DE689232C - Vorrichtung zur axialen Verspannung von Maschinenteilen auf Wellen und in Bohrungen - Google Patents

Description

Axiale Verschiebungen von Maschinenteilen, wie Bolzen, Kugellagern, Zahnrädern usw., wurden bisher üblicherweise durch Schraubverbindungen vermieden. Die dazu verwendeten Rundmuttern, Hülsenmuttern sowie sonstige Sondermuttern müssen aus konstruktiven Gründen oft von der Norm abweichende Formen erhalten, so daß sie für jede Konstruktion gesondert hergestellt werden müssen und kostspielig sind. Dazu benötigen sie in den meisten Fällen noch eine zusätzliche Schraubensicherung, um selbst bei rüttelnder Beanspruchung der Verbindung ein Lösen derselben und ein Abdrehen der Mutter uinmöglich zu machen.

Bekannt sind ferner zur axialen Festlegung von Maschinenteilen die Maschinenelemente Splint, die sog. Splintsicheiben und die vielfältigen Sprengringe, von letzteren besonders die Sprengringe mit rechteckigem Querschnitt und breiter Stirnfläche. Bekannt sind ferner Sprengringe'mit breiter Stirnfläche, die axial federnd ausgebogen oder aus welligem Material hergestellt sind, so daß ,sie auch bei nicht ganz genau hergestellten Ringnuten durch ihre Federkraft axial fest anliegen.

Diese Möglichkeiten der axialen Festlegung von Maschinenteilen können aber nur dort angewendet werden, wo keine rüttelnde oder wechselnde axiale Beanspruchung der Verbin-' dung auftritt; denn z. B. die Sprengringe vermögen zwar im Ruhezustand auch größere Kräfte zu übertragen, bei wechselnder oder rüttelnder Beanspruchung aber würden selbst bei genauester Ringnutherstellung durch den geringen Gleitweg von einer Anlagefläehe zur änderen Zerstörung und Spiel auftreten. Das gleiche gilt für die federnden Sprengringe, die dazu "durch ihre Resonanzfähigkeit noch unvorteilhafter sind.

In allen diesen Fällen mit rüttelnder Beanspruchung mußte bisher stets eine Mutter mit Muttersicherung angewendet werden. Die Anwendung einer Schraubverbindung ist dabei in solchen Fällen nicht zu umgehen, wo die axiale Endstellung der angezogenen Mutter konstruktiv von vornherein nicht festliegt oder wo nach erfolgter Abnutzung gleitender Flächen eine Nachstellung in weitem Umfange möglich sein muß. Liegt nun aber die Endstellung der Mutter fest, wie es z. B. beim Einbau eines Querkugelkgers der Fall ist,

so wird zum verspannenden Anzug der Mutter nur ein ganz kleiner Teil einer Umdrehung benötigt.

Eiae Mutter erfüllt zwei Aufgaben: Die Erzeugung einer axialen Bewegung durch Drehen derselben und die Übertragung dieser axialen Bewegung auf einen Bolzen kleineren Durchmessers als die Mutter. Die erste Aufgabe der Mutter kann auch in gewissem Maße ίο von einem Doppelstirnkeil ausgeübt werden. Doppelstirnkeile, bei denen durch gegenseitige Verdrehung der beiden Keilhälften ein Schub in Achsrichtung erzeugt wird, sind bekannt und werden angewendet bei in ihrer Dicke verstellbaren Unterlegscheiben, bed sich selbst einstellenden oder von Hand nachstellbaren Kegel- und Längswälzlagern, bei Vorrichtungen zum Ausgleich des Spielraums zwischen zwei sich drehenden Teilen sowie zur Verspannung von zwei Mutterhälften als Sicherheitsmutter.

Liegt bei 'einer Verspannung von Maschinenteilen auf Wellen oder in Bohrungen die Endstellung der Mutter fest, so kann die Mutter durch den Erfindungsgegenstanid ersetzt werden, der durch in Ringnuten eingesetzte Sprengringe mit breiter Stirnfläche eine rüttelsichere Verspannung zwischen den Maschinenteilen dadurch ermöglicht, daß zwei Sprengringe in für drehbare Doppelstirnkeile bekannter Weise mit selbsthemmenden Keilstufen anemanderliegen. Ebenso wie bei dem verspannenden Anzug einer Mutter ein kleiner Teil einer Umdrehung ausreicht, wird auch bei diesem aus zwei Sprengringen gebildeten Spannringpaar bei guter Bearbeitungsgena-uigkeit selbst bei kleiner Steigung der Keilstufen die nötige Verspannung schon durch 'eine kleine gegenseitige Verdrehung der Ringe ausgelöst, so daß selbst in angezogenem Zustand die Keilflächen noch mit dem größten Teil ihrer Länge aufeinanderliegen, so daß sie wegen ihrer breiten Stirnflächen einen einzigen Gewindegang mit großer Tragfähigkeit darstellen.

