DE4018643C1 - Clamp for joining shaft and hub - has concentric inner and outer sleeves with axially parallel tensioning screws - Google Patents

Abstract

The tightener for joining a shaft and hub, consists of concentric inner (1) and outer 82) sleeves which can be radially splayed apart by expander threads (3-6) on their facing surfaces and activated by axially parallel screws (8-11) spaced evenly over their periphery. The sleeves have stops (12,13) inside for the screws. A radial gap is positioned between the two sleeves near the expander threads. USE/ADVANTAGE - The tensioner can be re-used and is rotationally symmetrical and adjustably clamped.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a tensioning device according to the preamble of claim 1.

Spannvorrichtungen dieser Art vermeiden die Nachteile formschlüssiger Verbindungen mit Nut und Feder, wie Schwächung der Welle durch die Nut und schwierige Wahrung der Spielfreiheit über längere Betriebs­ zeit, insbesondere bei Schwingungen.Clamping devices of this type avoid the disadvantages in a positive manner Tongue and groove connections, such as weakening the shaft by the Groove and difficult preservation of backlash over long periods of operation time, especially with vibrations.

Bei einer bekannten gattungsgemäßen Spannvorrichtung sind sowohl die Innenhülse, die von der Welle durchsetzt ist, als auch die die Nabe tragende Außenhülse längsgeschlitzt. Beide Hülsen stehen über Kegel­ gewinde, deren Achsen mit der gemeinsamen Achse der Hülsen zusammen­ fallen und die die Spreizgewinde bilden, in Eingriff. Auf die Innen­ hülse ist vor einer Stirnfläche der Außenhülse ein Ring aufgeschraubt, der mit über den Umfang gleichmäßig verteilten, achsparallelen Druck­ schrauben bestückt ist, deren Betätigung eine axiale Relativverschie­ bung der Hülsen und damit unter der Wirkung der Kegelgewinde ein Auseinanderspreizen der Hülsen (Innenhülse nach innen, Außenhülse nach außen) bewirkt. Nachteilig ist, daß die geschlitzten Hülsen durch diese Verformung von der Rotationssymmetrie abweichende Quer­ schnittsformen erhalten, so daß reproduzierbare Klemmwirkungen schwer zu erreichen sind. In a known generic tensioning device are both Inner sleeve, which is penetrated by the shaft, as well as the hub load-bearing outer sleeve slotted lengthways. Both sleeves are above cones thread whose axes coincide with the common axis of the sleeves fall and which form the expanding thread. On the inside a ring is screwed on in front of an end face of the outer sleeve, the pressure parallel to the axis, distributed evenly over the circumference screw is equipped, the actuation of an axial relative displacement exercise of the sleeves and thus under the action of the taper thread Spreading apart the sleeves (inner sleeve inwards, outer sleeve to the outside). The disadvantage is that the slotted sleeves by this deformation cross deviating from the rotational symmetry receive cut shapes so that reproducible clamping effects are difficult to reach.  

Dieser Nachteil stellt sich jedoch auch bei ungeschlitzter Ausfüh­ rung beider Hülsen (DE 31 36 211 A1, DE 34 11 230 C2) ein, da die die geringste Wandstärke aufweisenden und damit für die Durchmesser­ änderungen entscheidenden Zonen der Hülsen entsprechend der Gewinde­ steigung spiralförmig um die gemeinsame Hülsenachse verlaufen. Hinzukommt, daß bei der Aktivierung der Spreizgewinde Momente um diese Achse auftreten, die Relativdrehungen der Hülsen hervorrufen, sofern nicht diese Relativdrehungen begrenzende Anschläge vorgesehen sind (DE 34 11 230 C2). Schließlich sind die erzielbaren Durchmesser­ änderungen insbesondere der inneren Hülse sehr begrenzt, da ihr Material infolge der festen Einspannung in der Außenhülse praktisch keine Möglichkeit zum Ausweichen hat und demgemäß der gewünschten Verformung von Anfang an erheblichen Widerstand entgegensetzt. Diese "Ausweichmöglichkeit" sollen bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik die Schlitze in den Hülsen bieten.However, this disadvantage also arises when the slot is not slotted tion of both sleeves (DE 31 36 211 A1, DE 34 11 230 C2) because the the smallest wall thickness and therefore for the diameter Changes crucial zones of the sleeves according to the thread slope spiral around the common sleeve axis. In addition, moments when activating the expansion thread this axis occur, which cause relative rotations of the sleeves, unless these stops are provided to limit these relative rotations are (DE 34 11 230 C2). Finally, the attainable diameters Changes in particular the inner sleeve are very limited because of their Practical material due to the fixed clamping in the outer sleeve has no way to evade and accordingly the desired Deformation opposes considerable resistance from the start. This "alternative" should be the one described above State of the art offer slots in the sleeves.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Spann­ vorrichtung unter Wahrung ihrer Vorteile, wie Vermeidung von Bauteil­ schwächungen durch Formschluß (Nuten) und Lösbarkeit sowie Wiederver­ wendbarkeit, zu schaffen, die rotationssymmetrische, reproduzierbare bzw. gezielt einstellbare Klemmverhältnisse sicherstellt.The invention has for its object a generic instep device while preserving its advantages, such as avoidance of component weakening due to positive locking (grooves) and releasability as well as re-use reversibility, to create the rotationally symmetrical, reproducible or specifically adjustable clamping ratios.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen be­ schreiben die Unteransprüche.The inventive solution to this problem consists in the character nenden features of the main claim, advantageous training be write the subclaims.

