DE4211365C1 - Clamping set for releasable shaft and hub coupling - uses standard nut with blind chamber in centre of front side - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannsatz zur lösbaren Klemmverbindung zwischen Welle und Nabe, bestehend aus zwei offenen konischen Ringen, die zum Spannen und Lösen der Klemmverbindung durch eine Mutter gegeneinander ver­ schoben werden.

Die Vorteile kraftschlüssiger Welle-Nabe-Verbindun­ gen nutzend, sind inzwischen viele verschiedene Aus­ führungen von Spannsätzen bekannt geworden, die in der Mehrzahl aus zwischen Welle und Nabe angeordneten konischen Ringen bestehen, welche zur Herstellung von Kraftschluß mittels am Umfang angeordneten Schrauben gegeneinander verspannt und zum Lösen durch Abdrück­ schrauben zurückgeholt werden.

Auch sind bereits solche Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen die konischen Ringe zum Spannen durch eine zentral angeordnete Mutter gegeneinander verschoben werden. Da aber die Konen dieser Ringe wegen selbsttätiger Lösbarkeit nicht selbsthemmend sind, ist das übertrag­ bare Drehmoment entsprechend niedrig, wie auch eine Mutternsicherung unbedingt erforderlich ist.

Die Firma Bikon-Technik GmbH in Grevenbroich stellt auf ihrem Informationsblatt aus dem Jahre 1989 eine Spannbuchse vor, die aus zwei konischen Buchsen besteht, wobei die eine Buchse an ihrem freien Ende ein Rechtsgewinde, die andere ein Links­ gewinde trägt, um dann von einer gemeinsamen Mutter mit Rechts-Links-Gewinde zum Spannen und Lösen gegen­ einander verschoben zu werden.

Die Konen liegen bei dieser Ausführung mit dem Verhältnis 1:12 im selbsthemmenden Bereich, so daß ein höheres übertragbares Drehmoment erreicht werden könnte und eine Mutternsicherung entfällt.

Diese Spannbuchse hat den Nachteil, daß sie mit einer teueren und sehr breiten, mit Rechts-Links- Gewinde versehenen Mutter ausgerüstet ist, die keiner genormten Ausführung entspricht.

Ein weiterer gravierender Nachteil besteht darin, daß sich bei stärkerem Anziehen der Mutter die äußere konische Buchse nebst Gewinde sosehr aufweitet, daß sich die Gewinde von Buchse und Mutter derart stark verklemmen, daß sich das übertragbare Drehmoment merklich reduziert.

Die Patentschrift DE 34 44 608 C2 zeigt einen Spann­ satz zur Welle-Nabe-Verbindung, bei welcher zur Ver­ besserung der Haftkraft die konischen Hülsen am Umfang mit einer Anzahl von Schlitzen versehen sind.

Der in Fig. 1 der obigen Patentschrift dargestell­ te Spannsatz wird von einer nicht genormten Mutter betätigt, die einen angedrehten Bund nebst Fase besitzt und mit einer entsprechend geformten und mehrfach geschlitz­ ten Hülse durch axialen Druck vereinigt ist.

Mit ihrer gegenüber einer Normmutter breiteren und somit teueren Ausführung besitzt sie ein größeres Massenträgheitsmoment, bietet wegen der fehlenden Kammer keinen sicheren Schutz vor Beschädigung und Verschmut­ zung und besitzt kein Reservoir für Öl oder Fett.

Die Firma WMH Herion GmbH in Pfaffenhofen/Ilm zeigt in ihrem Katalog Nr. 90 einen WMH Trantorque-Spannsatz, der aus einer mehrfach geschlitzten und an einem Ende mit Gewinde versehenen Innenbuchse 1 und aus einer stark von der Normmutter abweichenden, mit nach unten offenen Kammer versehenen Mutter 3 besteht, in welche die aus drei Einzelteilen gebildete Außenhülse 2 kuppelnd eingelegt ist.

Die Nachteile dieses Spannsatzes liegen in der großen Baulänge und teuren Ausführung der Mutter, der aufwendigen Montage der aus vielen Einzelsegmenten bestehenden Buchsen, sowie im Fehlen eines Anschlags an der Mutter zur Abstützung des zu spannenden Naben­ körpers.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, den am Anfang beschriebenen Spannsatz gemäß den Merk­ malen der Patentansprüche derart zu verbessern, um einen preiswerten, leicht lösbaren Spannsatz zu schaf­ fen, der bei einfachster Handhabung funktionssicher ist, hohe Drehmomente überträgt, ein kleines Massen­ trägheitsmoment besitzt, den Nabenkörper während des Spannvorgangs abstützt und keine Mutternsicherung benötigt.