Die beiden völlig gleich gestalteten Sprengringe werden mit ihren Keilflächen aufeinandergelegt und bilden so das Spanniringpaar mit planparallelen Seitenflächen. Die Ringe werden mit Hilfe der Vorspränge oder Augen an den offenen Enden in eine Spitzzange oder ein Sonderwerkzeug genommen und in bekannter Weise in die Ringnuten eingesetzt. Die beiden Seitenflächen des Spannringpaares haben in dieser Form ihren kleinsten Abstand voneinander, so daß sie in die Ringnut gerade einspringen können. Dann ergreift man mit dem gleichen Werkzeug die beiden in der geschlossenen Ringhälfte außerhalb der Mitte liegenden Vorspränge oder Augen und drückt sie zusammen. Da jeder der beiden Vorsprünge auf einem, anderen Ring liegt, werden die beiden Ringe 'dadurch gegeneinander verdreht. Ein selbsttätiges Zurückdrehen der Ringe ist nicht zu befürchten, da die Steigung der Keilfläche meist sehr klein gehalten werden kann und der Ring mit starker Spreizkraft in der Ringnut anliegt. Eine zusätzliche Sicherung ist aber leicht durch entsprechende Ausbildung einer oder mehrerer Nocken oder durch Einlage eines umzubiegenden Sicherungsbleches herzustellen, wenn evtl. 'eine größere Steigung ein Zurückdrehen möglich erscheinen lassen sollte.

Zum Lösen der Verbindung kann man die Rückdrehung der Ringe 'entweder durch Auseinanderdrücken der beiden Spannvorsprünge oder -äugen oder durch Zusammendrücken der jetzt nicht mehr übereinanderliegenden Einsetz vorspränge bewirken.

Sollte aus besonderen Gründen eine größere Nachstellfähigkeit, also 'ein größerer Spannhub der Ringe erforderlich sein, als durch ein Ringpaar zu erreichen ist, so kann man zwei Ringpaare hintereinander anordnen. Eine Bearbeitungsungenäuigkeit der Ringnuten oder eine zu große Toleranz der Maschinenteile kann beim Einbau durch Kombination von zwei oder drei Ringstärken in geeigneten Abstufungen ausgeglichen werden, go

Durch Anwendung des Erfindungsgegenstandes in den dazu geeigneten Fällen lassen sich gegenüber der sonst dort zu verwendenden Schraubverbindungen folgende Vorteile erzielen:

1. Fortfall der Kosten für die Sondermutter, für die Muttersicherung. Dafür: Beschaffung von zwei Ringen, die für die Normdurchmesser vorrätig gehalten werden können und die nach allgemeiner Einführung in Massenherstellung sehr billig werden.

2. Ersparnisse durch Fortfall des Gewindes im Maschinenteil. Dafür: Eindrehen einer einfachen Ringnut, geringe Arbeitszeit, geringer Werkzeugbedarf. ¹⁰S

3. Ersparnisse und Konstruktionsvorteile durch wesentlich geringere Baulänge und geringeres Gewicht als bei Schraubverbindungen.

4. Neue konstruktive Möglichkeiten, dadurch gegeben, daß der Erfindungsgegenstand »« nicht wie ein Gewinde eine fortlaufende Durchmesserveränderung bedingt, d.h. es können beliebig viele dieser Verbindungen hintereinander auf dem gleichen Nenndurchmerser angebracht werden. ¹¹S

Die Anwendungsgebiete des Erfindungsgegenstandes sind umfangreich und treten im gesamten Bereich der Technik auf. Überall dort, wo eine feste, auch durch rüttelnde oder wechselnde Belastung nicht zu zerstörende Verbindung in axialer Richtung verlangt wird und wo sowohl die Bearbeitungs-