In Abweichung vom diskutierten Stand der Technik sind also mehrere Spreizgewinde in rotationssymmetrischer Verteilung vorhanden, die in radialen Richtungen, d. h. quer zu ihren Achsen, jeweils teils in der Innen-, teils in der Außenhülse verlaufen, so daß sich jeder Gewindegang bereichsweise in jeder der beiden Hülsen erstreckt. Die Betätigung der Schrauben, die in die Spreizgewinde eingeschraubt und einseitig axial abgestützt sind, hat praktisch keine axiale Rela­ tivverschiebung der Hülsen, sondern direkt über die Zahnflanken der "längsgeteilten" Spreizgewinde ein Auseinanderspreizen der Hülsen im Bereich der Spreizgewinde zur Folge. Infolge der rotationssymmetri­ schen Verteilung der Spreizgewinde nebst Schrauben und des Fehlens von Schlitzen in den Hülsen besitzen diese auch jetzt rotationssym­ metrische Querschnitte, wenn sie auch von der Kreisform polygonähn­ lich abweichen.In deviation from the discussed prior art, there are several Spreading threads are available in a rotationally symmetrical distribution in radial directions, d. H. across their axes, some of them run in the inner, partly in the outer sleeve, so that everyone Thread in sections extends in each of the two sleeves. The actuation of the screws screwed into the expanding thread and are axially supported on one side, has practically no axial rela tive displacement of the sleeves, but directly over the tooth flanks of the "longitudinally divided" expanding thread spreading the sleeves apart Area of the expansion thread. As a result of the rotational symmetry Distribution of the spreading thread along with screws and the absence of slots in the sleeves are now rotationally symmetrical metric cross-sections, even if they are polygon-like from the circular shape differ.

Insbesondere bei Verwendung von Zugschrauben kompensiert ihre Elastizi­ tät etwaige Setzerscheinungen (Zuverlässigkeit der Klemmverbindung auch über lange Betriebszeit).Their elasticity compensates especially when using lag screws any signs of settling (reliability of the clamp connection even over long periods of operation).

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:The following are several exemplary embodiments with reference to the drawing explained. Show it:

Fig. 1 im Längsschnitt und Fig. 1 in longitudinal section and

Fig. 2 in dem in Fig. 1 bei II-II angegebenen Querschnitt eine erste Ausführung, Fig. 2 in the procedure given in Fig. 1 at II-II cross-section of a first embodiment,

Fig. 3 im Längsschnitt und Fig. 3 in longitudinal section and

Fig. 4 in dem in Fig. 3 bei IV-IV angegebenen Teilquerschnitt eine zweite Ausführung, Fig. 4 in the procedure given in Fig. 3 at IV-IV partial cross-section a second embodiment,

Fig. 5 eine Abwicklung der zweiten Ausführung, Fig. 5 is a development of the second embodiment,

Fig. 6 im Längsschnitt und Fig. 6 in longitudinal section and

Fig. 7 in dem in Fig. 6 bei VII-VII angegebenen Querschnitt eine dritte Ausführung sowie Fig. 7 in the cross section indicated in Fig. 6 at VII-VII a third embodiment as well

Fig. 8 die Kräfte an zusammenwirkenden Zahnflanken. Fig. 8 shows the forces on cooperating tooth flanks.

