannen von Bauteilen bekannt, deren Spannelement mit einer ringförmig konischen Erhebung versehen ist.

Weiterhin ist aus der DE-AS 10 08 536 ein scheibenförmiges Radialspannelement mit Stütz- und Spannflächen bekannt. Eine Weiterbildung des Radialspannelementes ist aus der DE-AS 10 08 537 bekannt. Dieses Radialspannelement dient der verschiebbaren Lagerung eines Kegelrades auf einer Welle und besitzt in seinen radialen Mantellinien eine axiale Wölbung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Vorrichtungen nach dem Ober­ begriff von Patentanspruch 1 und Patentanspruch 4 so weiterzubilden, daß auf einfache Weise und mit erheblich verringerten Kräften eine sichere reibschlüssige Ver­ bindung in Wellen-Naben-Verbindungen und zwischen gegeneinander zu verdrehenden Elementen einer solchen Verbindung erreicht werden kann.

Die Lösungen dieser Aufgabe ergeben sich aus den Patentansprüchen 1 und 4.

Besonders vorteilhaft an den verwendeten Spannelementen ist, daß nicht nur eine Reibfläche in Achsrichtung, sondern auch wenigstens eine weitere radial zum Zahnrad vorhanden ist. Je nach Anordnung können auch zwei radial gerichtete Reibflächen vorgesehen sein, so daß eine zusätz­ liche Erhöhung der übertragbaren Drehmomente ermöglicht wird. Außerdem sind die Lösekräfte für derartige Spannelemente geringer als bei reinen Schraub- oder Federverbindungen. Die konische Anordnung des Spann­ elementes führt dazu, daß Unterschiede in den Klemmkräften am Umfang des Zahnrades ausgeglichen werden können. Montage und Demontage der Zahnräder bzw. Zahnradringe vereinfachen sich erheblich.

Die Vorrichtung ist direkt oder indirekt wirkend einsetzbar. Außerdem können wahlweise die radialen Spannflächen separat oder aber die radialen und axialen Spannflächen gemeinsam genutzt werden. Schließlich ist auch eine Kombination mit der Spannwirkung zur Verformung des Zahnradringes zur Korrektur von Fertigungsfehlern erreichbar.

Die Vorrichtung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher dar­ gestellt.

Im einzelnen sind gezeigt in

Fig. 1 ein Schnitt in Achsrichtung durch ein Doppelzahnrad, in

Fig. 2 ein Schnitt in Achsrichtung durch ein Zahnrad mit aufgesetztem Zahnradring, in

Fig. 3 ein Schnitt in Achsrichtung durch eine Zahnradbefestigung nach der Erfindung und in

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Spannelement.

In Fig. 1 ist gezeigt wie in einem Doppelzahnrad ein Hauptzahnrad 1 (Zahnradkörper) mit einem Zahnradring 2 verbunden werden kann. Dabei sitzt der Zahnrad­ ring 2 auf einem Bund 3 des Hauptzahnrades 1 auf. Die Klemmung des Zahnradringes 2 erfolgt durch Reibkräfte, die von einem Spannelement 4 aufgebracht werden. Das Spannelement 4 ist als in seiner Mitte mit einer ringförmigen Erhebung 5 konisch ausgeformte Ringscheibe aus­ gebildet, deren innerer und äußerer Rand sich als Ringe 4.1 und 4.2 darstellen. Es ist koaxial zum Hauptzahnrad 1 angeordnet. Es weist eine Reibfläche R1 an seinem inneren Umfang, eine weitere Reibfläche R2 an seinem äußeren Umfang und weitere Reibflächen R3 bzw. R4 an seiner einen Stirnseite auf. Im Bereich der ringförmigen Erhebung 5 des Konus greifen Spannschrauben 6 in das Spannelement 4 ein. Die Spannschrauben 6 sitzen im Hauptzahnrad 1. Die Einstellung der Spannkraft erfolgt also über die Vorspannung der Spannschrauben 6. Dabei wird das Spannelement 4 an der ringförmigen Erhebung 5 heruntergedrückt, so daß es sich nach innen bzw. außen auseinanderdrückt und dabei mit seinen Reibflächen R1 bzw. R2 bzw. R3 bzw. R4 zum Hauptzahnrad 1 bzw. zum Zahnradring 2 hin festgedrückt wird. Damit verkeilt sich das Spannelement 4 mit den Ringen 4.1 und 4.2 in den Spannflächen am Hauptzahnrad 1 und am Zahn­ radring 2. Bei manueller Spannung müssen die Spannschrauben 6 dem Bedarf entsprechend nachgespannt oder, zum Entriegeln des Zahnradringes 2, gelöst werden, wobei sich jeweils das Spannelement 4 entsprechend mit Durchmesservergrößerung oder -verkleinerung verformt.