Dieses wird dadurch erreicht, daß als Mutter eine Mutter in der Form einer Normmutter verwendet wird, in deren Stirnseite etwa mittig eine sackförmige Kammer mit Hinterschnitt eingebracht ist, in die der in der Nabe ruhende koni­ sche Ring, welcher an seinem freien Ende einen Hals mit Bund besitzt, nach axialem Druck federnd ein­ rastet.

Ferner wird es dadurch erreicht, daß der auf der Welle ruhende Ring an der gewindefreien Seite wahl­ weise einen Bund besitzt, an welchem sich beim Anzie­ hen des Spannsatzes die Nabe zur genauen axialen Fixierung abstützt.

Außerdem wird dieses dadurch erreicht, daß der Spannsatz aus einer Spannhülse gemäß DIN 5415 besteht, deren konischer Ring ein Maschinenelement mit koni­ scher Bohrung, z. B. einen konischen Wälzlager-Innen­ ring trägt, welcher an der stärkeren Seite die gleiche sackförmige Kammer mit Hinterschnitt erhält, wie sie die Normmutter besitzt, so daß Wälzlager-Innenring mit Normmutter mittels eines Spreizrings, der an beiden Enden einen Hals mit Bund aufweist, nach axia­ lem Druck gekuppelt werden.

Letztlich wird dieses dadurch erreicht, daß die Welle konisch ist und z. B. einen Wälzlager-Innenring mit Kammer nebst Hinterschnitt trägt, dazu an ihrem freien Ende ein Gewinde besitzt zur Aufnahme der Norm­ mutter mit Kammer und Hinterschnitt, so daß Wälzlager-Innenring und Normmutter mittels Spreizring nach axialem Druck miteinander gekuppelt werden.

Als Muttern werden für den erfindungsgemäßen Spann­ satz die in ihrer Funktion und in ihren Herstellkos­ ten optimierten Normmuttern z. B. gemäß DIN 439, 936, 981, 1804 u. andere verwendet, in welche stirnseitig und etwa mittig sackförmige Kammern mit Hinterschnitt eingebracht sind.

Durch die Verwendung von Normmuttern gemäß DIN 981 z. B. ist es möglich, als Basis-Element für die Spann­ sätze kostengünstig Spannhülsen gemäß DIN 5415 einzu­ setzen, wie sie lt. beigefügtem Auszug aus einem Wälz­ lager- Katalog der Firma SKF in großen Stückzahlen hergestellt und verwendet werden.

Ferner ergeben sich durch die Verwendung von Norm­ muttern mit eingebrachten Kammern nebst Hinterschnitt ein guter Anschlag zur Abstützung des zu klemmenden Nabenskörpers, ein niedriges Massenträgheitsmoment, ein sicherer Schutz gegen Beschädigung, Verschmutzung und Korrosion, die Bildung eines Reservoirs für Öl oder Fett, bei dem auch bei hohen Drehzahlen ein Aus­ treten des Fettes vermieden wird, so daß sich der Spannsatz auch nach längerer Betriebszeit problemlos lösen läßt.

Mit dem erfindungsgemäß ausgeführten Spannsatz und seinen Konen von 1:12 lassen sich sehr hohe Normal­ drücke erzeugen, wie sich der Spannsatz infolge der zwischen Normmutter und konischen Ringen erfolgten Kupplung auch wieder leicht öffnen läßt.

Eine Sicherung der Normmutter ist wegen der Verwen­ dung von selbsthemmenden Konen nicht erforderlich.

Der Spannsatz ist sowohl bei glatten Wellen, wie auch bei Vielkeil- u. Evolventen-Profilen verwendbar, Paßfedernuten werden überbrückt.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Querschnitt eines Spannsatzes zwischen Welle und Nabe eines Maschinenelementes.

Fig. 2 den Querschnitt eines weiteren Spannsatzes mit einer an einem Bund genau axial fixierten Nabe eines Maschinenelementes.

Fig. 3 einen aus einer Spannhülse gemäß DIN 5415 gebildeten Spannsatz mit integriertem Wälzlager.

Fig. 4 einen aus einer Spannhülse gemäß DIN 5415 gebildeten Spannsatz als Schrumpfscheibe mit inte­ grierter Ringfeder.

Fig. 5 eine Normmutter gemäß DIN 981 mit inte­ griertem Wälzlager als Spannsatz auf einer konischen Welle mit Gewindeteil.