Betrachtet man zunächst die Fig. 1 und 2, so sind Innenhülse 1 und Außenhülse 2 mit Preßsitz zusammengefügt und mit sechs gleichmäßig über den Umfang verteilten, aber axial in zwei Gruppen gegeneinander versetzten Spreizgewinden versehen, von denen nur die mit 3 bis 6 bezeichneten in den Schnitten erkennbar sind. Die Achsen der Spreiz­ gewinde verlaufen parallel zur gemeinsamen Achse 7 beider Hülsen 1 und 2. Die Spreizgewinde sind gleichsam längsgeteilt, denn sie sind in einander gegenüberstehende Bereiche beider Hülsen eingearbeitet. In jedes Spreizgewinde ist eine hier kopflose Schraube in Fig. 1 von rechts her eingeschraubt; nur die mit 8 bis 11 bezeichneten Schrauben sind erkennbar. In Fig. 1 links von ihnen finden sich in beide Hülsen 1 und 2 eingearbeitete Anschläge 12 und 13, an denen sich die Schrauben bei entsprechender, durch ein Schraubwerkzeug erzeugter Drehbewegung axial abstützen. Das bedeutet, daß die Flanken der Schraubengewinde die Flankenbereiche der längsgeteilten Spreizgewinde 3 bis 6 bezüglich der Schraubenachsen radial wegzudrücken suchen.Looking first at FIGS . 1 and 2, the inner sleeve 1 and outer sleeve 2 are joined together with a press fit and provided with six spreading threads, evenly distributed over the circumference, but axially offset in two groups, of which only those designated 3 to 6 in the Cuts are recognizable. The axes of the expansion thread run parallel to the common axis 7 of both sleeves 1 and 2 . The expanding threads are, as it were, longitudinally divided, because they are incorporated into mutually opposing areas of both sleeves. A headless screw is screwed into each expanding thread from the right in FIG. 1; only the screws marked 8 to 11 can be seen. In Fig. 1 to the left of them are incorporated in both sleeves 1 and 2 stops 12 and 13 , on which the screws are supported axially with a corresponding rotary movement generated by a screwing tool. This means that the flanks of the screw threads seek to radially push away the flank areas of the longitudinally divided expansion threads 3 to 6 with respect to the screw axes.

In Fig. 8 ist bei 80 eine Schraube, bei 81 der Außenring angedeutet; 82 ist eine Flanke des Schraubengewindes, 83 die mit dieser zusammen­ wirkende Flanke des im Außenring 81 verlaufenden Bereichs eines Spreizgewindes. Infolge des axialen Schraubenanschlags übt beim (sehr begrenzten) Drehen der Schraube 80 ihre Flanke 82 auf die Flanke 83 eine Kraft aus, die eine vom Flankenwinkel a (hier etwa 30°) ab­ hängige Radialkomponente R besitzt; diese verformt den Außenring 81 örtlich radial nach außen, preßt ihn also gegen eine auf ihn aufge­ zogene Nabe. In entgegengesetzter Richtung wird der Innenring ver­ formt und örtlich auf eine ihn durchsetzende Welle gepreßt.In FIG. 8 at 80 is a screw, indicated at 81 of the outer ring; 82 is a flank of the screw thread, 83 is the flank of the region of a spreading thread running in the outer ring 81 which cooperates with this flank. As a result of the axial screw stop, when the screw 80 is turned (very limited), its flank 82 exerts a force on the flank 83 which has a radial component R dependent on the flank angle a (here about 30 °); this deforms the outer ring 81 locally radially outwards, so presses it against a hub drawn on it. In the opposite direction, the inner ring is deformed and pressed locally onto a shaft that penetrates it.