Die Anordnung ist auch für automatische Spannung geeignet. Über Hilfs­ elemente kann auf die Spannschrauben am Hauptzahnrad eine Entriegelungs­ kraft ausgeübt werden. Zur Erzeugung der Gegenkraft ist z. B. je Spann­ schraube ein Federpaket vorgesehen. Die Klemmkraft des Federpaketes auf das Spannelement wird beim Entriegeln verringert und das Spannelement entlastet. Damit werden auch die Reibverbindungen am Außenring des Spannelementes entlastet und der Zahnradring kann gegenüber dem Haupt­ zahnrad verdreht werden. Die Anordnung von Federpaketen ist grund­ sätzlich vorteilhaft, um eine am Umfang gleichmäßigere Wirkung des Spannelements zu erreichen.

Die Anordnung trägt dazu bei, die Kräfte für die Bedienung klein zu halten, was für die Automatisierung von besonderer Bedeutung ist.

Eine solche Klemmverbindung ist auch für die Befestigung von Zahnrädern auf einem Zylinderzapfen denkbar. Hierbei können auch Spannelemente von beiden Seiten des Zahnrades vorgesehen werden. Mit einer Anordnung von einer entsprechenden Vielzahl von Spannschrauben am Umfang lassen sich Ungenauigkeiten bei der Fertigung von Zahnrädern beseitigen.

In Fig. 2 ist ein Zahnradring 7 auf einem Flansch 8 befestigt, der auf einer Welle 13 sitzt. Zwischen Flansch 8 und Zahnradring 7 sitzt seit­ lich auf einem Bund 9 koaxial zum Zahnrad ein Spannelement 10. Das Spannelement 10 besteht hier nur aus einem Ring 10.1 mit schräg ange­ stellter Ringscheibe. In den hochstehenden äußeren Umfang 10.2 greifen Spannschrauben 11 ein, die im Flansch 8 verankert sind. Die Befestigung in Umfangsrichtung wird von Halteschrauben 12 übernommen. Das Spann­ element 10 dient zum justieren des Zahnradringes 7 gegenüber der Welle 13. Das Spannelement 10 drückt beim Verstellen einer Spannschraube 11 mit seinem äußeren Umfang 10.2 mehr oder weniger gegen den inneren Umfang des Zahnradringes 7 und stützt sich mit dem Ring 10.1 innen und stirnseitig im Bund 9 ab. Zur Verbesserung der Einstellung kann der äußere Umfang 10.2 als in Achsrichtung ballige Ringfläche ausgebildet sein. Mit der Vorrichtung wäre auch gleichzeitiges Klemmen und Spannen möglich, wenn das Spannelement 10 wie in Fig. 1 als zweiseitige Ring­ scheibe ausgebildet wäre und am Zahnradring 7 in eine entsprechende Ausnehmung eingreifen würde.

In Fig. 3 sind zwei Varianten zur Zahnradbefestigung dargestellt. Das Zahnrad 14 sitzt mit seiner Nabe 15 auf einer Welle 16. Im Bereich der Nabe 15 sind zur Klemmung des Zahnrades 14 auf der Welle 16 und koaxial zur Welle 16 zwei Spannelemente 17, 18 vorgesehen. Das Spannelement 17 sitzt in einer Ausnehmung 19 am Rand der Wellenbohrung des Zahnrades 14. Es ist als konisch ausgeformte Ringscheibe mit je einem außen angesetzten Ring ausgebildet. Im Bereich der ringförmigen Erhebung 21 der Ringscheibe sind Spannschrauben 20 angeordnet und in der Nabe 15 verankert.

Das Spannelement 18 sitzt in einer ringförmigen Ausnehmung 22 zwischen Nabe 15 und dem Zahnradkörper des Zahnrades 14. Die Nabe läuft in einem breiten, relativ leicht verformbaren Fuß 23 aus. Das Spannelement 18 wird von Spannschrauben 30 gehalten.

