DE4307043C1 - Konusspannanordnung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Konusspannanordnung
der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.
Eine derartige Konusspannanordnung ist aus der FR 13 61 776
und der US- 32 10 104 bekannt. Wenn hiermit größere
Drehmomente übertragen werden sollen, so ist zur Vermeidung
übermäßiger Flächenpressungen eine gewisse Länge der Nabe
erforderlich, die in vielen Fällen aus konstruktiven Gründen
nicht zur Verfügung steht.
Mit dem Ausdruck Nabe soll nicht nur eine eigentliche
Nabe, d. h. ein zylindrischer axialer Ansatz an einem Bau
teil, sondern auch die Verbindungshülse einer Wellenkupplung
und überhaupt jedes büchsenartige zylindrische Bauteil ver
standen werden, welches eine Welle umschließt und mit dieser
durch Klemmen verbunden werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bei einer
begrenzten Nabenlänge bei einer gattungsgemäßen Konusspann
anordnung übertragbare Drehmoment zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergege
bene Erfindung gelöst.
Der Büchsenteil untergreift die Nabe und wird durch den
auf dieser angeordneten Konusring mitverklemmt. Er leitet
durch seine drehfeste Verbindung mit dem Konusringteil das
Drehmoment in den Bereich des Konusbüchsenabschnitts fort,
der durch den Konusringteil des Stufenkonusrings seinerseits
auf der Welle verklemmt wird und an der Übertragung von
Drehmoment mitwirken kann.
Zylindrische Teile eines Konusringelements, die mit
anderen Konusringelementen eines Konusspannsatzes zusammen
wirken, sind für sich genommen aus der nicht vorveröffent
lichten Patentanmeldung DE 41 29 490 A1 bekannt. Die Funk
tion des zylindrischen Büchsenteils besteht hier nicht dar
in, Drehmomente an axial benachbarte Teile weiterzuleiten.
Die hierzu notwendige drehfeste Verbindung zwischen dem
Büchsenabschnitt und dem Konusabschnitt ist bei der bevor
zugten Ausführungsform der Erfindung dadurch gegeben, daß
beide Abschnitte einstückig sind. Dies kann auch bei dem
Konusring und dem Konusringteil gegeben sein (Anspruch 2).
Um möglichst wenig der Spannkraft der axialen Spann
schrauben durch bloße Verformungskräfte zur Überwindung des
Spiels im Bereich der Nabe zu verlieren, empfiehlt es sich
gemäß Anspruch 3, daß der Büchsenabschnitt an mindestens
einer Umfangsstelle in einer durch die Achse gehenden Ebene
längsgeteilt ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bil
den der Konusring und das Konusringteil einen Stufenkonus
ring (Anspruch 4), wobei aber die Alternative, beide Elemen
te als glatten durchgehenden Ring auszubilden, nicht ausge
schlossen ist (Anspruch 5).
Ein äußerer Stufenkonusring ist für sich genommen aus
der DE-PS 11 90 266 bekannt. Bei der bekannten Ausführungs
form wirkt der äußere Stufenkonusring jedoch mit einem ein
teiligen inneren Stufenkonusring zusammen, während bei der
Erfindung drei Teile vorhanden sind und eine andere Funktion
gegeben ist.
Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung gemäß An
spruch 6 besteht darin, auf den zusammenwirkenden Konusflä
chen ein Schmiersystem vorzusehen, wie es für sich genommen
aus der DE 33 05 538 C1 oder der US 32 10 104 bekannt ist.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 stellt sicher, daß
beide Abschnitte, der des Konusrings und der des Konusring
teils, zur Verspannung gebracht werden, und zwar derart, daß
die Verklemmung der Nabe den Vorzug genießt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin
dung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in Gestalt
einer Nabenbefestigung, bei der die Konusspannanordnung in
einem durch die Wellenachse gehenden Schnitt dargestellt
ist;
Fig. 2 zeigt eine entsprechende Ansicht, bei welcher
die Nabe Teil einer Wellenkupplung ist.
Bei der Konusspannanordnung 100 der Fig. 1 ist eine
Welle 1 mit einem zylindrischen Außenumfang 2 vorgesehen,
auf welcher ein äußeres Bauteil 4 angeordnet ist, welches
mit einem zylindrischen Innenumfang 3 auf einem Teil seiner
axialen Erstreckung auf dem Außenumfang 2 zentriert anliegt.