In der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 erfolgt dadurch eine rotations­ symmetrische Verformung der Hülsen 1 und 2 in zwei axial versetzten Zonen; die Verformungen in den beiden Zonen sind in Umfangsrichtung gegeneinander um 60° versetzt.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, this results in a rotationally symmetrical deformation of the sleeves 1 and 2 in two axially offset zones; the deformations in the two zones are offset from one another by 60 ° in the circumferential direction.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, erstrecken sich die Spreizgewinde nicht jeweils über 360° um ihre Achsen, da ein Abstand 14 zwischen den Hülsen 1 und 2 in den genannten Zonen vorliegt. Dieser erleichtert die gewünschte Verformung der Hülsen 1 und 2 und damit die Herstellung der Klemmverbindung. Er erleichtert auch, daß die Hülsen in ihren in Umfangsrichtung zwischen den Spreizgewinden liegenden Bereichen ent­ gegen ihren die Spreizgewinde bildenden Bereichen verformt werden, also die Innenhülse 1 nach außen und die Außenhülse 2 nach innen.As shown in FIG. 2 in particular, the expansion threads do not each extend over 360 ° about their axes, since there is a distance 14 between the sleeves 1 and 2 in the zones mentioned. This facilitates the desired deformation of the sleeves 1 and 2 and thus the production of the clamp connection. It also makes it easier for the sleeves to be deformed ent in their regions lying in the circumferential direction between the expanding threads against their areas forming the expanding threads, that is to say the inner sleeve 1 to the outside and the outer sleeve 2 to the inside.

In den Fig. 3, 4 und 5 sind die Innenhülse mit 30, die Außenhülse mit 31 und die Schrauben mit 32 bis 40 bezeichnet. Hier handelt es sich um Zugschrauben, die mit den wieder längsgeteilten Spreizgewinden 41 bis 49 zusammenwirken; diese sind in wechselnder Folge an drei axial versetzten Stellen vorgesehen. Dementsprechend sind Schrauben mit drei unterschiedlichen Längen verwendet. Sie sind alle in den Fig. 3 und 5 von rechts eingeschraubt und stützen sich axial mit ihren Köpfen 32′ bis 40′ auf fluchtenden Stirnflächen 50 und 51 der beiden Hülsen 30 und 31 ab. Ihre gewindefreien Bereiche durchsetzen Langlö­ cher, die an den möglichen Spreizgewindestellen mit Durchmesserverrin­ gerungen versehen sind.In Figs. 3, 4 and 5, the inner sleeve 30, the outer sleeve 31 and the screw 32 are referred to 40. These are lag screws that cooperate with the longitudinally divided expansion threads 41 to 49 ; these are alternately provided at three axially offset locations. Accordingly, screws with three different lengths are used. They are all screwed in from FIGS. 3 and 5 from the right and are supported axially with their heads 32 'to 40 ' on aligned end faces 50 and 51 of the two sleeves 30 and 31 . Their unthreaded areas are penetrated by elongated holes that are wrested with diameter reductions at the possible spreading thread locations.

Auch die Ausführung gemäß den Fig. 6 und 7 arbeitet mit Zugschrauben 60 bis 65 in der eben beschriebenen Weise. Man erkennt hier innerhalb der Innenhülse 66 die Welle 67 und auf der Außenhülse 68 die Nabe 69, also die beiden zu verbindenden Teile.The embodiment according to FIGS. 6 and 7 also works with lag screws 60 to 65 in the manner just described. One can see here the shaft 67 within the inner sleeve 66 and the hub 69 on the outer sleeve 68 , that is to say the two parts to be connected.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Spannvorrichtung geschaffen, die rotationssymmetrisch verteilte Spannkräfte und damit reproduzierbare Verhältnisse sicherstellt. Dies gilt auch dann, wenn eine der beiden Hülsen einteilig mit der Nabe bzw. der Welle ausge­ führt ist.With the invention is accordingly a generic tensioning device created the rotationally symmetrically distributed clamping forces and thus ensures reproducible conditions. This also applies if one of the two sleeves in one piece with the hub or the shaft leads is.

Claims (10)

