DE60008507T2

DE60008507T2 - Vorrichtung zur Verbindung von Drehteilen

Info

Publication number: DE60008507T2
Application number: DE60008507T
Authority: DE
Inventors: Mathieu Bos; Sebastien Ryhon; Frederic Leman; Guy Vieillefond
Original assignee: Techspace Aero SA
Current assignee: Safran Aero Boosters SA
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: US20010052703A1; EP1160497B1; EP1160497A1; DE60008507D1; US6543818B2

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen neuen Flanschtyp zur Verbindung von zwei Strukturdrehteilen durch Verschraubung, der folglich auf einem der beiden Teile angebracht ist.
Stand der Technik
Zur Schraubenverbindung von Drehteilen verwendet man meist Flansche, die direkt in der Masse von mindestens einem der Teile innen oder außen durch Drehen hergestellt werden.
Unter "Verschrauben" versteht man die Pressverbindung mittels Bolzen oder Schrauben, Stiftschrauben oder Gewindestiften, eventuell in Verbindung mit Muttern.
Der am häufigsten zur Verbindung von Drehteilen, zum Beispiel Schraubkegeln, die als Lagerböcke verwendet werden, benutzte Flanschtyp ist ein Außenflansch mit oder ohne Verstärkungen.
Der Flanschfaktor ist definiert als Faktor, der berücksichtigt, dass die Achse der durch die Schale des Trägers verlaufenden Beanspruchung und die Schraubenachse nicht fluchten, wodurch ein Biegemoment entsteht. Der Wert des Flanschfaktors liegt theoretisch zwischen 1 (Beanspruchungen in einer Fluchtlinie) und unendlich (vollständiger Fluchtungsfehler).
Der Flanschfaktor ist um so größer, je höher die Fluchtlinienabweichung ist. In der Tat erzeugt dieser Fluchtungsfehler einen Hebelarm (Biegemoment), der dazu führt, dass eine höhere Kraft auf die Schrauben bei einem Abheben der Flansche wirkt. Ein hoher Flanschfaktor (>>1) wirkt sich daher negativ auf die mechanische Festigkeit einer Verschraubung aus.
Verstärkungen am Flansch dienen der Reduzierung des Flanschfaktors. Diese Verstärkungen ermöglichen in der Tat eine Verringerung des vorstehend erwähnten Hebelarms.
Innenflansche sind ebenfalls dafür bekannt – siehe zum Beispiel Druckschrift US 1965357 –, dass sie den Flanschfaktor verringern, aber nichtsdestotrotz weisen sie im allgemeinen keine Verstärkung auf, da deren Herstellung sehr schwierig ist.
Ziele der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die die Verschraubung von zwei Drehteilen ermöglicht und nicht die Nachteile gemäß dem Stand der Technik aufweist.
Insbesondere ist es das Ziel dieser Erfindung, eine Lösung vorzuschlagen, die einen Flanschfaktor nahe 1 aufweist.
Außerdem ist es das Ziel dieser Erfindung, ein einfach umzusetzendes Verfahren zur Herstellung eines Innenflansches bei einem Strukturdrehteil vorzuschlagen.
Wichtigste charakteristische Elemente der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Strukturdrehteil, das an einem Ende mit einem runden Innenflansch versehen ist, der zu einer Schraubverbindung dieses Strukturdrehteils mit einem zweiten Strukturdrehteil bestimmt ist; dabei weist der besagte Flansch Aufnahmen zur Aufnahme der Befestigungselemente wie Bolzen, Stiftschrauben oder Gewindestifte auf, wobei diese Aufnahmen in gleichmäßigen Abständen über den Umfang des besagten Flansches angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Aufnahmen im Längsschnitt eine T-Form aufweisen und aus einem ersten, im wesentlichen zylinderförmigen Teil bestehen, der in Längsrichtung auf der Innenseite des Strukturdrehteils und in Querrichtung auf der Kontaktfläche des Flansches in der Verbindung offen ist, und einem darüber befindlichen zweiten, im wesentlichen halbzylinderförmigen Teil, der ebenfalls in Längsrichtung auf der Innenseite des besagten Strukturteils offen ist, wobei der zweite Teil im Querschnitt im wesentlichen die Form eines D's aufweist; der Durchmesser des ersten zylinderförmigen Teils ist dabei bei jeder Aufnahme kleiner als der Durchmesser des halbzylinderförmigen Teils.
Vorteilhafterweise besteht das Strukturdrehteil aus Aluminium.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Herstellungsverfahren eines runden Innenflansches bei einem vorzugsweise kegel- oder zylinderförmigen Strukturdrehteil, der Aufnahmen für die Aufnahme von Befestigungselementen wie Bolzen, Stiftschrauben oder Gewindestiften aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Aufnahmen in gleichmäßigen Abständen auf dem Umfang dieses Flansches hergestellt werden, vor allem mittels einer Fräse, die im wesentlichen eine T-Form aufweist, und zwar dergestalt, dass die Achse dieser Fräse sich während der Bearbeitung in einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse des besagten Teils stehenden Richtung bewegt, vorzugsweise in radialer Richtung, wobei sie parallel zu dieser Achse bleibt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die 1a und 1b zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines Drehteils mit einem verstärkten Außenflansch nach dem Stand der Technik.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehteils mit einem verstärkten Innenflansch nach dem Stand der Technik.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehteils mit einem verstärkten Innenflansch gemäß der Erfindung.
4 zeigt eine A-A-Schnittzeichnung einer Verbindung zweier Drehteile, von denen eines einen Flansch gemäß der Erfindung hat, wie in 3 gezeigt.
Beschreibung einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik
Die 1a und 1b zeigen ein besonderes Ausführungsbeispiel eines Strukturdrehteils (zum Beispiel Kegel), das nach dem Stand der Technik zu verbinden ist.
Das kegelförmige, zu verbindende Teil 1 besitzt an seinem Umfang einen Außenflansch 2, der mit kreisförmigen Öffnungen 5 versehen ist, die dem Verschrauben mit einem zweiten zu verbindenden Teil dienen. Diese Öffnungen befinden sich in gleichmäßigen Abständen in Aussparungen 3, die in die Masse des Kegels eingearbeitet sind. Die Bearbeitung wird so durchgeführt, dass zwischen den Aussparungen 3 Material, nämlich die Verstärkungen 4, verbleibt.
Um den Flanschfaktor zu reduzieren, ist es auch möglich, einen Innenflansch herzustellen, wie in 2 gezeigt. In diesem Fall ist es theoretisch möglich, Verstärkungen 4 zwischen den Aussparungen 3 zu belassen, aber in der Praxis ist dieser Vorgang sehr schwierig durchzuführen.
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch die Herstellung eines Innenflanschs im ersten zu verbindenden Strukturdrehteil, wie in den 3 und 4 gezeigt.
Zunächst wird ein massiver Flansch 2 durch Drehen im Inneren des ersten, zu fügenden Strukturdrehteils 1, das hier einem kegelförmigen Teil entspricht, hergestellt. Dieser Flansch wird anschließend insbesondere mittels eines T-förmigen Fräsers bearbeitet, um die Öffnungen herzustellen, die den Aufnahmen 60, 61 ... entsprechen, in die man den Kopf eines Bolzens 70, 71 ... einführen kann, um das kegelförmige Teil 1 mit dem zweiten Drehstrukturteil 10 zu verbinden, wie in 4 im Detail gezeigt ist.
4 zeigt einen Schnitt A-A gemäß einer Ebene, die durch die Drehachse des in 3 gezeigten Teils 1 verläuft. Dieser Schnitt wird in der Folge als "Längsschnitt" bezeichnet. Ebenso wird in der Folge ein Schnitt des Teils 1 mit einer senkrecht zur Drehachse stehenden Ebene als Querschnitt bezeichnet.
Jede Aufnahme 60, 61 ... ist also im Längsschnitt T-förmig ausgebildet. Jede Aufnahme besteht aus einem ersten Teil 6, der im wesentlichen zylinderförmig ist und in Längsrichtung auf der Innenseite (x) des Strukturdrehteils 1 und in Querrichtung auf der Kontaktfläche (y) des Flansches 2 in der Verbindung offen ist, und einem darüber befindlichen zweiten, im wesentlichen halbzylinderförmigen Teil 6', der ebenfalls in Längsrichtung auf der Innenseite (x) des besagten Strukturteils 1 offen ist.
Zum Verbinden der beiden Drehteile 1 und 10 wird der Flansch 2 mit dem Drehteil 10 mittels Bolzen mit D-förmigem Kopf und gegebenenfalls Unterlegscheiben der gleichen Form verbunden.
Diese Technik zur Herstellung eines Innenflansches hat mehrere Vorteile:

– der Aufbau der Flanschverbindung ist so, dass der Flanschfaktor nahe 1 liegt
– die Technik ist industriell durchführbar, insbesondere bei einer geringen Konizität der zu verbindenden Teile
– die Materialverwendung wird. optimiert, was bei der Verwendung von Aluminium, dessen spezifischer Widerstand gering ist, unerlässlich ist. In der Tat ist für einen bestimmten Raumbedarf die verfügbare Materialmenge begrenzt.

Claims

Strukturdrehteil (1), an einem Ende mit einem runden Innenflansch (2) versehen, der zu einer Schraubverbindung dieses Strukturdrehteils (1) mit einem zweiten Strukturdrehteil (10) bestimmt ist; dabei weist der besagte Flansch Aufnahmen (60, 61, 62 ...) zur Aufnahme der Befestigungselemente (70, 71, 72 ...) wie Bolzen, Stiftschrauben oder Gewindestifte auf, wobei diese Aufnahmen (60, 61, 62 ...) in gleichmäßigen Abständen über den Umfang des besagten Flansches (2) angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahme (60, 61, 62 ...) im Längsschnitt (A-A) gemäß einer Ebene, die durch die Drehachse des Teils (1) verläuft, eine T-Form aufweist und aus einem ersten, im wesentlichen zylinderförmigen Teil (6) besteht, der in Längsrichtung auf der Innenseite (x) des Strukturdrehteils (1) und in Querrichtung auf der Kontaktfläche (y) des Flansches (2) in der Verbindung offen ist, und einem darüber befindlichen zweiten, im wesentlichen halbzylinderförmigen Teil (6'), der ebenfalls in Längsrichtung auf der Innenseite (x) des besagten Strukturteils (1) offen ist, wobei der zweite Teil (6') im Querschnitt im wesentlichen die Form eines D's aufweist; der Durchmesser des ersten zylinderförmigen Teils (6) ist dabei kleiner als der Durchmesser des halbzylinderförmigen Teils (6').
Strukturdrehteil (1), gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Teil aus Aluminium besteht.
Herstellungsverfahren eines runden Innenflansches (2) auf einem vorzugsweise kegel- oder zylinderförmigen Strukturdrehteil (1), der Aufnahmen (60, 61, 62 ...) für die Aufnahme von Befestigungselementen (70, 71, 72 ...) wie Bolzen, Stiftschrauben oder Gewindestiften aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Aufnahmen (60, 61, 62 ...) in gleichmäßigen Abständen auf dem Umfang dieses Flansches (2) hergestellt werden, vor allem mittels einer Fräse, die im wesentlichen eine T-Form aufweist, und zwar dergestalt, dass die Achse (α) dieser Fräse sich während der Bearbeitung in einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (β) des besagten Teils (1) stehenden Richtung bewegt, wobei sie parallel zur besagten Drehachse (y) bleibt.