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Die
Erfindung betrifft eine Spannhülse
mit Mutter zur Befestigung einer Hohlwelle auf einer Maschinenwelle,
bei der die Hohlwelle mit Hilfe von radial außen von der Hohlwelle angeordneten,
nach radial innen wirkenden Spannmitteln mit der Maschinenwelle
verspannt wird und die mit einer Adapterbuchse ausgestattet ist,
die auf die Maschinenwelle aufsetzbar ist und mittels einer Ringbuchse
zwischen die Hohlwelle und die Maschinenwelle eingreift.
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Aus
der
DE 100 60 037
C1 ist eine Spannvorrichtung zur Befestigung einer Hohlwelle
auf einer Vollwelle bekannt. Die Hohlwelle weist an zumindest einem
ihrer Enden einen Innenkonus zur Aufnahme einer Adapterbuchse auf,
die einen entsprechenden Außenkonus
aufweist und auf der Vollwelle liegt. Diese Adapterbuchse ist mit
einem axialen Längsschlitz ausgestattet.
Diese Spannvorrichtung besitzt zudem eine Schrumpfscheibe, mit deren
Hilfe die Hohlwelle mit der Vollwelle verpresst wird.
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Durch
diese bekannte Spannvorrichtung soll es möglich sein, bei gleicher Hohlwelle
verschiedene Vollwellen einzusetzen und somit auch Vollwellen mit unterschiedlichen
Nenndurchmessern zu verwenden. Nachteilig an dieser bekannten Spannvorrichtung
ist jedoch, dass die Hohlwelle eine spezielle Ausgestaltung besitzen
muss, um den genannten Zweck erreichen zu können. So ist es nämlich erforderlich,
die Hohlwelle mit einem Innenkonus auszustatten und derart auszugestalten,
dass er mit dem Außenkonus
der Adapterbuchse zusammenwirkt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spannhülse bereitzustellen, mit der
es möglich ist,
eine Hohlwelle mit Vollwellen unterschiedlichen Durchmessers zuverlässig radial
zu verspannen, ohne dass es erforderlich ist, die Hohlwelle speziell für die Spannhülse auszugestalten.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Spannhülse
gemäß der Lehre
des Anspruchs 1.
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Die
erfindungsgemäß Spannhülse besitzt eine
Ringsbuchse mit einem Außenkonus,
der einen Längsschlitz
aufweist. Mit diesem Außenkonus
wirkt ein davon separater, ebenfalls einen Längsschlitz aufweisenden Innenkonus
zusammen. Außerhalb der
Hohlwelle besitzt die erfindungsgemäß eingesetzte Adapterbuchse
eine Mutter, die beim Drehen den Außenkonus axial bezüglich des
Innenkonus verschiebt.
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Beim
Drehen der Mutter bewegen sich Außenkonus und Innenkonus somit
axial relativ zueinander. Wird die Mutter derart gedreht, dass sich
die beiden Konen zueinander bewegen, dann gleiten die beiden Konusflächen aneinander
auf, so dass der Außenkonus
geweitet und der Innenkonus zusammengedrückt wird. Dadurch kann der
Zwischenraum zwischen der Innenmantelfläche der Hohlwelle und der Außenmantelfläche der
Maschinenwelle ausgefüllt
werden, so dass die Maschinenwelle, bei der es sich um eine Vollwelle
oder auch um eine Hohlwelle handeln kann, spielfrei in der Hohlwelle
zu liegen kommt. Es können
somit Maschinenwellen mit unterschiedlichen Nenndurchmessern eingesetzt
werden, so dass die Variabilität
der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spannhülse zu verspannenden
Wellen erheblich vergrößert wird.
Erst wenn der ringzylindrische Hohlraum zwischen der Hohlwelle und
der Maschinenwelle vollständig
durch die Ringbuchse ausgefüllt
ist, werden die von radial außen
angreifenden und nach radial innen wirkenden Spannmittel betätigt.
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Die
Außenmantelfläche des
Außenkonus
ist zylindrisch. Die Innenmantelfläche des Außenkonus stellt somit die Konusfläche dar.
