DE29603922U1

DE29603922U1 - Anordnung zur Übertragung eines Drehmoments

Info

Publication number: DE29603922U1
Application number: DE29603922U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-02
Filing date: 1996-03-02
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2006-03-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Eine derartige Anordnung ist aus der DE 32 23 683 C2 bekannt. Bei der bekannten Ausfuhrungsform wirken die Spannschrauben zwischen dem Bauteil und dem Spannring. Das Anziehen erfolgt, bis der Spannring mit seiner Stirnfläche an den Bauteil anliegt. Gleichzeitig liegt das Bauteil weiter innen an dem Andruckring an und bindet für diesen, ein Widerlager beim Anziehen der Spannschrauben. Bei großen Spannkräften und einem nicht hinreichend stabilen Bauteil kann es hierbei zu einem Ausbeulen des Bauteils radial innerhalb der Spannschrauben kommen. Scheibenförmige oder aus dickerem Blech bestehende Bauteile sind auf diese Weise nicht vorteilhaft zu befestigen, weil sie den auftretenden Biege- bzw. Beulbelastungen nicht gewachsen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art so auszugestalten, daß auch dünnere Bauteile einwandfrei zur Übertragung des Drehmoments auf der Welle festlegbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Es ist hierdurch erreicht, daß das Bauteil auf einer Seite nur an einem Bauteil, nämlich dem Andruckring, anliegt

I) 402.T) OUSSEI.DORF Mt¹I-VANYSTRASSI: 2 TELEFON 49 I 211 ; 96 !45-0 TELEFAX 40 / 211 / 96 143 ■ 20

und keine Biege- und Beulbeanspruchungen durch den Angriff von Kräften an radial unterschiedlichen Stellen auftreten. Durch das "auf Block"-Ziehen der drei Teile Bauteil/Andruckring/Spannring bildet die aus dem Andruckring und dem Spannring bestehende Konusspanneinrichtung eine kompakte, quasi einstückige Einheit, deren Teile bei Beanspruchung nicht gegeneinander arbeiten. Außerdem vereinfacht das "auf Block"-Ziehen die Montage, insofern die Spannschrauben lediglich bis zum "Block" und nicht wie sonst, bis zu einem vorgegebenen und während des Anziehens zu kontrollierenden Drehmoment angezogen werden müssen.

Es versteht sich, daß das Anziehen auf Block eine bestimmte Bemessung der Radien der Konusflächen mit relativ geringen Toleranzen verlangt, damit beim Eintritt des "Blocks" eine ausreichende radiale Vorspannung sichergestellt ist.

Die Anlage "auf Block" kann radial im Bereich der Spannschrauben gegeben sein (Anspruch 2), sie kann sich aber auch relativ weit radial über die Spannschrauben hinauserstrecken (Anspruch 3).

Hierdurch ergibt sich eine größere Steifigkeit der verspannten Anordnung, weil das Bauteil auf einem größeren Radius an der eigentlichen Spannanordnung anliegt, die wiederum, für sich genommen, nach Erreichen des "Auf Block"-Zustandes wie ein einstückiges Teil wirkt, welches nicht in sich arbeitet. Dadurch gibt es keine Beulbeanspruchung auf das Bauteil, weil dieses radial innerhalb des "Auf Block"-Anlagebereichs an dem Andruckring anliegt und abgestützt ist. Der Andruckring bildet die einzige Anlagefläche, an der sich nichts gegenüber Nachbarbereichen axial verschieben kann.

Die "Auf Block"-Anlage an radial weiter ausladenden Bereichen kann in der in Anspruch 4 wiedergegebenen Weise verwirklicht sein, die noch den praktischen Vorteil aufweist, daß der Außenumfang des Ansatzes gut sichtbar ist und die Erreichung des "Auf Block"-Zustandes über den verschwindenden Abstand zu den benachbarten Anlageflächen des Spann-

rings und des Bauteils leicht verfolgbar ist.

Die Merkmale des Anspruchs 5 dienen der besseren Ausnutzung der axialen Länge zur Erzielung von Spannkraft. Die Gestaltung ist für sich genommen aus der DE-PS 1 190 266 bekannt.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 bis 6 zeigen durch die Achse der Welle gehende Längsschnitte durch die jeweils obere Hälfte der Anordnung.