Das äußere Bauteil 4 umfaßt beispielsweise einen Flansch 5
oder ein Zahnrad oder irgendein anderes funktionelles Teil
dieser Art und eine davon axial ausladende Nabe 10, die die
Welle 1 umgibt. Im Bereich der Nabe 10 ist auf deren Innen
umfang 3 eine zylindrische zur Wellenachse koaxiale, gegen
die Welle 1 offene Ausnehmung 11 vorgesehen, die einen hohl
zylindrischen Zwischenraum zwischen dem Innenumfang 12 der
Nabe 10 und dem Außenumfang 2 der Welle 1 beläßt, in den ein
hohlzylindrischer Büchsenabschnitt 6 einer Konusbüchse 20
gerade hineinpaßt. Der Büchsenabschnitt 6 liegt mit seiner
Innenumfangsfläche 9 an der Außenumfangsfläche 2 der Welle 1
an und ist an mindestens einer Stelle seines Umfangs in
einer durch die Achse der Welle 1 gehenden Ebene längsge
schlitzt, so daß der Büchsenabschnitt 6 radial relativ
leicht verformbar ist.
Der Büchsenabschnitt 6 ist mit einem Konusabschnitt 7
einstückig, der eine zylindrische Innenumfangsfläche 8 auf
weist, der mit der Innenumfangsfläche 9 des Büchsenab
schnitts 6 fluchtet und mit dieser gemeinsam auf dem Außen
umfang 2 der Welle 1 anliegt. Die Konusbüchse 20 weist am
Ende des Konusabschnitts 8 eine radial nach außen über den
Büchsenabschnitt 6 vorspringende Stufe 12 auf, die beim
Einschieben der Konusbüchse 20 gemäß Fig. 1 nach rechts an
der Stirnseite 13 der Nabe 10 zur Anlage bringbar ist. Al
ternativ könnte natürlich auch das stirnseitige rechte Ende
14 des Büchsenteils 6 am dortigen Ende 15 der Ausnehmung 11
zur Anlage kommen.
Die konische Außenumfangsfläche 16 der Nabe 10 hat
einen selbsthemmenden Konuswinkel und wirkt mit der koni
schen Innenumfangsfläche 17 eines Konusrings 18 zusammen,
der mit einem Konusringteil 22 einstückig ist, der sich vor
der Stirnseite 13 der Nabe 10 in einer Stufe 19 radial nach
innen erstreckt und eine konische Innenumfangsfläche 21 auf
weist, die mit der konischen Außenumfangsfläche 23 des Ko
nusabschnitts 7 zusammenwirkt. Der Konuswinkel der Konus
flächen 21, 23 ist der gleiche wie der der Konusflächen
16, 17. Der Konusring 18 und das Konusringteil 22 bilden also
zusammen einen Stufenkonusring 30.
Zur Erleichterung des Abgleitens der Konusflächen 16, 17
bzw. 21, 23 aufeinander kann in jeweils einer der zusammen
wirkenden Konusflächen ein System von nutartigen Kanälen
vorgesehen sein, von welchem jeweils ein in Umfangsrichtung
verlaufender Kanal 24, 25 in Fig. 1 angedeutet ist.
Die Umfangskanäle 24, 25 stehen über Zuleitungen 26, 27
mit Anschlüssen 28, 29 in Verbindung, über die unter sehr
hohem Druck stehendes fluides Schmiermittel herangeführt
werden kann, welches sich von den Kanälen 24, 25 aus in axia
ler Richtung über die Gleitflächen 16, 17 bzw. 21, 23 ausbrei
tet und das Abgleiten derselben in Achsrichtung erleichtert.
Beim axialen Anziehen mittels der Spannschrauben 32,
die aus der Stirnseite 13 der Nabe 10 heraus in den radial
nach innen vorspringenden Teil 19 des Konusringsteils 22
eingreifen, wird der Stufenkonusring 30 gegen das Bauteil 4
angezogen. Dabei kommt der Konusring 18 auf der Konusfläche
16 der Nabe 10 zuerst zur Anlage und beginnt dort, radiale
Kräfte auszuüben, die bei weiterer Steigerung der Spannkraft
der Spannschrauben 32 die Nabe 10 und den darunterliegenden
Büchsenteil 6 auf der Welle 1 zusammenpressen. Bevor die
volle Verspannung erreicht ist, kommen auch die Konusflächen
21, 23 aufeinander zur Anlage und wird der Konusabschnitt 7
der Konusbüchse 20 auf der Welle 1 festgeklemmt. Der Büch
senabschnitt 6 ist mit dem Konusabschnitt 7 in dem Ausfüh
rungsbeispiel einstückig, so daß in dem an sich außerhalb
der Nabe 10 gelegenen Konusabschnitt 8 übertragenes Drehmo
ment über den Büchsenabschnitt 6 in den Bereich des Bauteils
4 übertragen wird und das gesamte übertragbare Drehmoment
über den Anteil des im Bereich der Nabe 10 selbst übertrag
baren Drehmoments hinaus gesteigert wird.
