DE8331906U1 - Konus-spannsatz - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE '

DIPL-ΙΝΘ. R. LEMCKE DR.- ΙΝΘ. H. J. BROMMER (13 396)

AMALIEN8TRASS6 28 23.6.1983 B/sU

KARLSRUHE 1

TEL.: OTiI/am-1

RINGSPANN Albrecht Maurer K„G., Schaberweg 32-34 6380 Bad Homburg 1

Konus-Spannsatz

Die Erfindungbetrifft einen Konus-Spannsatz zum kraftschlüssigen Verbinden konzentrisch angeordneter Bauteile, insbesondere einer Welle mit einer Nabe, bestehend aus zwei Ringen, die wellen- bzw. riabenseitig zylindrische Flächen aufweisen und längs konischer Gleitflächen mittels in Umfangsrichtung benachbarter Spannschrauben axial gegeneinander verspannbar sind.

Derartige Konus-Spannsätze sind in verschiedenen Aus-

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flihrungsformen bekannt. Ihr Vorteil besteht im wesentlichen darin, daß an den zu verbindenden Bauteilen keine die Dauerfestigkeit herabsetzenden Ausnehmungen für Paßfedern oder dgl. benötigt werden und daß die Verbindung sowohl in Axialrichtung wie auch in Umfangerichtung einfach verstellbar ist.

Auf der anderen Seite sind derartige kraftschlüssige Verbindungen vom Sicherheitsstandpunkt aus gesehen problematisch. Denn ihre Festigkeit ist nur gewährleistet, so lange die axiale Verspannung zwischen den konischen Ringen aufrechterhalten ist. Daher wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, um eine bleibende axiale Verspannung zu garantieren. Beispielsweise ist vorgeschlagen worden, die Welle mit einer Oberfläche von sehr geringer Rauhtiefe zu versehen, damit die Konusringe axial ohne größere Widerstände gleiten können und es beim Spannen nicht zu Spannkraftverlusten kommt. Hierzu mußte die Welle feingedreht oder geschliffen werden, was insbesondere dann aufwendig war, wenn dieser Arbeitsgang nachträglich vorgenommen werden mußte.

Die DE-OS 24 58 229 schlägt zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen den zu verspannenden Teilen und zur Vermeidung hoher Ansprüche an deren Oberflächengüte einen speziellen doppelkonischen Spannring vor, an dem sich die einfachkonischen Spannringe axial abstützen können. Dadurch ist zwar sichergestellt, daß sich die beim Verspannen auftretenden Axialbewegungen

lediglich innerhalb des Spannsatzes auswirken und Relativbewegungen zwischen Welle und Nabe ausgeschlossen sind. Diese Vorkehrungen helfen jedoch nichts, wenn es zu einem Nachlassen der axialen Spannkräfte kommt. In diesem Fall nehmen die radialen Spannkräfte und damit die Festigkeit der Konus-Verbund entsprechend ab.

Hiervon ausgehend liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindungdarin, ein zuverlässiges Mittel anzugeben, um die Festigkeit der bekannten Konus-Spannelemente, insbesondere ihre Langzeit-Festigkeit zu gewährleisten. Die Baulänge des Konus-Spannsatzes soll dabei weder in axialer noch in radialer Richtung vergrößert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spannschrauben einen Schaftdurchmesser aufweisen, der kleiner oder höchstens gleich groß wie ihr Gewindekerndurchmesser ist.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß'beim ersten Anfahren aufgrund des angreifenden Drehmomentes zu einem mikroskopischen Rutschen der miteinander verspannten Teile kommt. Dieses Rutschen im yu-Bereich findet nach Untersuchungen der Anmelderin nicht nur in ümfangsrichtung, entsprechend dem eingeleiteten Drehmoment, sondern aufgrund der Vorspannung zugleich auch in Axialrichtung statt. Diese Relativverschiebung ir Axialrichtung führt jedoch zu einer Verringerung der Anpreßkraft an den Spannschrauben,

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weil sich die Konusringe aufgrund der Vorspannung etwas aufeinanderschieben, das heißt, daß sich die Spannschraube axial entspannt, Ist diese Entspannung hoch, so kann sich die Schraube mit der Zeit lösen, insbesondere, wenn die Konusverbindung im Betrieb hochfrequenten Schwingungen unterliegt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Spannschrauben ist sichergestellt, daß auch bei einem axialen Zusammenrutschen der Konusringe die Spannkraft in den Spannschrauben nahezu unverändert hoch bleibt. Die Relativverschiebung zwischen den verspannten Teilen wird von dem mit seinem Durchmesser reduzierten Schaft ohne nennenswerten Spannkraftverlust kompensiert. Man erhält also erfindungsgemäß einen sich praktisch selbst nachspannenden Konus-Spannsatz hoher Betriebssicherheit.

