DE4307043C1

DE4307043C1 - Konusspannanordnung

Info

Publication number: DE4307043C1
Application number: DE4307043A
Authority: DE
Inventors: Ralph Muellenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2013-03-06
Also published as: KR940021955A; KR0129808B1; CA2116991A1; CA2116991C; US5476337A

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

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.

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.