Soweit bei der Konusspannanordnung 200 der Fig. 2 funk
tionell entsprechende Teile vorhanden sind, sind die Bezugs
zahlen gleich. Der Hauptunterschied besteht darin, daß es
nicht darum geht, ein Bauteil 4 auf einer Welle 1 festzuset
zen, sondern darum, zwei Wellenenden 1, 1′, die in dem Aus
führungsbeispiel gleichen Durchmesser haben, mittels einer
Verbindungsbüchse 34 zu verbinden, die mit ihrer Innenboh
rung auf dem Außenumfang 2, 2′ der Wellenenden 1, 1′ angeord
net ist und an ihren axialen Enden die "Naben" 10 hat, die
in der gleichen Weise ausgebildet sind und mit der Konus
büchse 20 zusammenwirken wie bei der Ausführungsform 100. Es
ist lediglich die gleiche Anordnung auf dem Wellenende 1′
rechts außerhalb der Fig. 2 noch einmal vorhanden. Die axia
len Spannschrauben 32′ gehen über die ganze Länge der Konus
spannanordnung 200 durch und verbinden die beiden Stufenko
nusringe 30 miteinander.
Als Alternative ist in Fig. 2 noch angedeutet, daß es
sich nicht um eine Stufenkonusbüchse 30 handeln muß, sondern
daß die Nabe 10 auch unter dem äußeren Konusringteil 22 hin
durch verlängert sein kann, wie es bei 34′ strichpunktiert
angedeutet ist. Der Konusring 18 und das Konusringteil 22
bilden hierbei einen ungeschlitzten Ring 30′ mit einer
durchgehenden einheitlichen konischen Innenumfangsfläche
17′. Die axialen Spannschrauben würden dann radial außerhalb
der Verbindungsbüchse 34 auf der Höhe des Teilkreises 32′′
verlaufen.
Zur Vermeidung zu großer Kraftverluste für das radiale
Zusammendrücken des Konusabschnitts 7 kann dieser hier eben
falls längsgeschlitzt sein, wobei allerdings im Bereich der
äußeren Konusfläche 16′ ein Steg stehenbleiben muß, damit
eine geschlossene Oberfläche für das über die Zuleitungen
26, 27 unter hohem Druck herangeführte Schmiermittel beste
henbleibt.
Claims (7)
1. Konusspannanordnung zur Festlegung einer Nabe (10)
auf einer Welle (1, 1′),
mit einer als zur Nabenachse koaxiale Konusfläche (16) ausgebildeten Außenumfangsfläche der Nabe (10),
mit einem eine konische Innenumfangsfläche (17) glei chen Konuswinkels aufweisenden, in Umfangsrichtung ungeteil ten Konusring (18), der mit der Innenumfangsfläche (17) auf der Außenumfangsfläche (16) der Nabe (10) angeordnet ist, und mit über den Umfang gleichmäßig verteilten axialen Spannschrauben (32, 32′, 32′′), mittels deren der Konusring (18) mit seiner konischen Innenumfangsfläche (17) auf die konische Außenumfangsfläche (16) der Nabe (10) aufziehbar ist, wobei die Nabe (10) radial zusammengedrückt und mit der Welle (1, 1′) verklemmt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Konusring (18) an seinem den kleineren Durch messer der konischen Innenumfangsfläche (17) aufweisenden Ende mit einem in Umfangsrichtung ungeteilten axial außer halb des Endes gelegenen Konusringteil (22) verbunden ist welches eine zu dem Konusring (18) koaxiale, zu dessen Ko nusfläche (17) gleichgerichtete konische Innenumfangsfläche (21) gleichen Konuswinkels aufweist,
daß die Nabe (10) auf ihrer der Welle (1, 1′) zugewand ten Innenumfangsfläche (3) eine zylindrische zur Welle (1, 1′) koaxiale Ausnehmung (11) aufweist,
daß eine Konusbüchse (20) vorgesehen ist, die mit ihrer zylindrischen Innenumfangsfläche (8, 9) auf der Außenumfangs fläche (2) der Welle (1) anliegt und einen Konusabschnitt (7) mit einer konischen, mit der konischen Innenumfangsflä che (21) des Konusringteils (22) zusammenwirkenden Außenum fangsfläche (23) aufweist und mit einem sich axial anschlie ßenden, in die Ausnehmung (11) passenden Büchsenabschnitt (6) drehverbunden ist, der beim Zusammendrücken der Nabe (10) ebenfalls zusammendrückbar und auf der Welle (1, 1) festklemmbar ist,
und daß die Durchmesser der Konusflächenpaare (16, 17 bzw. 21, 23) des Konusrings (18) bzw. des Konusringsteils (22) derart aufeinander abgestimmt sind, daß beim Anziehen der Spannschrauben (32, 32′, 32′′) sowohl im Bereich des Ko nusrings (18) als auch im Bereich des Konusringteils (22) radiale Klemmkräfte ausübbar sind.