Wird bei dem in Fig. 1 dargestelltem Spannsatz die Normmutter spannend bewegt, so verbleibt der auf der Welle 1 ruhende Ring 3 in seiner Position, während der Ring 4 mit der Nabe 2 auf dem Ring 3 soweit ver­ schoben wird, bis der gewünschte Reibschluß zwischen Welle 1 und Nabe 2 hergestellt ist.

Bei dieser Anordnung wird das größtmöglichst übertragbare Drehmoment erreicht, weil die von der Normmutter 7 erzeugte Axialkraft unmittelbar oberhalb des Gewindes von Ring 3 auf kleinstmöglichem Radius auf Ring 4 übertragen wird und sich Nabe 2 ungehindert verschieben kann.

Bei dem in Fig. 2 dargestelltem Spannsatz trägt der Ring 3 an seinem gewindelosen Ende einen Bund 15, an welchem sich beim Anziehen des Spannsatzes die Nabe 2 zur genauen axialen Fixierung abstützt, wodurch sich infolge vermehrter Konus-Reibung das übertrag­ bare Drehmoment reduziert.

Der in Fig. 3 dargestellte, aus einer Spannhülse gemäß DIN 5415 gebildete Spannsatz mit einem fest integriertem Wälzlager 10 ermöglicht z. B. die fein­ fühlige Einstellung des Wälzlager-Spieles, nachdem wie üblich zunächst zum "Setzen" die Normmutter 7 stark angezogen worden ist, um sie dann zur Feinein­ stellung des Lagerspiels wieder leicht zu lösen.

Der in Fig. 5 dargestellte Spannsatz aus Normmutter 7 mit integriertem Wälzlager 10 erfüllt die gleichen Funktionen, wie unter Fig. 3 beschrieben.

Der in Fig. 4 dargestellte, aus einer Spannhülse gemäß DIN 5415 gebildete Spannsatz als Schrumpf­ scheibe mit integrierter Ringfeder dient z. B. vorteil­ haft zur Klemmung einer Getriebe-Hohlwelle auf der massiven Welle einer Arbeitsmaschine, wobei höchst übertragbare Drehmomente erzielt werden, wenn alle Teile des Spannsatzes dauerhaft mit Gleitlack auf MoS₂- Basis beschichtet sind.

Claims (4)

1. Spannsatz zur lösbaren Klemmverbindung zwischen Welle und Nabe, bestehend aus zwei offenen konischen Ringen, die zum Spannen und Lösen der Klemmverbindung durch eine Mutter (7) gegeneinander verschoben werden, wobei der auf der Welle (1) ruhende Ring (3) an seinem frei­ en Ende mit Gewinde versehen ist und die Mutter (7) trägt, welche mit dem in der Nabe (2) ruhenden Ring (4) in axialer Richtung gekuppelt, aber drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Mutter (7) eine Mutter in der Form einer Norm­ mutter verwendet wird, in deren Stirnseite etwa mittig eine sackförmige Kammer (8) mit Hinterschnitt einge­ bracht ist, in die der in der Nabe (2) ruhende Ring (4), welcher an seinem freien Ende einen Hals (5) nebst Bund (6) besitzt, nach axialem Druck federnd einrastet.

2. Spannsatz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der auf der Welle (1) ruhende Ring (3) an der gewindefreien Seite wahlweise einen Bund (15) besitzt, an welchem sich beim Anziehen des Spannsatzes die Nabe (2) zur genauen axialen Fixierung abstützt.

3. Spannsatz gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einer Spannhülse gemäß DIN 5415 besteht, deren konischer Ring (3) ein Maschi­ nenelement mit konischer Bohrung, z. B. einen konischen Wälzlager-Innenring (10) trägt, welcher an seiner stärkeren Seite die gleiche sackförmige Kammer (8) mit Hinterschnitt erhält, wie sie die besitzt, so daß Wälzlager-Innenring (10) mit Normmutter (7) mittels eines Spreizrings (9), der beidseitig einen Hals (5) mit Bund (6) aufweist, nach axialem Druck miteinander gekuppelt werden.

4. Spannsatz gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) konisch ist und z. B. einen Wälzlager-Innenring (10) mit eingearbeiteter Kammer (8) nebst Hinterschnitt trägt, dazu an ihrem freien Ende ein Gewinde besitzt zur Aufnahme der Mutter (7) mit eingearbeiteter Kammer (8) nebst Hinter­ schnitt, so daß Wälzlager-Innenring (10) und Norm­ mutter (7) mittels Spreizring (9) nach axialem Druck miteinander gekuppelt werden.