1. Spannvorrichtung zum Verbinden von einander konzentrisch umgebenden Teilen, insbesondere einer Welle und einer Nabe, mit einer Innen- und einer Außenhülse in konzentrischer Anordnung, die über auf ihren ein­ ander zugekehrten Flächen vorgesehene, durch achsparallele, gleich­ mäßig über den Umfang verteilte Schrauben aktivierbare Spreizgewinde radial auseinanderspreizbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spreizgewinde (41-49) gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, deren Gewindeachsen etwa zwischen den beiden Hülsen (30, 31) liegen, so daß jede ihrer Windungen bereichsweise in der Innen- und der Außen­ hülse (30, 31) verläuft, und in die jeweils eine der Schrauben (32-40), denen axiale Anschläge (50, 51) an den Hülsen (30, 31) zugeordnet sind, eingeschraubt ist, und daß die Hülsen (30, 31) ungeschlitzt, aber hin­ sichtlich ihrer Wandstärken derart ausgebildet sind, daß beim Anziehen der Schrauben (32-40) ein örtliches Auseinanderspreizen der beiden Hülsen (30, 31) im Bereich der einzelnen Spreizgewinde (41-49) erfolgt.1. Clamping device for connecting concentrically surrounding parts, in particular a shaft and a hub, with an inner and an outer sleeve in a concentric arrangement, which can be activated by means of their axially parallel, evenly distributed screws on their surfaces facing one another Spreading threads can be spread apart radially, characterized in that a plurality of spreading threads ( 41-49 ) are evenly distributed over the circumference, the thread axes of which lie approximately between the two sleeves ( 30 , 31 ), so that each of their windings is partially inside and outside sleeve ( 30 , 31 ), and in each of the screws ( 32-40 ), to which axial stops ( 50 , 51 ) are assigned to the sleeves ( 30 , 31 ), is screwed, and that the sleeves ( 30 , 31 ) are not slotted, but are visibly designed with respect to their wall thicknesses such that when the screws ( 32-40 ) are tightened, a local spreading apart izen of the two sleeves ( 30 , 31 ) in the area of the individual expansion thread ( 41-49 ). 2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (12, 13) für die Schrauben (8-11) innerhalb der Hülsen (1, 2) liegen und die Schrauben (8-11) Druckschrauben sind.2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the stops ( 12 , 13 ) for the screws ( 8-11 ) lie within the sleeves ( 1 , 2 ) and the screws ( 8-11 ) are pressure screws. 3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge für die - als Kopfschrauben ausgebildeten - Schrauben (32-40) durch in einer Querebene liegende, die Schraubenköpfe (32′-40′) hintergreifende Stirnflächen (50, 51) beider Hülsen (30, 31) gebildet sind und die Schrauben (32-40) Zugschrauben bilden.3. Clamping device according to claim 1, characterized in that the stops for the - designed as cap screws - screws ( 32-40 ) by lying in a transverse plane, the screw heads ( 32 '- 40 ') engaging end faces ( 50 , 51 ) of both sleeves ( 30 , 31 ) are formed and the screws ( 32-40 ) form tension screws. 4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizgewinde (41-49) sich jeweils nur über einen Teil der axialen Länge der beiden Hülsen (30, 31) erstrecken und in über den Umfang symmetrischer Folge axial gegeneinander versetzt sind. 4. Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the expanding thread ( 41-49 ) each extend only over part of the axial length of the two sleeves ( 30 , 31 ) and axially against one another in a symmetrical sequence over the circumference are offset. 5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Spreizgewinde (41-49) von einer Stirnseite (50, 51) der beiden Hülsen (30, 31) her mit den Schrauben (32-40) bestückbar und diese betätigbar sind.5. Clamping device according to claim 4, characterized in that all expansion threads ( 41-49 ) from one end face ( 50 , 51 ) of the two sleeves ( 30 , 31 ) with the screws ( 32-40 ) can be fitted and these can be actuated. 6. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenlängen nach der axialen Lage des jeweiligen Spreiz­ gewindes (41-49) bemessen sind.6. Clamping device according to claims 3 and 5, characterized in that the screw lengths are dimensioned according to the axial position of the respective spreading thread ( 41-49 ). 7. Spreizvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizgewinde (41-49) im Zuge von Langlöchern liegen, die an den möglichen axialen Stellen von Spreizgewinden (41-49) Durch­ messerverringerungen aufweisen.7. Spreading device according to claim 5 or 6, characterized in that the spreading threads ( 41-49 ) lie in the course of elongated holes which have the possible axial locations of spreading threads ( 41-49 ) by reducing the diameter. 8. Spreizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Hülsen (1, 2) im Bereich der Spreizgewinde (3-6) ein radialer Abstand (14) besteht.8. Spreading device according to one of claims 1 to 7, characterized in that there is a radial distance ( 14 ) between the two sleeves ( 1 , 2 ) in the region of the expanding thread ( 3-6 ). 9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hülsen (1, 2) durch Preßsitz verbunden sind.9. Clamping device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the two sleeves ( 1 , 2 ) are connected by an interference fit. 10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Hülsen einteilig mit dem ihr benachbarten der beiden zu verbindenden Teile ist.10. Clamping device according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that one of the two sleeves in one piece with you adjacent of the two parts to be connected.