mit einer als zur Nabenachse koaxiale Konusfläche (16) ausgebildeten Außenumfangsfläche der Nabe (10),
mit einem eine konische Innenumfangsfläche (17) glei chen Konuswinkels aufweisenden, in Umfangsrichtung ungeteil ten Konusring (18), der mit der Innenumfangsfläche (17) auf der Außenumfangsfläche (16) der Nabe (10) angeordnet ist, und mit über den Umfang gleichmäßig verteilten axialen Spannschrauben (32, 32′, 32′′), mittels deren der Konusring (18) mit seiner konischen Innenumfangsfläche (17) auf die konische Außenumfangsfläche (16) der Nabe (10) aufziehbar ist, wobei die Nabe (10) radial zusammengedrückt und mit der Welle (1, 1′) verklemmt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Konusring (18) an seinem den kleineren Durch messer der konischen Innenumfangsfläche (17) aufweisenden Ende mit einem in Umfangsrichtung ungeteilten axial außer halb des Endes gelegenen Konusringteil (22) verbunden ist welches eine zu dem Konusring (18) koaxiale, zu dessen Ko nusfläche (17) gleichgerichtete konische Innenumfangsfläche (21) gleichen Konuswinkels aufweist,
daß die Nabe (10) auf ihrer der Welle (1, 1′) zugewand ten Innenumfangsfläche (3) eine zylindrische zur Welle (1, 1′) koaxiale Ausnehmung (11) aufweist,
daß eine Konusbüchse (20) vorgesehen ist, die mit ihrer zylindrischen Innenumfangsfläche (8, 9) auf der Außenumfangs fläche (2) der Welle (1) anliegt und einen Konusabschnitt (7) mit einer konischen, mit der konischen Innenumfangsflä che (21) des Konusringteils (22) zusammenwirkenden Außenum fangsfläche (23) aufweist und mit einem sich axial anschlie ßenden, in die Ausnehmung (11) passenden Büchsenabschnitt (6) drehverbunden ist, der beim Zusammendrücken der Nabe (10) ebenfalls zusammendrückbar und auf der Welle (1, 1) festklemmbar ist,
und daß die Durchmesser der Konusflächenpaare (16, 17 bzw. 21, 23) des Konusrings (18) bzw. des Konusringsteils (22) derart aufeinander abgestimmt sind, daß beim Anziehen der Spannschrauben (32, 32′, 32′′) sowohl im Bereich des Ko nusrings (18) als auch im Bereich des Konusringteils (22) radiale Klemmkräfte ausübbar sind.
2. Konusspannanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Konusring (18) mit dem Konusringteil (22)
und/oder der Büchsenabschnitt (6) mit dem Konusabschnitt (7)
jeweils einstückig sind.
3. Konusspannanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Büchsenabschnitt (6) an mindestens
einer Umfangsstelle in einer durch die Wellenachse gehenden
Ebene längsgeteilt ist.
4. Konusspannanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konusringteil, von der
konischen Innenumfangsfläche (17) ausgehend in einer Stufe
(19) vor dem stirnseitigen Ende (13) der Nabe (10) bis zu
der radial weiter innen gelegenen konischen Außenumfangs
fläche (23) des Konusabschnitts (7) radial nach innen
reicht, so daß der Konusring (18) und der Konusringteil
einen Stufenkonusring (30) bilden.
5. Konusspannanordnung nach Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenumfangsfläche
(17, 21) des Konusrings (18) und des Konusringteils (22) und
die Außenumfangsflächen (16, 23) der Nabe (10) und des Konus
abschnitts (8) fluchtend ineinander übergehen.
6. Konusspannanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einem Konus
flächenpaar (16, 17; 21, 23) ein Kanalsystem (24, 25) vorgesehen
ist, dem über eine Zuleitung (26, 27) unter sehr hohem Druck
stehendes, sich über das jeweilige Konusflächenpaar
(16, 17; 21, 23) verteilendes Schmiermittel zuführbar ist.
7. Konusspannanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Konus
flächenpaare (16, 17 bzw. 21, 23) des Konusrings (18) und der
Nabe (10) bzw. des Konusringteils (22) und des Konusab
schnitts (7) so aufeinander abgestimmt sind, daß beim Anzie
hen der Spannschrauben (32, 32′, 32′′) zuerst der Konusring
(18) radial spielfrei wird und Klemmkräfte ausübt und der
Konusringteil (22) ebenfalls spielfrei wird und radiale
Klemmkräfte ausübt, bevor die maximale axiale Verlagerung
und Verspannung des Konusrings (18) erreicht ist.
Priority Applications (4)
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