Der Innendurchmesser des Außenkonus
erweitert sich somit von axial außen nach axial innen. Die mit
dieser Konusfläche des
Außenkonus
zusammenwirkende Konusfläche des
Innenkonus wird durch die Außenmantelfläche des
Innenkonus gebildet. Mit anderen Worten, der Außendurchmesser des Innenkonus
vergrößert sich von
axial außen
nach axial innen. Auch eine kinematisch umgekehrte Ausgestaltung
ist möglich.
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Da
die Ringbuchse und somit der Außenkonus
außen
eine strenge zylindrische Form besitzt, ist es nicht erforderlich,
die Hohlwelle mit einem entsprechenden Konus zu versehen. Vielmehr
kann die erfindungsgemäße Hülse im Zusammenhang
mit beliebigen, nicht an die Spannhülse angepasste Hohlwellen eingesetzt
werden. Die erfindungsgemäße Spannhülse verfügt zudem über eine
geringe Einbautiefe und stellt eine einfache und kostengünstige Konstruktion
dar. Als radial nach innen wirkende Spannmittel können beliebige
Standardteile, beispielsweise eine Standardschrumpfschraube eingesetzt
werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform weist
die Mutter ein Innengewinde auf, mit dem das Außengewinde eines hohlzylindrischen
Fortsatzes des Innenkonus zusammenwirkt. Dieser hohlzylindrische
Fortsatz erstreckt sich somit vom Innenkonus nach axial außen und
greift in die zentrale Bohrung der Mutter ein. Die Mutter sitzt
dann stirnseitig vor der Hohlwelle und ist zweckmäßigerweise
an dieser Stirnseite abgestützt.
Der Längsschlitz
des Innenkonus erstreckt sich vorzugsweise durch den Fortsatz.
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Nach
einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform
ist die Adapterbuchse mit den Spannmitteln derart verbunden, dass
die Adapterbuchse zusammen mit diesen Spannmitteln als eine zusammenhängende Einheit
handhabbar ist. Diese Ausführungsform
vereinfacht die Handhabung der erfindungsgemäßen Spannhülse erheblich. Für den Monteur
ist es nur noch erforderlich, die Adapterbuchse zusammen mit den
Spannmitteln in einer Hand zu nehmen und auf die Hohlwelle/Maschinenwelle
derart aufzusetzen oder aufzuschieben, dass die Adapterbuchse mit
der Ringbuchse in den Zwischenraum zwischen Hohlwelle und Maschinenwelle
gelangt. Dabei werden dann quasi automatisch die Spannmittel radial
außen
auf die Hohlwelle aufgeschoben, so dass die Hohlwelle zwischen diesen
Spannmitteln und der Ringbuchse zu liegen kommt. Durch Drehen der
Mutter werden dann Außenkonus
und Innenkonus axial zueinander verschoben. Diese beiden Konen stellen
ein inneres Spannelement dar, mit dem das Spiel zwischen Maschinenwelle
und Hohlwelle auf Null reduziert wird. Im Anschluss daran werden dann
die radial äußeren Spannmittel
betätigt,
die für die
Momentübertragung
verantwortlich sind.
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Um
die Adapterbuchse mit den Spannmitteln wie oben beschrieben zu verbinden,
wird die Mutter vorzugsweise radial außen mit einer umlaufenden Nut
ausgestattet, in die mehrere Kugeln eingreifen, die jeweils durch
einen in den äußeren Spanmitteln angebrachten,
radial wirkenden Gewindestift dort gehalten werden. Die Gewindestifte
sind in radiale Gewindebohrungen in den äußeren Spannmitteln eingesetzt.
