DE2759306C2

DE2759306C2 - Spannsatz

Info

Publication number: DE2759306C2
Application number: DE19772759306
Authority: DE
Inventors: Ralph 4048 Grevenbroich Müllenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-02
Filing date: 1977-08-02
Publication date: 1985-08-01
Also published as: DE2759306A1

Description

Ein Spannsatz mit zwei Konusnngen mit verschiedenen Konuswinkeln ist für sich genommen auch noch aus der DE-AS 23 22 831 bekannt Auf einer Welle sitzt ein dünnwandiger Doppelkonusring mit einer selbsthemmenden und einer nicht selbsthemmenden Konusfläche, die mit ihren dickwandigen Enden aneinanderstoßen . bzw. deren Scheitel auf entgegengesetzten Seiten des Konusrings bzw. des Spannsatzes gelegen sind. Auf den Doppelkonusring sind zwei entsprechende Konusflächen aufweisende Konusringe angebracht, die siit ihrer zylindrischen Außenumfangsfläche am Innenumfang einer Nabe anliegen und durch Spannschrauben axial gegenemandergezogen werden. Hierdurch soll eine Zweistufenspannung erreicht werden, wobei zunächst an dem Konusring mit dem steileren Winkel eine Zentrierung und sodann beim weiteren Anziehen der Hauptkraftschluß an den Konusring mii der selbsthemmenden Konusfläche erfolgen.

Im Gegensatz zur Erfindung werden jedoch nicht die gleichen radialen Spannkräfte durch beide Arten von Konusflächen übertragen, weil die Konusflächen nicht übereinander sondern hintereinander Hegen. Die Konusflächen wirken bei der Verspannung nicAt zusammen, sondern üben je einzeln ihre Spannwirkung aus. Ebenso beeinflußt im Gegensatz zur Erfindung das Vorhandensein der nicht selbsthemmenden Konusfläche die Löseeigenschaften des Spannsatzes nach der DE-AS 23 22 831 nicht Es bedarf vielmehr besonderer Abdrückschrauben, weil der selbsthemmende Konusring sich sonst nichi lösen kann.

Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung besteht durin, daß an dem den über dem Selbsthemmungsbercich liegenden Konuswinkel aufweisenden anderen Konusring ein axialer Anschlag für die die geringere Wandstärke aufweisende Stirnseite der den größeren Konuswinkel aufweisenden Hälfte des mittleren Konusrings vorgesehen ist und die Radien der Konusfläche mit dem größeren Konuswinkel so bemessen sind, daß in einem Punkt während des Anziehens die Hälfte sowohl auf der Konusfläche mit dem über dem Selbsthemmungsbereicm liegenden Konuswinkel als auch mit der Stirnseite an dem Anschlag anliegt.

Die eine Hälfte des mittleren Konusrings rutscht also zu Beginn des Anziehens der Spannschrauben etwas auf die Konusflächen mit dem größeren Konuswinkel hinauf und vereinigt sich dann vom Moment des Anliegens ihrer Stirnseite an riem Anschlag mit dem anderen Konusring zu einer in sich unverrückbaren Einheit. Die Wirkung der Spannschrauben führt von da ab nur noch zu einer Verlagerung an der den im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkcl aufweisenden Konusfläche.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Untcransprüchen wiedergegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig.l zeigt einen durch die Achse gehenden Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Spannsatzes:

F i g. 2 zeigt schematisch die von einem Konusring auf eine benachbarte Konusfläche ausgeübten Kräfte.

Das äußere Bauteil ist mit 1 bezeichnet. Es kann sich um die Nabe eines Zahnrades oder sonstigen Rades, um die Wandung einer Antriebstrommel für Förderbänder oder dergleichen handeln. Das äußere Bauteil 1 wird auf einer Welle 2 mittels des Spannsatzes festgelegt. Das iiußcre Bauteil 1 besitzt eine zylindrische Ausnehmung 3. die Welle 2 eine zylindrische Umfangsfläche 4. Dazwischen besteht ein AbstanJsraum. in dem der SDannsatz untergebracht ist.

