DE2852494B2

DE2852494B2 - Drehmomentfreie Vorrichtung zur Befestigung eines Nabenansatzes auf einer Welle

Info

Publication number: DE2852494B2
Application number: DE19782852494
Authority: DE
Inventors: Werner 4100 Duisburg Winckelhaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-05
Filing date: 1978-12-05
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2852494A1

Description

Die Erfindung betrifft eine drehmomeritfreie Vorrichtung zur Befestigung eines geschlossenen krciszylindri-

sehen Nabenansatzes auf einer Welle mit wenigstens einem unter dem Einfluß der Befestigungskräfte elastisch verformbaren Keilring, der mit einer inneren zylindrischen Klemmfläche unmittelbar auf den Nabenansatz aufgesetzt ist und der außen eine Keilfläche

i: aufweist, und mit einem äußeren Stützring, der im Vergleich zum Keilring wenig verformbar ist, sowie mit über den Umfang verteilten axialen Spannschrauben.

Drehmomentfrei bedeutet, daß die Bauteile der Vorrichtung nicht im »Kraftfluß« des Drehmomentes liegen, welches zwischen Welle und Nabe zu übertragen ist und den Nabenansatz durchfließt Drehmomentfreäe Vorrichtungen der beschriebenen Gattung und Zweckbestimmung stehen damit im Gegensatz zu solchen (vgL DE-PS 10 99 806), bei denen die Bauteile vom Kraftfluß des Drehmomentes durchflossen werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung der beschriebenen Gattung (DE-OS 26 01 138) ist der auf den Nabenansatz aufgesetzte Keilring verhältnismäßig dünnwandig. Auf die Keilfläche des Keilrings ist ein Spannring aufgesetzt, in den die axialen Spannschrauben, die durch einen Radialflansch des Keilringes geführt sind, eingeschraubt sind. Der Spannring besitzt eine äußere zylindrische Umfangsfläche, auf die der Stützring aus verhältnismäßig festem Material mit einer entsprechenden zylindrisehen Innenumfangsfläche aufgesetzt ist Funktionell arbeitet der innere Keilring gleichsam als Stauchring, der Rundheitstoleranzen und Toleranzen ^;.n den Keilflächen ausgleicht und bewirkt, daß die Befestigungskräfte mehr oder weniger ,gleichmäßig über den gesamten Umfang des Nabenansatzes angreifen. Der Keilring wirkt insoweit gleichsam wie ein hydraulisches Ausgleichspolster zwischen dem Nabenansatz und dem Spannring, der sich außen am Stützring abstützen kann. In hersiellungstechnischer Hinsicht stört bei dieser bekannten Vorrichtung einerseits die Gestaltung des verhältnismäßig dünnwandigen Keilringes, an den ein Radialflansch angeformt werden muß, sowie andererseits die erforderliche Anpassung zwischen Außenumfang des Spannringes und Innenumfang des Stützringes.

so Eine zuverlässige Abstützung der radialen Kräfte des Spannringes am Stützring ist nämlich nur möglich, wenn die einander zugeordneten Umfangsflächen von Spannring und Stützring enge Toleranzen aufweisen. In montagetechnischer Hinsicht stört, daß Spannring und Stützring relativ zueinander nicht fixiert sind und daß eine solche Fixierung erst dann eintritt, wenn die Vorrichtung durch Befestigungskräfte belastet wird. Außerdem ergeben sich durch die konzentrische Anordnung von Spannring und Stützring verhältnismä-Big große Durchmesser der Vorrichtung insgesamt, wodurch der Einsatz dieser Vorrichtung beschränkt ist.

Bei einer ähnlichen Vorrichtung (DE-PS 12 94 751) ist ebenfalls ein als Stauchring funktionierender Keilring mit einer zylindrischen Innenfläche unmittelbar auf den Nabenansatz aufgepaßt. Dieser Keilring besitzt außen zwei Keilflachen, auf denen sich zugeordnete Spannringe mit inneren Keilflächen abstützen. Die Spannschrauben greifen an den Spannringen an. Wenn große