Die Kugeln, welche teilweise in die umlaufende Nut eingreifen, sind
in der dazugehörigen
Gewindebohrung gelagert. Diese Kugeln und Gewindestifte sind vorzugsweise
gleichmäßig auf
dem Umfang der Mutter verteilt angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass
die Mutter bezüglich
der Spannmittel drehbar ist, jedoch mit den Spannmitteln verbunden
und als eine Einheit handhabbar ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert, welche
bevorzugte Ausführungsformen
darstellen. Von den Figuren zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht
durch eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Spannhülse,
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2 eine
der 1 analoge Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
und zusätzlich
eine Stirn-Aufsicht auf die dort gezeigte Ausführungsform und
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3 eine
der 2 analoge Ansicht einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt
die erfindungsgemäße Spannhülse 1 mit
einer Adapterbuchse 1' im
montierten Zustand; sie ist auf das freie Ende jeweils einer Hohlwelle 2 und
einer Maschinenwelle 3 aufgesetzt. Die Hohlwelle 2 ist
dabei koaxial auf die Maschinenwelle 3 aufgeschoben. Stirnseitig
vor der Hohlwelle 2 sitzt eine Mutter 4, von der
sich eine Ringsbuchse 5 axial in den Zwischenraum zwischen
der Innenmantelfläche 10 der
Hohlwelle 2 und der Außenmantelfläche 11 der
Maschinenwelle 3 erstreckt.
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Die
Ringbuchse 5 besitzt einen Innenkonus 6 und einen
damit zusammenwirkenden Außenkonus 7.
Beim Innenkonus 6 wird die Konusfläche durch die Außenmantelfläche gebildet,
während
beim Außenkonus 7 die
Konusfläche
durch die Innenmantelfläche
gebildet wird. Beide Konen 6, 7 stellen in etwa Ringe
dar. Der Außenkonus 7 ist
bezüglich
der Mutter 4 und dem Innenkonus 6 drehbar.
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Der
Außenkonus 7 besitzt
einen Längsschlitz 8.
Auch der Innenkonus 6 besitzt einen Längsschlitz 32 und
setzt sich nach axial außen
und somit in Richtung der Mutter 4 mittels eines hohlzylindrischen
Fortsatzes 9 fort, der an seiner Außenmantelfläche ein Gewinde aufweist, das
mit einem Gewinde in der Innenmantelfläche 12 der Mutter 4 zusammengreift
bzw. dort eingreift.
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Die
Mutter 4 besitzt eine zentrale Bohrung 13, durch
die sich die Maschinenwelle 3 erstrecken kann und stellt
somit eine Art Ring dar. Die Mutter 4 bildet zusammen mit
den Innenkonus 6 und dem Außenkonus 7 die Adapterbuchse 1'.
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Die
radial außen
angebrachten Spannmittel bei der in der 1 gezeigten
Ausführungsform
sind aus einem Außenring 14 und
einem Innenring 15 aufgebaut und laufen radial außen um die
Hohlwelle 2 um. Die Innenmantelfläche 16 des Außenringes 14 stellt
eine Konusfläche
dar, die mit einer Konusfläche des
Innenringes 15 zusammenwirkt, welche durch deren Außenmantelfläche 17 gebildet
wird.
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Der
Innenring 15 besitzt einen Außenflansch 18, der
in etwa stirnseitig vor dem Außenring 14 sich befindet.
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Der
Außenring 14 besitzt
auf dem Umfang gleichmäßig verteilt
angeordnet axial sich erstreckende Gewindebohrungen 19,
in die Gewindeschrauben 20 eingreifen. Diese Schrauben 20 erstrecken
sich zudem durch axial liegende durchgehende Bohrungen 21 von
axial außen
nach axial innen im Außenflansch 18 hindurch
und sind mit einem Schraubenkopf 22 ausgestattet, die im
Außenflansch 18 versenkt
angeordnet sind.
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Die
Mutter 4 besitzt radial außen eine umlaufende Nut 23,
in die mehrere Kugeln 24 eingreifen, die durch einen Gewindestift 25 dort
gehalten wird. Dieser Gewindestift 25 ist in einer sich
radial erstreckenden Gewindebohrung 39 im Außenflansch 18 angeordnet.
Es sind dabei mehrere Gewindestifte 25 und Kugeln 24 vorhanden,
die gleichmäßig auf
dem Umfang verteilt angeordnet sind. Die Kugeln 24 greifen
zu mehr als der Hälfte
in die Gewindebohrung 39 ein und sind dort gelagert. Auf
diese Weise ist die Mutter 4 bezüglich des Außenflansches 18 drehbar, jedoch
damit verbunden.
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Die
Montage der erfindungsgemäßen Spannhülse kann
wie folgt vorgenommen werden.
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Die
die Spannhülse 1 handhabende
Person schiebt die Spannhülse 1 mit
ihrer Ringbuchse 5 in den Zwischenraum zwischen der Hohlwelle 2 und
der Maschinenwelle 3. Dabei kommen die Spannmittel aus
Außenring 14 und
Innenring 15 radial außen
von der Hohlwelle 2 zu liegen. Die Mutter 4 stößt dabei
an die Stirnseite der Hohlwelle 2 an.
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Dann
wird die Mutter 4 derart gedreht, dass der Innenkonus 6 mittels
des hohlzylindrischen Fortsatzes 9 sowie des dort befindlichen
Gewindes axial nach außen
(in der 1 nach links) bewegt wird. Dabei
werden Innenkonus 6 und Außenkonus 7 relativ
zueinander verschoben; die zugehörigen
Konusflächen
gleiten aneinander auf, wodurch der Außenkonus 7 aufgeweitet
wird, während
der Innenkonus zusammengedrückt
wird, so dass der Zwischenraum zwischen Hohlwelle 2 und
Maschinenwelle 3 ausgefüllt
wird. Mit anderen Worten, das Spiel zwischen den Wellen 2, 3 wird
auf Null reduziert.
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Danach
werden die Schrauben 20 mittels der Schraubenköpfe 22 angezogen,
so dass der Innenring 15 zwischen Außenring 16 und Hohlwelle 2 eingeschoben
wird. Dabei wird die Hohlwelle 2 nach radial innen verspannt,
wodurch auch die Maschinenwelle 3 verspannt wird.
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Da
die Spannmittel mit Hilfe der Kugeln 24 und der Gewindestifte 25 mit
der Mutter 4 verbunden sind, kann die Spannhülse 1 als
eine Einheit als solche gehandhabt werden. Durch die Konstruktion
wird natürlich
auch bewirkt, dass bei Drehen der Schrauben 20 der Innenring 15 stationär verbleibt,
während der
Außenring 14 in
Axialrichtung (genauer nach axial außen) bewegt wird.
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Die
Mutter 4 stellt eine Kreuzlochmutter dar, die mit sich
radial erstreckenden, durchgehenden Bohrungen 26 versehen
ist, in die ein geeignetes Werkzeug eingreifen kann. Dieser Bereich
der Mutter 4 liegt axial vor dem Außenflansch 18 des
Innenringes 15.
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Die
in der 2 gezeigte zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannhülse 1 entspricht
in vielerlei Hinsicht der in der 1 gezeigten
Ausführungsform.
Gleiche Teile und Elemente sind daher auch mit gleichen Bezugszeichen
versehen, wobei dies auch für
die weiteren Zeichnungen gilt.
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Die
Unterschiede der in der 2 gezeigten Ausführungsform
liegen in der Ausgestaltung der Mutter 4, denn diese befindet
sich innerhalb des Außenflansches 18.
Mit anderen Worten, die Mutter 4 schließt axial bündig mit dem Außenflansch 18 ab und
ragt somit nicht axial darüber
hinaus.
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Um
die Mutter 4 drehen zu können und damit das innere Spannelement
aus Innenkonus 6 und Außenkonus 7 spannen
zu können,
verfügt
die Mutter 4 über
sich axial erstreckende Bohrungen 27, die gleichmäßig über den
Umfang der Mutter 4 verteilt angeordnet sind. Diese Bohrungen 27 erstrecken sich
dabei ausgehend von der Stirnseite der Mutter 4. Auf diese
Weise kann eine noch kürzere
Einbaulänge der
erfindungsgemäßen Spannhülse realisiert
werden.
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Rechts
in der 2 ist eine Aufsicht auf die links gezeigte Spannhülse von
links in der 2 dargestellt. Dabei ist zu
beachten, dass der links in der 2 gezeigte
Schnitt bezüglich
des Außenflansches 18 der
Mutter 4 entlang der Linie B-B gemäß der rechts gezeigten Draufsicht
verläuft.
Ansonsten verläuft
der Schnitt entsprechend der Linie A-A.
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Aus
der in der 2 rechts gezeigten Draufsicht
ist auch erkennbar, dass im Außenring 14 durchgehend
axiale Bohrungen 28 vorhanden sind, die gleichmäßig auf
dem Umfang verteilt sind. Diese Bohrungen besitzen ein Innengewinde
und stellen sogenannte Abdrückbohrungen
dar, mit denen der Innenring 15 mit Hilfe geeigneter Schrauben
(nicht gezeigt) vom Außenring 14 abgedrückt werden
kann.
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Die
in der 3 gezeigte dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannhülse unterscheidet
sich von den anderen beispielsweise dadurch, dass als Spannmittel
eine klassische Schrumpfscheibe eingesetzt wird. Diese Schrumpfscheibe
besitzt einen Pressring 29 mit doppeltem Außenkonus
und eine Abstützscheibe 30 sowie
eine Anziehscheibe 31. Der Pressring 29 verfügt über einen
axialen Längsschnitt 40.
Durch axiale Bohrungen in der Anziehscheibe 31 erstrecken
sich Gewindeschrauben, die in Gewindebohrungen in der Abstützscheibe 30 eingreifen.
Beim Anziehen der Gewindeschrauben 33 werden die Abstützscheibe 30 und
die Anziehscheibe 31 aufeinander zu bewegt, so dass ihre
Konusflächen
auf jeweils einer der Außenkonusflächen des
Pressringes 29 auflaufen und letzteren nach radial innen
verpressen und damit Hohlwelle 2 mit Maschinenwelle 3 verpressen
bzw. verspannen.
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Ein
weiterer Unterschied besteht in der Mutter 4, die bei dieser
Ausführungsform
eine Nutmutter darstellt. Die Mutter 4 besitzt mehrere,
gleichmäßig über dem
Umfang verteilt angeordnete, sich in axialer Richtung erstreckende,
an der Periphärie
des Außenflansches 18 angeordnete Nuten 34,
in die ein geeignetes Werkzeug eingreifen kann.
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Zwischen
der Mutter 4 und der Stirnseite der Hohlwelle 2 befindet
sich eine Ringscheibe 35, die mit einem Fortsatz 36 in
eine der Nuten 34 eingreift. Dieser Ringscheibe 35 besitzt
radial innen einen nasenartigen Fortsatz 37, welcher in
den Längsschlitz 32 des
hohlzylindrischen Fortsatzes 9 des Innenkonus 32 eingreift.
Der radial außen
befindliche Fortsatz 36 wird erst nach vollständiger Montage
der erfindungsgemäßen Spannhülse 1 durch
Umbiegen in die Nut 34 gebracht. Diese Ringscheibe 35 stellt
somit eine Art Verdrehsicherung dar.
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- 1
- Spannhülse
- 1'
- Adapterbuchse
- 2
- Hohlwelle
- 3
- Maschinenwelle
- 4
- Mutter
- 5
- Ringbuchse
- 6
- Innenkonus
- 7
- Außenkonus
- 8
- Längsschlitz
Außenkonus
- 9
- hohlzylindrischer
Fortsatz
- 10
- Innenmantelfläche der
Hohlwelle
- 11
- Außenmantelfläche der
Maschinenwelle
- 12
- Innenmantelfläche Mutter
- 13
- zentrale
Bohrung
- 14
- Außenring
- 15
- Innenring
- 16
- Innenmantelfläche des
Außenringes
- 17
- Außenmantelfläche des
Innenringes
- 18
- Außenflansch
- 19
- Gewindebohrung
Außenring
- 20
- Schraube
- 21
- Bohrung
- 22
- Schraubenkopf
- 23
- Nut
- 24
- Kugel
- 25
- Gewindestift
- 26
- durchgehende
Bohrung
- 27
- axiale
Bohrung
- 28
- Bohrung
Außenring
- 29
- Pressring
- 30
- Abstützscheibe
- 31
- Anziehscheibe
- 32
- Längsschlitz
Innenkonus
- 33
- Gewindeschraube
- 34
- Nut
- 35
- Ringscheibe
- 36
- Fortsatz
- 37
- nasenartiger
Fortsatz
- 38
- Längsschlitz
Innenkonus
- 39
- Gewindebohrung
Außenflansch
- 40
- Längsschlitz
Pressring