Die Anordnung 100 der Fig. 1 umfaßt eine Welle 1 mit einem zylindrischen Außenumfang 2, auf welchem mit seinem zylindrischen Innenumfang 3 ein Andruckring 4 anliegt. Der zylindrische Innenumfang 3 geht über die ganze Länge des Andruckrings 4 durch. Der Andruckring 4 hat eine gestuft konische Außenumfangsfläche. Er besteht aus einem ersten, radial relativ dünnwandigen Teil mit einer äußeren Konusfläche 5' mit einem Konuswinkel &agr; von in dem Ausführungsbeispiel 10°, einer Stufe mit zur Achse der Welle 1 senkrechten Stufenfläche 5 und einer auf der anderen Seite der Stufenfläche 5 anschließenden, radial dickwandigeren Teil mit einer weiteren Konusfläche 5'' mit dem gleichen Konuswinkel &agr;.

Auf der Außenumfangs fläche 5', 5, 5'' ist ein Spannring 8 angeordnet, dessen Innenumfangsfläche der Außenumfangsfläche des Andruckrings 4 komplementär gestaltet ist und somit eine den gleichen Konuswinkel &agr; wie die Konusfläche 5' aufweisende und auf dieser anliegende Konusfläche 6', eine vor der Stufenfläche 5 gelegene Stufenfläche 6 und eine den gleichen Konuswinkel &agr; wie die Konusfläche 5'' aufweisende und auf dieser anliegende Konusfläche 6'' umfaßt.

Über den Umfang verteilt sind auf einem Teilkreis 7 dicht beieinander axiale Spannschrauben 9 vorgesehen, die mit ihrem Kopf 9' gemäß Fig. 1 von rechts gegen den radial inneren Bereich eines auf der Welle 2 angeordneten, sich im wesentlichen in einer zu dieser senkrechten Ebene erstrekkenden scheibenförmigen Bauteil 10 anliegen und das Bauteil 10 und den Andruckring 4 in seinem dickwandigeren Teil radi-

al im Bereich der Stufe 5 in entsprechenden Bohrungen durchgreifen und in Gewindebohrungen in dem gemäß Fig. 1 linken, d.h. radial weiter nach innen reichenden Teil des Spannrings 8 eingreifen.

Werden die Spannschrauben 9 angezogen, so wird das Bauteil 10 zwischen den Köpfen 9' und der rechten Stirnseite 4 ' des Andruckrings 4 frei von Beul- oder Biegebeanspruchungen eingespannt. Das Anziehen erfolgt, bis die Stufenfläche 6 des Spannrings 8 gegen die Stufenfläche 5 des Andruckrings 4 anliegt. Dann ist die Anordnung "auf Block" gezogen, d.h. die Teile 9', 10, 4 und 8 bilden quasi eine metallische Einheit. Die Anlage erfolgt an den Stufenflächen 5,6 radial in der Nachbarschaft der Spannschrauben 9, also gewissermaßen im Innern des durch die Ringe 4,8 gebildeten Spannsatzes .

Die Konus flächen 5', 5'' und 6', 6'' sind in ihrem Radius so bemessen, daß sie schon aufeinander anliegen bevor die Blockstellung der Stufenflächen 5 und 6 erreicht ist. Beim weiteren Anziehen der Spannschraube 9 wird der Andruckring 4 durch die Keilwirkung an den Konusflächen 5', 6' bzw. 5'', 6'' radial zusammengedrückt und auf der Umfangsflache 2 der Welle 1 kraftschlüssig festgeklemmt. Die Bemessung muß so erfolgen, daß bei Erreichen der Blockstellung eine hinreichend große radiale Klemmung sichergestellt ist.

Der Spannring 8 ist ungeschlitzt, so daß er große Ringzugspannungen ausüben kann. Der Andruckring 4 hingegen ist zur optimalen Nutzung der Anzugskräfte der Spannschrauben 12 an einer Stelle in einer durch die Achse gehenden Ebene geschlitzt (vgl. Fig. 8), weswegen er in der Zeichnung unschraffiert dargestellt ist. Die Spannschrauben 9 sitzen an einer in Umfangsrichtung gegenüber der Schnittebene versetzten Stelle. Der Andruckring 4 läßt sich durch die Schlitzung relativ leicht radial zusammendrücken, so daß möglichst wenig von der Anzugskraft der Schrauben 9 für die bloße Verformung des Andruckrings 4 verlorengeht.