Drehmomente (ohne Rutschen) zu übertragen sind, ergeben sich bei der bekannten Vorrichtung, wenn man sie nach den Regeln der Ingenieurkunst auslegt, große Außendarchmesser für die Spannringe. Diese bekannte Vorrichtung hat sich daher zwar in funktioneller Hinsicht bewährt, sie baut aber nicht sehr kompakt Das stört, wenn die räumlichen Verhältnisse beschränkt sind, was im Schwermaschinenbau häufig der Fall ist Zwar kann man bei einer bekannten Vorrichtung vorgegebener Auslegung das ohne Rutschen übertragbare Grenzdrehmoment vergrößern, indem man die Vorrichtung so gestaltet daß unterschiedliche elastische Verformungen der Spannringe im Bereich der Spannschrauben oder Spannschraubenbohrungen einerseits, im Bereich zwischen den Spannschrauben andererseits sich dem Nabenansatz und der Welle mitteilen und gleichsam einen polygonalen Mikroformschluß bewirken (DE-AS 22 04 038), an dem grundsätzlichen Aufbau und der wenig kompakten Bauweise bei großen Drehmomenten ändert sich jedoch dadurch nichts Wesentliches.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zup-unde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung im Hinblick auf Herstellung und Montage zu vereinfachen. Außerdem wird eine kompakte Bauweise auch bei Übertragung großer Drehmomente angestrebt

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß zwei mit Spannabstand gegeneinander gesetzte Keilringe vorgesehen sind und daß der Stützring mit daran angeformten Gegenkeilflächen auf die Keilflächen der Keilringe aufgesetzt ist wobei die Spannschrauben in Bohrungen eines Keilringes geführt und in Gewindebohrungen des, anderen Keilrings eingeschraubt sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung können in Kombination zu den vorstehend beschriebenen Merkmalen die Klemmflächen, die zugeordnete Nabenansatzfläche, die Keilflächen und die Gegenkeilflächen als Gleitmittelhaftflächen ausgebildet und mit einer Gleitmittelschicht, z. B. einer Gleitlackschicht versehen sein. Derartige Gleitschic'ten sind für sich bekannt (GB-PS 10 41 238, DE-GM 18 90447). Als Gleitmittelhaftflächen sind die genannten Flächen ausgebildet wenn sie eine entsprechende Aufrauhung in Form von Drehriefen oder dergleichen aufweisen, so daß das Gleitmittel ausreichend festgehalten wird. Um nichtsdestoweniger sicherzustellen, daß nicht nur di; Montage, sondern auch die Demontage der Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne weiteres geschehen kann, geht ein weiterer Vorschlag der Erfindung dahin, daß die Keilflächen und die Gegenkeilflächen, zumindest unter Berücksichtigung der Gleitmittelschicht einen außerhalb der Selbsthemmung liegenden Keilwinkel aufweisen. Dabei können die Keilflächen und die Gegenkeilflächen mit unterschiedlichen Keilwinkeln ausgerüstet sein.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann folglich auf die Anordnung eines oder mehrerer gesonderter Spannringe verzichtet werden, weil die Keilringe sich mit ihren Keilflächen unmittelbar an den Gegenkeilflächen des Stützringes abstützen können. Der Stützring bedarf, bis auf die Anformuiig der Gegenkeilflächen, keiner Bearbeitung und kann werkstoffmäßig ohne weiteres so ausgebildet werden, daß er bei kleinem Durchmesser alle Beanspruchungen aufzunehmen in der Lage ist. Obwohl die Keilringe im Bereich der Bohrungen der Spannschrauben wegen der dort auftretenden elastischen Verformung nicht in dem Maße zur Umsetzung der SpAnnkräfte zur Befestigung beitragen können, wie die Bereiche zwischen den Spannschrauben, funktionieren sie dennoch im Sinne von Stauchringen und gleichen Rundheitstolereraen sowie Toleranzen in den Keilflachen aus, wobei gleichzeitig der eingangs bereits beschriebene Effekt eines polygonalen Mikroformschlusses verstärkt wird. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung itt einfacher, weil günstigere Voraussetzungen für die Bearbeitung der Keilringe gegeben sind. Die Montage

to bietet praktisch keine Probleme, weil alle Teile der Vorrichtung sich gleichsam selbst ausrichten und optimal zueinander einstellen. Die Bauhöhe bleibt wegen der möglichen großen Festigkeit des Stützringes gering.

is Insbesondere kann mit einem einheitlichen Stützring für beide Keilringe gearbeitet werden, der zwei gegenläufige Gegenkeilflächen aufweist und auf beide Keilringe aufgesetzt ist Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch, mit zwei separaten Stützringen zu arbeiten, die je einem Keilring zugeordnet sind. Dabei können diese Stützringe auch mit Verhüten ngsringen versehen sein.

Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So wird man im allgemeinen die Keilflächen der Keilringe und entsprechend' die Gegenkeilflächen so gestalten, daß sie in Richtung auf den Spannabstand abnehmenden Radius aufweisen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist auslegungsmäßig dadurch gekennzeichnet daß der Stützring bzw. die Stützringe ein polares Flächenträgheitsmoment aufweisen, welches ein Vielfaches des polaren Flächenträgheitsmomentes der Keilringe ausmacht Der Werkstoff, aus dem bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die beschriebenen Bauteile aufgebaut sind, ist grundsätzlich beliebig, jedoch liegt die Festigkeit des Stützringes bzw. der Stützringe regelmäßig beachtlich über der der Keiiringe. Die Spannschrauben sind zweckmäßigerweise als hochdehnbare Schrauben ausgeführt Im Rahmen liegt es, einen der Keilringe-, z. B. den der Nabe zugewandten Keilring, an den N&benansatz anzuformen. In der Ausführungsform mit nach Maßgabe des zu übertragenden Drehmomentes mit Stufung versehenem Nabenansatz empfiehlt die Erfindung, die Anordnung so zu treffen, daß die Keilringe einen der St jfung angepaßten Durchmesser der Klemmfläche aufweisen und (mit durchgehenden Spannschrauben) beidseits der Stufung angeordnet sind, während die Keilflächen so wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform gestaltet sind.

so Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Au3führungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigt in schematicher Darstellung,
ι-' ί g. 1 teilweise im Axialschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im eingebauten Zustand mit Ntbenansatz und Welle,

F i g. 2 eine Ansicht des Gegenstandes der F i g. 1 aus Richtung des Pfeiles A,
Fig.3 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem

Gegenstand nach F i g. 1,

F i g. 4 entsprechend der F i g. 3 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

F i g. 5 entsprechend der F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist nun zur Befestigung eines geschlossenen, d. h. ungeschlitzten, kreiszylindrischen Nabenansatzes 1 auf einer Welle 2 vorgesehen. Aus einer vergleichenden Betrachtung

der F i g. 1 und 2 entnimmt man unmittelbar, daß der Kraftfluß des zu übertragenden Drehmomentes die eigentliche Befestigungsvorrichtung nicht durchfließt. Er fließt von der Welle 2 in den Nabenansatz 1 und vom Nabenansatz 1 in die Nabe 3. Zur Vorrichtung gehören im grundsätzlichen Aufbau

zwei mit Spannabstand 4 gegeneinander gesetzte

Keilringe 5, 6, die an einer Seite Keilflächen 7, 8

aufweisen,

Ober den Umfang der Keilringe 5,6 verteilte axiale Spannschrauben 9 und

ein Keilgetriebe,

wobei das Keilgetriebe die axialen Spannkräfte der Spannschrauben 9 in bekannter Weise in radiale Befestigungskräfte umsetzt

Die Keilringe 5, 6 besitzen jeweils eine innere zylindrische, unmittelbar auf den Nabenansatz 1

erwähnten Keilflächen 7,8. Auf die Keilflächen 7,8 der Keilringe 5,6 ist ein Stützring 12 mit Gegenkeilflächen 13,14 aufgesetzt Dieser Stützring 12 ist im Vergleich zu den Keilriemen 5, 6 wenig verformbar. Die Klemmflächen 10, 11, die zugeordnete Nabenansatzfläche 15, 16, die Keilflächen 7,8 und die Gegenkeilflächen 13,14 sind als Gleitmittelhaftflächen ausgebildet und mit einer Gleitmittelschicht 17, z. B. einer Gleitlackschicht versehen. Der vergrößerte Ausschnitt bei F i g. 3 macht dieses deutlich. Hier sind bei Keilfläche 7 und Gegenkeilfläche 13 Aufrauhungen 18 eingezeichnet, die die Ausbildung als Gleitmittelhaftflächen bewirken.

Im übrigen ist im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß die Keilflächen 7, 8 und die Gegenkeilflächen 13, 14 unter Berücksichtigung der Gleitmittelschicht 17 einen außerhalb der Selbsthemmung liegenden Keilwinkel a aufweisen. Die Keilwinkel a der beiden zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Keiiringe 5, 6 können unterschiedlich sein, was nicht gezeichnet ist. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist ein einheitlicher Stützring 12 vorgesehen, der folglich zwei gegenläufige Gegenkeilflächen 13,14 aufweist, und der auf beide Keilringe S, 6 aufgesetzt ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Keilflächen 7,8 der Keilringe 5, 6 und entsprechend die Gegenkeilflächen 13,14 in Richtung auf den Spannabstand 4 abnehmenden Radius aufweisen. Man erkennt, daß der Stützring 12 ein polares Flächenträgheitsmoment besitzt, welches ein Vielfaches des polaren Flächenträgheitsmomentes der Keilringe 5,6 ausmacht Es mag sich dabei bei dem Stützring 12 um einen solchen aus Stahl der Zugfestigkeit von etwa 140 kp/mm² handeln, während die Keilringe 5, 6 aus einem Stahl der Festigkeit von etwa 60 kp/mm² bestehen. Bei diesem Aufbau kommt man zu einer besonders kompakten Bauweise. Die Spannschrauben 9 mögen als hochdehnbare Schrauben mit Mindestzugfestigkeit von etwa 120 kp/mm² ausgeführt sein.