In F i g. 1 ist ein Spannsatz 70 in Doppelausführung dargestellt, der aus einem doppelten äußeren Konusriug 71 mit einestückigem Zentriersteg 72, aus zwei als Ganzes mit 75 bezeichneten mittleren Konusnngen und zwei inneren Konusringen 73 besteht und bei dem der mittlere Konusring 75 längs einer zur Achse koaxialen Zylinderfläche 80 in zwei Hälften 75' und 75" unterteilt ist und die Scheitel der Konusfläche 82 der Hälfte 75' und der Konusfläche 81 der Hälfte 75" desselben mittleren Konusrings 75 auf verschiedenen Seiten des betreffenden Konusrings 75 liegen. Der äußere Konusring 71 liegt mit seinem Steg 72 an der Welle 2 an, so daß das äußere Bauteil 1 gegenüber der Welle 2 zentriert ist Seine Konusflächen 78 weisen einen über dem Selbsthemmungswinkel liegenden größeren Konuswinkel 14 auf. Die Konusflächen 79 der inneren Konusringe 73 tragen einen unter dem Selbsthemmungswinkel liegenden kleineren Konuswinkel 20. Die äußeren Hälften 75' des mittleren Konusrings 75 mit dem größeren Konuswinkel 14 werden in dem Ausfuhr.·'ugsbeispiel durch über den Umfang verleihe Vorspannidi-auben 76 mit ihren Stirnseiten zur Anlage an dem Steg 72 gebracht Die zur Achse senkrechten Seitenflächen des Steges 72 bilden axiale Anschläge 77 sowohl für die den gröberen Konusw'jikel 14 tragende äußere Hälfte 75' des Konusrings 75 als auch für die inneren Konusringe 73 mit dem kleineren Konuswinkel 20. Sodann erfolgt die Verspannung des Spannsatzes 70 durch Anziehen der dicht über den Umfang verteilten Spannschrauben 5' so, als handle es sich lediglich um einen Spannsatz mit einem im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel 20. Es verlagert sich hierbei die den kleineren Konuswinkel 20 aufweisende Hälfte 75" des mittleren Konusrings 75 gegenüber dessen anderer Hälfte 75' und den inneren Konusringen 73. »Aktiv« ist also nur der kleinere Konuswinkel 20, so daß sich die entsprechenden hohen radialen Spannkräfte ergeben.

Nach Lösen der Schrauben 5' und 76 lost sich der Spannsatz 70 von selbst weil er durch die einen über dem Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel 14 aufweisende Konusfläche 78 freigedrückt wird.

Der Abstand des etwa 12° betragenden Konuswinkels 14 von dem etwa 7° betragenden Selbsthemmungswinkel ist mit 5° etwas größer als der 4° betragende Abstand des sich auf 3° belaufenden Konuswinkeis 20 vom Selbsthemmungswinkel. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Abdrückkraft der den größeren Winkel aufweisenden Konusfläche beim Lösen die Haltekraft der im Selbsthemmungsbereich liegenden Konusfläche überwinden kann.

In F i g. 2 sind die Kraftverhältnisse an einem Konusring veranschaulicht. Ein Konusring X liegt mit einer zylindrischen Umfangsfläche an einer entsprechenden Gegenfläche Y eines benachbarten Bauteils, mit einer konischen Umfang&.^c!äche an einer entsprecnenden Gegenfläche Z eines weiteren benachbarten Bauteils an. Die gesamte in der Konusfläche auf die Gegenfläche Z übertragende Krnft wird als »Anlagekraft« bezeichnet. Sie setzt sich aus einer senkrecht zur Konusfläche wirkenden Kraft a und einer durch die Reibung in der Konusfläche gegebene Komponente b zusammen, wobei b von den Reibungsbedingungen in der Konusfläche, d. h. dem Schmierungszustand und der Oberflächenrauhigkeit abhängt. Die Anlagekraft kann aber auch in eine radiale, die eigentliche Klemmkraft ergebende Komponente A und eine axiale Komponente B zerlegt werden, die der Spannkraft der Schrauben enteegengerichtet ist.

Es ist auf den ersten Blick ersichtlich, daß diese Komponente umso größer wird, je stärker die Konusfläche geneigt ist. Sie wächst dabei auf Kosten der Radialkraft. Je größer also der Konuswinkel ist, ein desto geringerer Anteil der Spannkraft der Schrauben wird in nutzbare Radialkraft A umgesetzt.

Bei der Ausführungsform der F i g. 1 üben die Spannschrauben 5' ihre Axialkraft an den Konusringhälften 75" mit dem kleineren Konuswinkel 20 aus, so daß beim Spannen ein hoher Anteil der Spannkraft in für die Klemmung wirksame Radialkraft A umgesetzt wird. An den für das Lösen wesentlichen Konusringhälften 75' mit dem größeren Konuswinkel 14 findet jedoch beim Festspannen der Spannschrauben 5' wegen der Anlage keine Verlagerung mehr statt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 rings. Der Sinn des verschiedenen Betrages der Konus-Patentansprüche: winkel besteht darin, trotz des Vorhandenseins eines im Selbsthemmungsbereichjiegenden Konuswinkcls, der

1. Spannsatz zum Verbinden eines eine zylindri- für sich genommen die Übertragbarkeit besonders hosche Ausnehmung aufweisenden äußeren Bauteils, 5 her Umfangskräfte bewirkt, durch das gleichzeitige insbesondere einer Nabe, mit einem konzentrisch in Vorhandensein des über dem Selbsthemmungsbereich der Ausnehmung angeordneten, eine zylindrische liegenden Konuswinkels zu einem selbstlösenden Außenfläche aufweisenden inneren Bauteil, insbe- Spannsatz zu kommen, der nach dem Lösen der Spannsondere einer Welle, mit einem inneren Konusring schrauben keiner Abdrückschrauben bedarf. Dieser mir. einer zylindrischen Innenumfangsfläche und ei- io Umstand erlaubt eine weitere Steigerung der übertragner als Konusfläche ausgebildeten äußeren Um- baren Umfangskräfte, weil eben der gesamte am Um-Fangsfläche, mit einem äußeren Konusring mit einer fang zur Verfügung stehende Platz für Spannschrauben zylindrischen Außenumfangsfläche und einer als Ko- genutzt werden kann.

nusfläche ausgebildeten inneren Umfangsfläche, und Bei diesem Spannsate greifen allerdings die Spann-

imit einem mittleren Konusring mit als Konusflächen 15 schrauben an dem mittleren Konusring an. Um eine ausgebildeten inneren und äußeren Umfangsflächen, gewünschte radiale Verspannung zu erzielen, muß der die mit den äußeren und inneren Konusflächen der mittlere Konusring um einen gewissen Betrag in axialer anderen Konusringe zusammenwirken und bei de- Richtung verlagert werden. Die axiale Verlagerung wird inen der Konuswinkel des einen Konusflächenpaares durch die Spannschrauben erzeugt An der Konusfläche mit einem Winkelabstand vom Selbsthemmungswin- 20 mit dem größeren, d. h. über dem Selbsthemmungsbekel im Sejbsthemmungsbereich, der Konuswinkel reich liegenden Konuswinkel wird der axialen Verlagertes anderen Konusfiächenpaares mit mindestens rung ein größerer Widerstand entgegengesetzt als an dem gleichen Winkelabstand über dem Selbsthem- der Konusfläche mit dem im Selbsthemmungsbereich mungsbereich liegt, und mit axialen Spannschrau- liegenden Konuswinkel, weil eben bei steilerem Konusben, die den mittleren Konusring gegenüber dem 25 winkel die in axialer Richtung gelegene, der Kraft der inneren und äußeren Konusring axial gegeneinander Spannschrauben entgegenwirkende Komponente der verspannen, wobei die Scheiisl der Konusflächen Anlagekraft, d. h. de«· resultierenden der gesamten von des mittleren Konusrings (75) auf verschiedenen Sei- einem Konusring auf eine benachbarte Konusfläche ten des mittleren Konusrings (75) gelegen sind, d a - übertragenen Kräfte (siehe F i g. 2), an dieser Konusflädurch gekennzeichnet, daß der mittlere 30 ehe größer ist Dieser Überschuß der axialen Kompo-Konusring (75) längs einer zu seiner Achse koaxialen nente geht zur Erzeugung einer radialen Spannkraft Zylinderfläd._' (80) geteilt ist und daß die Spann- verloren. Wenn die Spannschrauben bis zu ihrer Grenzschrauben (5') an derjenigen Hälfte (75") des mittle- belastbarkeit angezogen werden, bleibt der mittlere ren Konusrings (75) armreifen, der den im Selbst- Konusring an einer bestimmten Stelle stehen und kann hemmungsbereich liegendem Kc-yswinkel (20) trägt 35 nicht weiterverlagert werden, obwohl die axiale Kom-