Wichtig ist, daß die Anlage des Bauteils 10 auf der in Fig. 1 linken Seite ausschließlich an dem Andruckring 4

erfolgt und zwischen der betreffenden Seite des Bauteils 10 und der dortigen Stirnseite 8' des Spannrings 8 ein Abstand 11 besteht, so daß das Bauteil 10 außerhalb der Stirnfläche 4' frei ist und keinerlei Beul- oder Biegemomenten ausgesetzt ist.

Soweit in den weiteren Ausführungsformen funktionell entsprechende Teile vorhanden sind, werden gleiche Bezugszahlen verwendet.

Bei der Anordnung 200 der Fig. 2 sind die Konusringe 14,18 keine gestuften Konusringe wie in Fig. 1, sondern einfach konische Ringe, die jeweils nur eine Konusfläche 5', 6' aufweisen. Die Spannschrauben 9 sind in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 von links eingeschraubt und durchgreifen Durchgangsbohrungen in dem Spannring 18 und dem Flansch 17 des Andruckrings 14, um dann in Gewindebohrungen in dem Bauteil 10 einzugreifen. Das Bauteil 10 liegt ausschließlich gegen die Stirnseite 14' des Andruckrings 14 an. Das Anziehen der Spannschrauben 9 erfolgt, bis die Teile 10,14,18 "auf Block" sitzen, d.h. die Stirnflächen 15,16 des Andruckrings 14 bzw. des Spannrings 18 aneinander anliegen. Die Bemessung erfolgt so, daß dann eine ausreichende radiale Klemmkraft an der Umfangsflache 2 der Welle 1 gegeben ist.

Die Anordnung 300 der Fig. 3 unterscheidet sich nur dadurch von der Anordnung 100 der Fig. 1, daß der Andruckring 4 auf der dem Bauteil 10 zugewandten Seite einen buchsenartigen Ansatz 24 mit auf der Außenumfangsfläche 2 der Welle 1 anliegender Innenumfangsfläche und einer konischen Außenumfangsfläche aufweist, der in eine zylindrische Ausnehmung 20 der Innenumfangsfläche des Bauteils 10 hineinragt. Auf der konischen Außenumfangsfläche sitzt mit einer konischen Innenurafangsfläche ein Konusring 25, der sich radial in der Ausnehmung abstützt und beim Anziehen der Spannschraube 9 den Ansatz 24 radial zusammendrückt und für eine Erhöhung der radialen Klemmkraft auf der Welle 1 sorgt. Während bei den Ausführungsformen 100,200,300 das Bauteil 10 nur einseitig an einem Konusring anliegt, wird es bei den Ausführungsformen 400,500,600 von beiden Seiten

zwischen Ringen festgeklemmt, wobei auf ein und derselben Seite des Bauteils 10 jedoch immer nur ein Ring anliegt.

Bei der Anordnung 400 der Fig. 4 entspricht der links von dem Bauteil 10 gelegene Teil der Anordnung 100. Der Andruckring 4 besitzt einen nach der Seite des Bauteils 10 vorspringenden buchsenartigen Ansatz 34, der unter dem Bauteil 10 einen zylindrischen Abschnitt 30 aufweist, auf welchem das Bauteil 10 mit seinem zylindrischen Innenumfang 10' zentriert ist. Außenseitig des Bauteils 10, d.h. auf der in Fig. 4 rechten Seite, besitzt der Einsatz 34 eine Konusfläche 35, deren radiale Wandstärke nach außen abnimmt und auf der ein Zusatzspannring 38 mit seiner konischen Innenumfangsfläche 36 gleichen Konuswinkels anliegt, bevor er mit seiner gemäß Fig. 4 linken Stirnseite 38' an dem Bauteil 10 zur Anlage gekommen ist.

Die Spannschrauben 9 durchgreifen Durchgangsbohrungen in dem Zusatzspannring 38, dem Bauteil 10 und dem Andruckring 4' und greifen in Gewindebohrungen in dem Spannring 8 ein. Das Anziehen der Spannschrauben 9 erfolgt bis alle Teile "auf Block" sitzen. Durch geeignete Bemessung der "Radien" der Konusflächen ist dafür gesorgt, daß in der Blockstellung eine geeignete radiale Klemmkraft vorhanden ist.