Zwar sind Spannschrauben, deren Schaftdurchmesser kleiner als ihr Gewjndekerndurchmesser ist, seit Jahrzehnten als Dehnschrauben bekannt. Für den Fachmann ergab sich aber kein Hinweis , daß solche Dehnschrauben bei Konus-Spannelementen mit Erfolg eingesetzt werden können,um die Folgen des beim ersten Anfahren auftretenden Rutschens zu eliminieren.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens empfiehlt es sich, daß die Schaftlänge der Spannschrauben wesentlich größer, vorzugsweise etwa doppelt so groß wie ihre Gewindelänge ist. Dadurch verbessert sich ihre

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Schließlich empfiehlt es sich, das der die Gewinde- |

bohrungen für die Spannschrauben aufweisende Konus- Jj*

ring am äußeren Ende dieser Gewindebohrungen Aus- i

sparungen aufweist. Dadurch werden Spannungspitzen am Ende des Konusringes vermieden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles; dabei zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Konus-Spannsatz und

Fig. 2 die rückwärtige Stirnansicht dieses Spannsatzes.

Gemäß Figur 1 besteht der Konus-Spannsatz aus einem Ring 1, der mit seiner inneren Zylinderfläche auf eine nicht dargestellte Welle aufgeschoben wird und aus einem Ring 2, der mit seiner äußeren zylindrischen Fläche in die Bohrung einer nicht dargestellten Nabe eingesteckt wird. Die beiderseitigen Berührflächen zwischen den Ringen 1 und 2 verlaufen konisch, so daß die beiden Ringe aufeinandergeschoben werden können, ab einer bestimmten Eintauchtiefe jedoch miteinander verspannt werden,

Wie Figur 1 weiter zeigt, weisen beide Ringe 1 und 2 eine Axialbohrung la bzw. 2a auf, wobei die zuletzt genannte Bohrung 2a am äußeren Ende des Ringes 2 ein

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Gewinde aufweist. Dadurch können die beiden Ringe mittels .der Spannschraube 3 axial aufeinandergeschoben werden, wobei sie längs ihrer konischen Berührflächen aneinander gleiten und der Ring 1 radial nach innen, der Ring 2 radial nach außen gedrückt werden. Um ein gleichmäßiges rotationssymmetrisches Verspannen der Ringe 1 und 2 sicher zu stellen, sind eine Vielzahl von Bohrungen la und 2a und eine entsprechende Zahl von Spannschrauben über den Umfang des Spannsatzes verteilt, wie aus Figur 2 deutlich wird.

Wesentlich ist, daß der Durchmesser des Schaftes 3a der Spannschraube 3 kleiner oder höchstens gleich groß ist wie der Durchmesser ihres am Ende angebrachten Gewindes 3b. Dadurchkönnen die Spannschrauben das beim ersten Anfahren der Wellen-Naben-Verbindung unvermeidliche Zusammenrutschen der Ringe 1 und 2 aufnehmen, ohne nennenswert an Spannkraft einzubüßen.

Wesentlich ist ferner die Ausbildung des Ringes 2 am Ende des Gewindes 3b. Man erkennt dort, daß die Gewindebohrung in einer radialen Aussparung 4 ausläuft. Diese Aussparung 4 vermeidet ein übermäßiges radiales Spreizen am Ende des Ringes 2 und somit Spannungsspitzen am gegenüberliegenden Nabenbereich. Schließlich zeigt die Stirnansicht gemäß Figur.2, daß die beiden Ringe 1 und 2 eine radiale Schlitzung 5 aufweisen. Diese Schlitzung kann axial durchgehen, sie kann sich jedoch auch nur über einen Teilbereich der Axiallänge beider Ringe 1 und 2 erstrecken,

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1. Konus-Spannsatz zum kraftschlüssigen Verbinden konzentrisch angeordneter Bauteile, insbesondere einer Welle mit einer Nabe, bestehend aus swei Ringen, die wellen- bzw. nabenseitig zylindrische Flächen aufweisen und längs konischer Gleitflächen mittels in Umfangsrichtung benachbarter Spannschrauben axial gegeneinander verspannbar sind, dadurch gekennzeichnet,

daß die Spannschrauben (3) einen Schaftdurchmesser (3a) aufweisen, der kleiner oder höchsten gleich groß wie ihr Gewindekerndurchmesser (3b) ist.

2. Konus-Spannsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftlänge der Spannschrauben (3) wesentlich größer als ihre Gewindelänge ist.

3. Konus-Spannsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet, daß der Schaft (3a) doppelt so lang wie das Gewinde (3b) ist.

4. Konus-Spannsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gewindebohrungen für die Spannschrauben (3) aui'^aisejide Konusring (2) aiu äußeren Ende dieser Gewindebohrungen Aussparungen (4) aufweist.

5. Konus-Spannsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dia Aussparungen durch eine gemeinsame Ringnut (4) an der Stirnseite des Konusringes gebildet sind.