2. Spannsatz nach Anspruch I, dadurch gekenn- ponente an der Konusfläche mit dem geringeren Kozeichnet, daß an dem den über dem Selbsthem- nuswinkel geringer ist und an sich eine weitere Verlagemungsbereich liegenden Konuswinkel (14) aufwei- rung des mittleren Konusrings zulassen würde. Der senden anderen Konusring (71) ein axialer Anschlag mittlere Konusring kann also überhaupt nicht so weit (77) für die die geringere Wandstärke aufweisende 40 verlagert werden, wie es zur Erzeugung einer maxima-Stirnseite der den größeren Konuswinkel (14) auf- len radialen Spannkraft erwünscht wäre.

weisenden Hälfte (75') des mittleren Konusrings (75) Die Erfindung hat die Aufgabe, bei gleicher Schrauvorgesehen ist und die Radien der Konusflächen mii benbelastung die radiale Spannkraft zu erhöhen, dem größeren Konuswinkel (14) so bemessen sind. Bei der erfindungsgemäßen Lösung braucht zur Erdaß in einem Punkt während des Anziehens die Half- 45 zielung der Verspannung der mittlere Konusring nicht te (75') sowohl auf der Konusfläche mit dem über mehr als Ganzes gegenüber demjenigen anderen Ködern Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswin- nusring verlagert zu werden, der den größeren Konuskel (14) als auch mit der Stirnseite an dem Anschlag winkel aufweist. Durch die Teilung des mittleren Konus-(77) anliegt. rings kann vielmehr beim Anziehen der Spannschrau-

3. Spannsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 50 ben dessen die Konusfläche mit dem größeren winkelkennzeichnet, daß der den größeren Konuswinkel tragende Hälfte gegenüber dem ihr zugeordneten ande-(14) aufweisende nndere Konusring (71) als Einfach- ren Konusringen stehen bleiben, während die andere ring ausgebildet ist. Hälfte des mittleren Konusrings soweit verlagert wer-

4. Spannsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- den kann, wie es die axiale Komponente an der Konuskennzeichnet, daß der den größeren Konuswinkel 55 fläche mit dem im Selbsthemmungsbereich liegenden aufweisende andere Konusring (71) doppelt ausge- Konuswinkel bzw. die maximale Spannkraft der Spann^{biIdet ist} und zwei mittlere geteilte (75', 75") und schrauben zulassen. Die Nachteile der Konusfläche mit

P ^zwei andere Konusringe (73) mit dem kleineren Ko- dem größeren Konuswir.kel kommen also beim Span-

jd nuswinkel (20) vorhanden sind. nen nicht zur Geltung. Nichtsdestoweniger entfaltet die

ij 60 Konusfläche mit dem über dem Selbsthemmungsbe-

§ reich liegenden Konuswinkel ihre Vorteile beim Lösen

ts der Spannschrauben, indem sie gewährleistet, daß der

Ej Spannsatz dann locker wird.

^Em Spannsatz der im Oberbegriff genannten Art ist Das Prinzip besteht darin, die Konusringe so auszuge-

i| aus dem DE-GM 75 12 290 bekannt. Bei der bekannten 65 stalten und die Spannschrauben so angreifen zu lassen,

Ausfiihrungsform sind die Konusflächen des mittleren daß die Konusflächen mit dem über dem Sclbsihem-

Konijsrings einander entgegengesetzt geneigt, d. h. ihre mungsbereich liegenden Konuswinkcl keine gcgenseiii-

ψ Scheitel liegen auf verschiedenen Seiten des Konus- ge Verlagerung erfahren müssen.