Bei der Anordnung 500 der Fig. 5 ist der einer Stelle längsgeschlitzte Andruckring 44 wieder ein Einfachring mit einem radialen Flansch 45, an den sich bauteilseitig ein büchsenartiger Ansatz 34 mit einem zylindrischen Teil 30 zur Zentrierung des Innenumfangs 10' des Bauteils 10 anschließt. Der Zusatzspannring 38 und der Flansch 45 spannen den radial innen gelegenen Teil des Bauteils 10 zwischen sich ein. Die Spannschrauben 9 durchgreifen Durchgangsbohrungen in dem Zusatzspannring 38 und in dem Bauteil 10, um dann in Gewindebohrungen des Flansches 45 des Andruckrings 44 einzugreifen. Im Prinzip entspricht die Anordnung 500 der rechten Hälfte der Anordnung 400.

Bei der Anordnung 600 der Fig. 6 ist eine Anordnung 100 nicht auf einer Welle, sondern auf einem Wellenzapfen 1

»■■***■ * *

angebracht, der in einer zur Achse senkrechten Stufe mit einer Stirnfläche 50' in den Außenumfang einer Welle 50 größeren Durchmessers übergeht. Die Befestigungsschrauben 9 durchgreifen Durchgangsbohrungen in dem Spannring 8, dem Andruckring 4 und dem Bauteil 10, um dann in achsparallele Gewindebohrungen in der dem Bauteil 10 zugewandten Stirnfläche 50' einzugreifen.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der radial innere Bereich des Bauteils 10 zwischen den Stufenflächen 4' und 50' eingespannt, wobei aber im übrigen das Bauteil 10 frei und keinen Beul- oder Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist.

In der Anordnung der Fig. 7 und 8 findet die Anlage "Auf Block" des Andrucksrings 54 und des Spannrings 8 nicht mehr "im Innern", also in der unmittelbaren Nachbarschaft der Spannschraube 9 statt, sondern radial außerhalb derselben im Bereich eines radial nach außen vorspringenden ringförmigen Ansatzes 52, der, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, radial zwischen die rechte Stirnfläche 8' des Spannringes 8 und die linke Seite des Bauteils 10 eingreift. Die die weitere gegenseitige axiale Bewegung der Ringe 54,8 begrenzende und diese zu einer quasi einstückigen Einheit miteinander verblockende Anlage findet also in diesem Ausführungsbeispiel radial außerhalb der Spannschraube 9 an der linken und rechten (Fig. 7) Stirnseite 52',52" des Ansatzes 52 statt. Dies hat den Vorteil, daß auch die Stützfläche für das Bauteil 10 radial weit nach außen reicht und im Bereich des Außenumfangs des Ansatzes 52 bzw. des Spannrings 8 endet. Der dem Abstand 11 bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 3 entsprechende notwendige Abstand 21 ist hier zwischen den Stufenflächen 5 und 6 gegeben.

Obwohl die "Auf Block"-Anlage hier nicht zu beiden Seiten der Schrauben 9 gegeben ist, gibt es auch hier keine Beulbeanspruchung des Bauteils 10, weil dieses nur gegen die Stirnfläche des Andruckrings 54 anliegt. Weder radial innerhalb noch radial außerhalb des Anlagebereiches an dem Ansatz 52 liegt das Bauteil 10 an Gegenflächen an, die sich gegenüber dem Anlagebereich axial verlagern könnten.

Um die Ringe 54 und 8 beim Vorhandensein selbsthemmender Konuswinkel wieder voneinander lösen zu können, sind an einigen über den Umfang gleichmäßig verteilten Stellen Abdrückgewinde 22 vorgesehen, in die nach dem Entfernen der Spannschrauben 9 und des Bauteils 10 nicht dargestellte Abdrückschrauben einschraubbar sind, die auf bohrungsfreie Stellen in dem Spannring 8 treffen und ein Abdrücken desselben von dem Abstützring 54 in axialer Richtung gestatten.

Ähnlich wie die Anordnungen 400 und 500 hat die Anordnung 700 an dem Andrückring 54 einen umlaufenden, axial vorspringenden buchsenartigen Ansatz 23 auf dessen Außenumfangsfläche die innere Öffnung 25 des Bauteils 10 aufsitzt und dessen Innenumfangsfläche fluchtend in die zylindrische Innenumfangsfläche 3 des Andrückrings 4 übergeht.