Die F i g. 4 macht deutlich, daß einer der Keilringe 5,

£ ~ D -J — J-- KI-I -3 l»_ KS-II-: J= __ J__

v, C. lt. uvi uvi nout j £.u5«.«raiiutc rvciiiuig u, du UCIl Nabenansatz 1 angeformt sein kann. Das macht fertigungstechnisch offenbar keine Schwierigkeiten und beeinflußt die Funktion der Zusammenhänge nicht.

F i g. 5 zeigt die Ausführungsform mit nach Maßgabe des zu übertragenden Drehmomentes mit Stufung 19 versehenem Nabenansatz 1. Man erkennt, daß die Keilringe 5, 6 einen der Stufung 19 angepaßten Durchmesser der Klemmfläche 10, 11 aufweisen und, mit ά :rchgehenden Spannschrauben 9, beidseits der Stufung 19 angeordnet sind. Die Keilflächen 7, 8 sind wie bei den vorhergehenden Figuren gestaltet.

Im Ergebnis läßt sich ohne weiteres erreichen, daß die Vorrichtung das Drehmoment auf den Nabenansatz 1 und die Nabe überträgt, welches die umschlossene Welle 2 zu übertragen in der Lage ist. Der

J5 erfindungsgemäße Aufbau mit Schraubenbohrungen in den Keilringen 5, 6 erlaubt es, für den Stützring 12 ein Material zu verwenden, dessen hohe Streckgrenze ein Einschneiden von Gewinden nicht mehr möglich macht. Die Keilflächen 13, 14 am Stützring 12 werden durch

«ο Schleifen bearbeitet die übrigen Flächen können — sauber geschmiedet — unbearbeitet bleiben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehroomenifreie Vorrichtung zur Befestigung eines geschlossenen kreiszylindrischen Nabenansatzes auf einer Welle mit wenigstens einem unter dem Einfluß der Befestigungskräfte elastisch verformbaren Keilring, der mit einer inneren zylindrischen Klemmfläche unmittelbar auf den Nabenansatz aufgesetzt ist und der außen eine Keilfläche aufweist, und mit einem äußeren Stützring, der im Vergleich zum Keilring wenig verformbar ist, sowie mit über den Umfang verteilten axialen Spannschrauben, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit Spannabstand (4) gegeneinandergesetzte Keilringe (5,6) vorgesehen sind und daß der Stützring (12) mit daran angeformten Gegenkeilflächen (13,14) auf die Keilflächen (7,8) der Keilringe (5,6) aufgesetzt ist, wobei die Spannschrauben (9) in Bohrungen eines Keilrings (S) geführt und in Gewindebohrungen des anderen Keilrings (6) eingeschraubt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmflächen (10, 11), die zugeordneten Nabenansatzflächen (15, 16) die Keilflächen (7, 8) und die Gegenkeilflächen (13, 14) als Gleitmittelhaftflächen ausgebildet und mit einer Gleitmittelschicht (17), z. B. einer Gleitlackschicht, versehen sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (7,8) und die Gegenkeilflächen (13, 14) zumindest unter Berücksichtigung der Gleitmittelschicht (17), einen außerhalb der Selbsthemmung liegenden Keilwinkel (^aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem >-.er Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einheitlicher Stützring (12), der zwei gegenläufige Gegenkeilflächen (13, 14) aufweist, auf beide Keilringe (5, 6) aufgesetzt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (7, 8) der Keilringe (5,6) und entsprechend die Gegenkeilflächen (13, 14) in Richtung auf den Spannabstand (14) abnehmenden Radius aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (12) bzw. die Stützringe (12) ein polares Flächenträgheitsmoment aufweisen, welches ein Vielfaches des polaren Flächenträgheitsmomentes der Keilringe (5, 6) ausmacht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring bzw. die Stützringe (12) aus einem Stahl der Zugfestigkeit von etwa 140 kp/mm², die Keilringe (5,6) aus einem Stahl der Festigkeit von etwa 60 kp/mm² bestehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschrauben (9) als hochdehnbare Schrauben mit einer Mindestzugfestigkeit von etwa 120 kp/mm² ausgeführt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eitler der Keilringe (S₁ 6), z. B. der der Nabe zugewandte Keilring (6), an den Nabenansatz (1) angeformt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 9 in der Ausführungsform mit nach Maßgabe des zu übertragenden Drehmomentes mit Stufung versehenem Nabenansatz, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilringe (5, 6) einen der Stufung (19) angepaßten Durchmesser der Klemmfläche (10, 11) aufweisen und beidseits der Stufung (19) angeordnet sind