Durch Anziehen der Spannschrauben 20, 30 wird so mit Hilfe der Spann­ elemente 17, 18 durch elastische Verformung das Zahnrad 14 entweder direkt oder indirekt über den Fuß 23 auf der Welle 16 geklemmt.

In Fig. 4 ist ein Spannelement 24 entsprechend den Spannelementen 4, 17, 18 der beschriebenen Ausführungsbeispiele in Draufsicht gezeigt. Es besteht aus einer konisch ausgeformten Ringscheibe 25, die in einer ringförmigen Erhebung 26 ausläuft. Im Querschnitt ergibt sich so die Form eines Daches, wie in Fig. 1 und 3 zu sehen ist. In Bereich der Erhebung 26 sind Bohrungen 27 angeordnet. Die Ringscheibe 25 wird begrenzt durch im Querschnitt rechteckige Ringe 28, 29. Durch Spannen mit Spannschrauben in den Bohrungen 27 wird das Spannelement 24 in Richtung der strichliert gezeigten Linien A, B elastisch verformt.

Zur Erleichterung der Verformung können wahlweise der äußere Ring 28 und/oder der innere Ring 29 des Spannelementes 24 in radialer Richtung mit Schlitzen versehen werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Klemmen und Spannen eines Zahnradringes auf einem Zahnradkörper einer Wellen-Naben-Verbindung, unter Verwendung mindestens eines Spannelementes mit einer ringförmigen, konisch ausgeformten Erhebung, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Zahnradkörper (1, 8) ein Zahnradring (2, 7) aufgesetzt ist, daß am Zahnradkörper (1, 8) parallel zur Welle (13) mindestens eine ringförmige, einer Teilumfangsfläche des Zahnradringes (2, 7) zugeordnete Ausnehmung angeordnet ist, in die ein formschlüssig lösbares Spannelement (4, 10) zwischen Zahnradkörper (1, 8) und Zahnradring (2, 7) eingesetzt ist, das bei axialer Krafteinleitung über seine Spannflächen (R1, R2, R3, R4) eine kraftschlüssige Verbindung von Zahnradkörper (1, 8) und Zahnradring (2, 7) erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnradring (2) auf dem Zahnradkörper (1) aufgeflanscht ein Doppelzahnrad bildet, wobei das Spannelement (4) am Zahnradkörper (1) formschlüssig lösbar angeordnet ist und mit seinen radialen (R1, R2) und axialen (R3, R4) Spannflächen in die ringförmige, den Zahnradring (2) erfassende, Ausnehmung eingreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnradring (7) mit dem Zahnradkörper (8) verbunden ist und das Spannelement (10) mit konischer Erhebung zwischen Zahnradkörper (8) und Zahnradring (7) eingesetzt ist, derart, daß das Spannelement (10) eine ballige Außenfläche am äußeren Umfang (10.2) aufweist, welche sich am inneren Umfang des Zahnradringes (7) abstützt.

4. Vorrichtung zum Klemmen und Spannen eines Zahnrades einer Wellen-Naben-Verbindung unter Verwendung mindestens eines Spannelementes mit einer ringförmigen, konisch ausgeformten Erhebung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahnrad (14) im Bereich seiner Nabe (15) einen biegsamen Fuß (23) bildend stirnseitig mindestens eine parallel zur Welle (16) angeordnete, ringförmige Ausnehmung (22) aufweist und in diese Ausnehmung (22) ein Spannelement (18) formschlüssig lösbar eingesetzt ist, welches bei axialer Krafteinleitung über seine Spannflächen eine kraftschlüssige Verbindung von Zahnrad (14) und Welle (16) erzeugt, indem das Spannelement (18) sich radial nach außen an der Nabe (15) und nach innen am Fuß (23) sowie axial an der Nabe (15) abstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur ringförmigen Ausnehmung (22) stirnseitig im Bereich der Bohrung des Zahnrades (14) mindestens eine ringförmige Ausnehmung (19) angeordnet ist, wobei in diese Ausnehmung (19) ein Spannelement (17) formschlüssig lösbar eingesetzt ist, so daß sich an der Welle (16) sowie der äußeren Umfangsfläche und der Stirnseite der Ausnehmung (19) abstützt.