Die Anordnungen 100, 300 und 700 weisen bei den in Achsrichtung aufeinanderfolgenden Konus flächenpaaren 5',6' bzw. 5 ",6" gleiche Konuswinkel auf. Es ist aber möglich, den Konuswinkel der dem Bauteil 10 benachbarten Konusflächen 5",6" etwas größer zu wählen, wie es bei den Anordnungen 400 und 600 wiedergegeben ist. Bei geeigneter Bemessung der Radien liegen hierbei die in den Zeichnungen rechten Bereiche des Spannringes 8 besonders stark auf der Gegenfläche 5" auf.

Der Konuswinkel &agr; beträgt bei den Anordnungen 100, 300 und 700 10° und liegt damit außerhalb des Selbsthemmungsbereichs. Es ist aber durchaus auch möglich, im Selbsthemmungsbereich, d.h. unterhalb etwa 7° liegende Konuswinkel einzusetzen, wobei dann die Abdrückgewinde 22 vorgesehen sind, um die Teile der Konusspanneinrichtung wieder voneinander lösen zu können. Es ist auch möglich, die Konuswinkel der axial aufeinanderfolgenden Konus flächenpaare 5',6' bzw. 5 ",6" unterschiedlich zu wählen, z.B. bei 5',6' unter und bei 5 ",6" über dem Selbsthemmungswinkel. Es versteht sich, daß die Konusflächen bei allen Aus führungsformen so angeordnet sind, daß ihr Radius in der Richtung der von den Schrauben 9 auf den jeweiligen die Konus fläche aufweisenden Konusring ausgeübten axialen Zugkraft zunimmt.

Claims

1. Anordnung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer Welle (1) und einem darauf angeordneten, einen Durchlaß für die Welle (1) aufweisenden Bauteil (10),

mit einer Konusspanneinrichtung mit einem Andruckring (4,14,44,54) mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche (3), die auf der zylindrischen Außenumfangsfläche (2) der Welle (1) anliegt, und mindestens einer konischen Außenumfangsflache (5',5'^r), und mit einem Spannring (8,18,38) mit mindestens einer konischen Innenumfangsfläche (6',6";36), die den gleichen Konuswinkel (&agr;) wie die Außenumfangsfläche (5',5";35) des entsprechenden Andruckrings (4,14,44,54) aufweist und auf der konischen Außenumfangsfläche (5',5'';35) des Andruckrings (4,14,44,54) anliegt,

mit über den Umfang verteilten achsparallelen Spannschrauben (9), mittels deren der Spannring (8,18,38) in Achsrichtung unter Abgleiten entlang der konischen Umfangsflachen auf den Andruckring (4,14,44,54) axial aufziehbar und der Andruckring (4,14,44,54) radial zusammen- und auf der Welle (1) festpreßbar ist,

wobei das Bauteil (10) mittels Schrauben an der Stirnseite der Konusspanneinrichtung festlegbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Bauteil (10) auf einer Seite nur am Andruckring (4,14,44,54) anliegt und Bauteil (10), Andruckring (4,14,44,54) und Spannring (8,18,38) durch die Spannschrau-

Il JOlT) DÜSSELDORF MULVANYSTRASSE 2 TELEFON 40 / 211 f QS 145 ■ 0 ■ TELEFAX 40 / 211 ' 06 145 ■ 20

- 2 ben
(9) "auf Block" ziehbar sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet,

daß die Anlage "Auf Block" radial im Bereich der Spannschrauben (9) gegeben ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anlage "Auf Block" radial außerhalb des Bereichs der Spannschrauben (9) gegeben ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruckring (54) einen radial vorspringenden, zwischen das Bauteil (10) und die diesem zugewandte Stirnseite (8') des Spannrings (8) eingreifenden ringförmig umlaufenden Ansatz (52) aufweist, an dessen seitlichen Stirnflächen (52',52") die Anlage "Auf Block" des Bauteils (10), des Andruckrings (54) und des Spannrings (8) gegeben ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruckring (4,14,44,54) und der Spannring (8) mindestens je zwei gestufte konische Außenbzw. Innenumfangsflächen (5 ',6 ' ;5 ", 6 ") aufweist, von denen das dem Bauteil (10) näherliegende Konusflächenpaar (5",6") jeweils den größere mittleren Durchmesser aufweist.