genauigkeit groß genalten werden kann als auch die elastische Dehnung der Konstruktionsteile unter Einwirkung der Verspannung aus förmlichen Gründen sehr gering ist, so daß die Verbindung nur einen geringen Spannweg auszuüben hat, können die Spannringe mit Vorteil verwendet werden. Als Beispiel sei die Festlegung der Laufringe von auch axial belasteten und rüttelnd beanspruichten Querkugellagern genannt, die man aus Beansprachungsgründen nicht mit einfachen Sprengringen festlegen kann, bei denen man aber aus konstruktiven Gründen eine bei Muttern unumgängliche Durchmeisaerveränderung vermeiden will. Auf einer durchgehenden, langen Welle gleichen Durchmessers kann man z. B. Zahnräder, Kurvenschieiben und Hebel in axialer Richtung rütteLsicher verspannen durch Anbringung von Spannringen auf jeder Seite des Maschinenteils oder durch einen Sprengring auf der .einen und Spannringe auf der anderen Seite. Auch bei Abdichtungen können in besonderen Fällen die Spannringe die Schraubverbindung mit Vorteil ersetzen, wenn es sich um Dichtung an eingeschliffenen Flächen oder mit dünnen Dichtungsscheiben handelt.

Die radiale Breite der Spannringe ist so zu gestalten, daß jeder Ring zur Erzielung guter Anlage in der Ringnut nach allen Richtungen möglichst die gleiche Anlagekraft aufweist. Dazu werden die Ringe zweckmäßig so geformt, daß die Stelle ihrer größten radialen Breite nicht in der Mitte des Ringes gegenüber den offenen Enden, sondern nach dem aus der Keilform herrührenden dünneren Ende des Ringes hin verschoben angeordnet wird. Die endgültige Formgebung wird von den Maßen der einzelnen Ausführung beeinfkißt und berücksichtigt die von 'einem zum anderen Ende geradlinig abnehmende axiale Stärke eines Ringes und die Kurve der Biegemomente beim Zusammenbiegen der Ringe. Damit ist dann die Begrenzungskurve der radialen Breite der Ringe zu ermitteln.

Die Herstellung der Keilfläche der Spannringe geschieht zweckmäßigerweise auf folgende Weise:

Eine Anzahl roh gestanzter Ringe wird auf einen Dorn mit dem Ringinnenprofil geschoben, zylindrisch abgedreht und mit einem feinen Gewinde versehen, dessen Steigung der Steigung der gewünschten Keilfläche entspricht. Nun wird die eine, auch später ebene Seite des Ringes eben abgeschliffen, indem der Ring dabei in einem kurzen Gewindestück gehalten wird. Dann werden die beiden Ringenden- um den Betrag der Gewindesteigung in axialer Richtung federnd ausgebogen und der Ring in diesem Zustand in 'ein zweigängiges Gewinde der doppelten Steigung eingeschraubt. Der Ring wird dabei durch die allseitige Anlage im Gewinde gezwungen, eine Schraubenlinie zu beschreiben. Nun schleift man die andere Ringseite auch eben ab und 'erhält dann beim Zurückfedern des Ringes eine ebene und eine keilförmige Stirnseite von der gewünschten Steigung. Durch einen Anschlag in dem Ringhalter mit zweigängigem Gewinde kann man die Stärfae des fertigen Ringes einstellen. Die Ringe werden "dann auf den Nerandurchmesser fertiggeschüffen, wobei das Hilfsgewinde abgeschliffen wird. Statt eines Hilfsgewindas können jedem Ring auch nur ringförmige Eindrehungen aufgebracht werden, oder die Verbiegung der Ringe während des Abschleifens kann durch entsprechend geformte magnetische Aufspannplatten erfolgen. Die Elastizität des Werkstoffes verursacht geringe Abweichungen von der mathematischen Keilfläche, die abier bei der zu verwendenden geringen Steigung ·δο· klein sind, daß sie nicht stören. Die Ringe können während der Herstellung magnetisiert werden, wodurch sie als Paar magnetisch zusammenhaften würden, was einen gemeinschaftlichen Einbau erleichtert.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur axialen Verspannung 'von Maschinenteilen auf Wellen und in Bohrungen vermittels in breiten Ringnuten eingesetzter, radial federnder Sprengringe mit breiter Stirnfläche, dadurch gekennzeichnet, daß für die rüttelsichere Nachstellfähigkeit zwei Sprengringe in für drehbare D'oppelstirnfoeile bekannter Weise .mit selbsthemmenden Keilstufen aneinanderliegen. ·
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, daduireh gekennzeichnet, daß jeder Sprengring außer einem an sich bekannten Vorsprang Oder Auge an jedem Ende das Ringes im mittleren Teil einen weiteren Vorsprung oder ein Auge außerhalb der Mitte aufweist.
3. 3. Verfahren zur Herstellung der Spnrengringe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zunächst planparallele Sprengring vorübergehend schraubenförmig elastisch verformt und auf der einen Stirnseite senkrecht zur. Achse eben abgeschliffen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen