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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung zum Anbringen
eines Maschinenelementes an eine Welle derart, daß die Drehung
der Welle ihr ganzes Drehmoment auf das Maschinenelement ohne Schlupf
infolge der Anbringung überträgt. Insbesondere
sorgt die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung für eine verbesserte
Montagevorrichtung zum Anbringen von Maschinenelementen, wobei eine
unbegrenzt variable Einstellung des Maschinenelementes auf der Welle
ermöglicht wird,
und zwar sowohl axial als auch bezüglich des Umfanges der Welle,
wobei das Maschinenelement an einer festen Axialposition nach Anbringung
auf der Welle gehalten wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Verwendung von Vorrichtungen zum Anbringen von Maschinenelementen,
wie zum Beispiel Riemenscheiben und Zahnrädern, auf einer Welle ist bekannt.
Eine Schwierigkeit besteht darin, daß die bekannten Vorrichtungen
zum Anbringen eines Maschinenelementes auf einer zylindrischen Welle
beschwerlich sind. Zum Beispiel verlangen einige Vorrichtungen den
Zusammenbau von mehrfachen Werkstücken und die Einstellung einiger
Schrauben, und andere Vorrichtungen verlangen die Modifikation der
Welle, auf welcher das Maschinenelement befestigt wird. Eine andere
Schwierigkeit, die man häufig antrifft,
bezieht sich auf die Notwendigkeit der präzisen Positionierung der Maschinenelemente
an einer festen Axialposition auf der Welle, wenn das Maschinenelement
auf der Welle befestigt wird. Diese Schwierigkeit tritt auf, wenn
die Montagevorrichtung festgezogen wird, und ergibt sich aus einer
Neigung des Maschinenelementes, axial längs der Montageoberfläche in Abhängigkeit
von den Axialkräften
axial zu gleiten, welche von den gegenüberstehenden, verjüngten Oberflächen der
Elemente in der Montagevorrichtung erzeugt werden.
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US-4,615,640
zeigt eine Vorrichtung zum Verbinden eines radartigen Körpers an
einer Welle, die einen verjüngten
inneren Ring und eine äußere Hülse hat,
die unter Verwendung einer unverlierbaren Mutter übereinander
geformt werden können.
Die äußere Hülse weist
vier separate Segmente auf. Da die äußere Hülse Mehrfachsegmente hat, die
unabhängig
bewegt werden, schafft die US-4,615,640 nicht
eine Lösung
für ein
Drehungleichgewicht um die Welle.
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GB
2,005,750 beschreibt eine Bohrstabilisiereinrichtung, einschließlich einer
mechanischen Verriegelungsvorrichtung. Eine starre Stabilisierhülse wird
gleitbar über
einem Bohrkragen aufgenommen. Ein Paar von Innenklemmringen wird über jedes Ende
der starren Haupthülse
gleitbar aufgenom men. Bei dieser Ausführungsform des Standes der
Technik erstreckt sich nur ein Schlitz über einen Spaltring. Das Vorsehen
nur eines Schlitzes opfert die Flexibilität der äußeren Hülse und berücksichtigt deshalb nicht die
Notwendigkeit einer Hülsenausdehnung.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Montagevorrichtung vorgesehen, die leicht zu
benutzen ist. Die Vorrichtung ermöglicht die Anbringung eines
Maschinenelementes durch einfaches Festziehen einer einzigen Mutter,
um einen Reibeingriff zu bewirken und auch sicherzustellen, daß dieselbe Mutter
durch Lösen
außer
Eingriff gebracht wird. Die Mutter wirkt so, daß der Reibeingriff wirksam
gelöst wird,
welcher durch Festziehen der Mutter erzeugt wurde. Weiterhin ist
die Ausgestaltung der vorliegenden Einheit von einfachem Aufbau
und ist relativ preiswert herzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung löst
auch die Schwierigkeit, das Maschinenelement an einer festen Position
zu halten. Nach der Anbringung hält
die Vorrichtung das Maschinenelement an einer festen, axialen Position
relativ zu der Welle.
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Eine
Vorrichtung zum koaxialen Befestigen eines Maschinenelementes mit
einer Bohrung auf einer zylindrischen Welle weist eine äußere Hülse für den Eingriff
des Maschinenelementes auf. Die äußere Hülse hat
eine verjüngte
innere Oberfläche
und eine zylindrische äußere Oberfläche, welche
der Bohrung des Maschinenelementes entspricht. Ein axialer Schlitz
erstreckt sich längs
der äußeren Hülse, um
die Ausdehnung der äußeren Oberfläche der äußeren Hülse zu ermöglichen.
Die äußere Hülse weist
auch an einem Ende ein Innengewinde auf für den Schraubeingriff mit einer
Mutter mit entsprechendem Außengewinde.
Die Mutter weist einen Umfangsflansch für den Eingriff mit einer inneren
Hülse auf.
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Die
innere Hülse
hat eine verjüngte äußere Oberfläche entsprechend
dem Verjüngungswinkel der
verjüngten
inneren Oberfläche
der äußeren Hülse und
eine Innenbohrung, welche im Durchmesser der zylindrischen Welle
entspricht. Die innere Hülse weist
eine Umfangsverriegelung für
das Verbinden der inneren Hülse
mit der Mutter auf. Die innere Hülse
weist auch eine Vielzahl von axialen Schlitzen auf, die sich längs der
inneren Hülse
erstrecken, um die Kontraktion der inneren Bohrung der inneren Hülse zu ermöglichen.
Die Schlitze sind ausgerichtet und ausgestaltet, um die innere Hülse mit
einer ausreichenden Flexibilität
zu versehen, damit die Umfangsverriegelung der inneren Hülse die
Möglichkeit
zum Verbiegen hat, um über
die Mutter zu passen.
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Durch
Drehen der Mutter wird die äußere Hülse in einer
Richtung relativ zu der Mutter axial versetzt, während die Mutter mit der inneren
Hülse in Eingriff
steht, wodurch die innere Hülse
in einer entgegengesetzten Richtung axial versetzt wird. Das relative
Versetzen der inneren und äußeren Hülse verursacht
ein Expandieren der äußeren Fläche der äußeren Hülse gegen
die Bohrung des Maschi nenelementes und der Innenbohrung der Innenhülse, um sich
gegen die zylindrische Welle zusammenzuziehen, wodurch die koaxiale
Befestigung des Maschinenelementes auf der zylindrischen Welle bewirkt wird.
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Eine
zweite Vorrichtung für
die koaxiale Montage eines Maschinenelementes mit einer Bohrung auf
einer Welle weist eine einstückige äußere Hülse auf
für den
Eingriff mit dem Maschinenelement. Die äußere Hülse hat eine verjüngte innere
Oberfläche und
eine äußere Oberfläche, welche
der Bohrung des Maschinenelementes entspricht. Die äußere Hülse hat
ein Innengewinde neben einem Ende und ein Umfangswiderlager, welches
sich radial einwärts
an dem entfernten Ende erstreckt. Das Widerlager befindet sich gegenüber einer
zylindrischen Auskleidung, welche die Welle umgibt. Die Auskleidung
bzw. Zwischenlage hat eine zylindrische Bohrung, welche dem Wellendurchmesser
entspricht. Eine Mutter mit Außengewinde
neben einem Ende kommt in Gewindeeingriff mit der äußeren Hülse. An
dem entfernten Ende hat die Mutter einen ersten Umfangsflansch, der
mit einer inneren Hülse,
die zwischen der äußeren Hülse und
der Zwischenlage angeordnet ist, in Eingriff kommt. Die innere Hülse hat
eine verjüngte äußere Oberfläche mit
einem Verjüngungswinkel, welcher
der verjüngten
inneren Oberfläche
der äußeren Hülse entspricht.
Die innere Hülse
weist auch einen zweiten Flansch auf, der mit dem ersten Flansch der
Mutter in Eingriff kommt. Ein Vorspannteil ist in der Bohrung der
Mutter angeordnet, wobei ein Ende gegen die Zwischenlage stößt und diese
gegen das Widerlager der äußeren Hülse vorspannt.
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Durch
Drehen der Mutter wird die äußere Hülse in einer
Richtung relativ zu der Mutter versetzt, während die Mutter mit der inneren
Hülse in
Eingriff kommt, wodurch die innere Hülse in einer entgegengesetzten
Richtung axial versetzt wird. Das relative Versetzen der inneren
und äußeren Hülse veranlaßt, daß sich die äußere Fläche der äußeren Hülse gegen die
Bohrung des Maschinenelementes ausdehnt und die innere Bohrung der
inneren Hülse
sich gegen die Zwischenlage zusammenzieht, wodurch die Zwischenlage
zum Zusammenziehen gegen die zylindrische Welle veranlaßt wird,
und dies bewirkt die koaxiale Befestigung des Maschinenelementes
auf der zylindrischen Welle.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorstehende Zusammenfassung sowie die folgende ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung verstehen sich besser, wenn man sie in Verbindung mit
den anliegenden Zeichnungen liest, in denen ist:
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1 eine auseinandergezogene,
abgebrochene perspektivische Ansicht einer Montagevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer Position zum Ankuppeln eines Maschinenelementes
an einer Welle;
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2 eine Endansicht der zusammengebauten
Montagevorrichtung, wie man sie vom rechten Ende der 1 aus sieht;
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3 eine Querschnittsansicht
entlang der Schnittlinie 3-3 der 2;
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4 eine Querschnittsansicht
einer zweiten Ausführungsform
einer Montagevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine Querschnittsansicht
einer dritten Ausführungsform
einer Montagevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 eine auseinandergezogene
perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform einer Montagevorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Welle entfernt ist; und
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7 eine perspektivische Ansicht
einer zusammengebauten Montagevorrichtung, die eine modifizierte
Version der in 6 veranschaulichten
Vorrichtung ist.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Wenn
wir uns nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf die 1 bis 3 beziehen, ist eine Montagevorrichtung 10 veranschaulicht,
die ausgestaltet ist, um die Nabe eines Maschinenelementes 11 auf
einer zylindrischen Welle 12 zu befestigen. Bei der vorliegenden
Erfindung hat das Maschinenelement 11 eine glatte zylindrische
Bohrung 13, deren Achse mit der Achse der zylindrischen
Oberfläche der
Welle 12 zusammenfällt.
Die Montagevorrichtung ist so ausgestaltet, daß sie zwischen der Bohrung 13 und
der Welle 12 angeordnet wird und dort expandiert wird,
um das Maschinenelement 11 an jeder gewünschten Position axial zu der
Welle und jeder Winkelposition am Umfang der Welle sicher auf der
Welle zu verankern.
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Die
Montagevorrichtung weist eine innere Hülse 20, eine äußere Hülse 50 und
eine Verriegelungsmutter 40 auf. Die innere Hülse hat
Rohrform mit einer inneren zylindrischen Bohrung, deren Durchmesser
dem Durchmesser der Welle 12 entspricht, wobei die Bohrung
einen ausreichend größeren Durchmesser
hat als die Welle 12, um eine freie Gleitbewegung der inneren
Hülse 20 auf
der Welle 12 sowohl axial als auch bezüglich des Umfanges zu ermöglichen.
Gemäß Darstellung
erstreckt sich ein Umfangsflansch 24 radial einwärts von
dem rückwärtigen oder
nahen Ende 21 der inneren Hülse 20. Eine ringförmige Nut 26 erstreckt
sich am Umfang über
die innere Oberfläche
der inneren Hülse 20 neben
dem Flansch. Das vordere oder entfernte Ende der inneren Hülse 20 hat
eine kegelstumpfförmige,
verjüngte äußere Oberfläche, welche
mit der äußeren Hülse gemäß nachstehender
Beschreibung zusammenarbeitet.
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Die
innere Hülse 20 ist
geeignet ausgestaltet, um in die äußere Hülse 50 zu passen,
die eine unitäre
Hülse mit
vier endenden axialen Schlitzen 54 ist, welche sich von
dem vorderen Ende 51 der äußeren Hülse erstrecken. Die Axialschlitze 54 ermöglichen
ein radiales Verbiegen der äußeren Hülse 50, wenn
die Montagevorrichtung 10 festgezogen und gelöst wird.
Die äußere Oberfläche der äußeren Hülse 50 ist
zylindrisch mit einem Durchmesser, welcher der Bohrung 13 des
Maschinenelemen tes entspricht, wobei der Durchmesser der äußeren Hülse ausreichend
kleiner ist als die Bohrung, um eine freie Gleitbewegung zwischen
dem Maschinenelement und der äußeren Hülse zu gestatten,
wenn die Montagevorrichtung nicht festgezogen ist. Falls alternativ
das Maschinenelement eine verjüngte
Bohrung hat, ist die äußere Oberfläche der äußeren Hülse verjüngt, um
der verjüngten
Bohrung des Maschinenelementes zu entsprechen.
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Wie
in 3 gezeigt ist, verläuft die
innere Oberfläche
der äußeren Hülse 50 verjüngt zu dem vorderen
oder entfernten Ende 51 unter demselben Verjüngungswinkel
hin wie die innere Hülse 20. Wenn
die äußere Hülse 50 nach
rückwärts relativ
zu der inneren Hülse 20 (d.
h. von links nach rechts in 3)
versetzt wird, wirken auf diese Weise die verjüngten Oberflächen der
inneren und äußeren Hülse zusammen,
um die äußere verjüngte Oberfläche der äußeren Hülse zu expandieren
und die innere zylindrische Oberfläche der inneren Hülse 20 zu
kontrahieren, wobei das Zusammenziehen und Ausdehnen der Oberflächen im
wesentlichen parallel zu der gemeinsamen Mittelachse der Anordnung
verlaufen.
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Gemäß Darstellung
ist das rückwärtige Ende der äußeren Hülse 50 innen
mit Gewinde versehen. Der Gewindeabschnitt 52 beginnt neben
dem rückwärtigen Ende
der äußeren Hülse und
endet vor der verjüngten
inneren Oberfläche.
Wie oben beschrieben ist, erstrecken sich die Schlitze 54 in
der äußeren Hülse 50 von
dem vorderen Ende 51 und enden vor dem rückwärtigen Ende.
Auf diese Weise ist der freie Endabschnitt des Gewindeendes der äußeren Hülse ein
ungespaltener, fester, kontinuierlicher Ringabschnitt. Dieser massive
Abschnitt der äußeren Hülse sorgt
für eine
größere Gewindefestigkeit
und verbessert den Schraubeingriff mit der Mutter 40 relativ
zu einer Hülse,
die entlang der ganzen axialen Länge gespalten
ist.
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Die äußere Hülse 50 ist
mittels der Mutter 40 relativ zu der inneren Hülse 20 versetzt.
Zu diesem Zweck hat gemäß Darstellung
in den 1 und 3 die Mutter 40 Außengewinde 42,
die mit den Gewinden 52 der äußeren Hülse 50 in Gewindeeingriff
kommen. Ein Drehen der Mutter 40 verschiebt die Mutter
axial relativ zu der anderen Hülse.
Weil die innere Hülse 20 mit
der Mutter verbunden ist, wie nachstehend beschrieben wird, wird
die innere Hülse
relativ zu der äußeren Hülse versetzt,
wenn die Mutter versetzt wird.
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Die
Mutter hat eine Innenbohrung, die größer ist als der Durchmesser
der Welle 12. Zusätzlich
ist der äußere Durchmesser
der Mutter kleiner als der äußere Durchmesser
der äußeren Hülse 50.
Auf diese Weise kann die Montagevorrichtung, wenn sie nicht festgezogen
ist, durch die Bohrung 13 des Maschinenelementes 11 hindurchgehen,
wodurch die Montagevorrichtung die Möglichkeit erhält, aus
jeder Richtung auf der Welle angebracht zu werden.
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Gemäß der Erfindung
wird die Mutter 40 mit der inneren Hülse 20 so verriegelt
bzw. blockiert, daß die
verjüngte äußere Oberfläche der
inneren Hülse die
Möglichkeit
erhält,
auf der geneigten inneren Oberfläche
der äußeren Hülse 50 nach
oben und unten zu gleiten, wenn die Mutter gedreht wird. Beim Hochgleiten
zu dem vorderen Ende 51 hin blockiert die verjüngte innere
Oberfläche
der äußeren Hülse die
innere Hülse 20 gegen
die Welle 12 und die äußere Hülse 50 gegen
die Bohrung 13 des Elementes 11. Beim Heruntergleiten
der Oberfläche
wird die Montagevorrichtung 10 entsperrt. Für die Schaffung einer
Verbindung zwischen der Mutter und der inneren Hülse ist die Mutter 40 mit
einem sich radial nach außen
erstreckenden Umfangsflansch 48 und einer äußeren Umfangsnut 46 neben
dem Flansch versehen, wobei die vorderen und rückwärtigen Seitenwände der
Nut zu der gemeinsamen Achse der Anordnung im wesentlichen senkrecht
liegen. Der äußere Mutternflansch 48 und
die Umfangsnut 46 wirken mit dem inneren Innenhülsenflansch 24 und
der ringförmigen
Nut 26 zusammen. Insbesondere kommt der äußere Flansch 48 der
Mutter mit der Ringnut 26 der inneren Hülse in Eingriff, und der innere
Flansch 24 der inneren Hülse kommt mit der Umfangsnut 46 der
Mutter in Eingriff. Zu diesem Zweck hat der Außenflansch 48 der
Mutter eine etwas kleinere Breite als die Breite der Ringnut 26 der inneren
Hülse,
und der innere Flansch 24 der inneren Hülse hat eine etwas kleinere
Breite als die Breite der Umfangsnut 46 der Mutter. Auf
diese Weise steht die rückwärtige Fläche des äußeren Mutternflansches 48 der
rückwärtigen Fläche der
Ringnut 26 der inneren Hülse gegenüber und bewirkt eine kräftige axiale Rückwärtsbewegung
der inneren Hülse 20,
wenn die Mutter relativ zu der äußeren Hülse 50 durch
Schrauben nach rückwärts versetzt
wird. In ähnlicher
Weise steht die vordere Fläche
des Außenmutternflansches 48 der
vorderen Fläche
der Ringnut 26 der inneren Hülse gegenüber, und die rückwärtige Fläche des
inneren Innenhülsenflansches 24 steht
der rückwärtigen Fläche der
Umfangsnut um die Mutter 40 herum gegenüber und bewirkt eine kräftige axiale
Vorwärtsbewegung
der inneren Hülse,
wenn die Mutter relativ zu der äußeren Hülse 50 durch
Schrauben nach vorn versetzt wird.
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Der
innere Durchmesser des inneren Flansches 24 der inneren
Hülse ist
kleiner als der äußere Durchmesser
des Außenmutternflansches 48,
und der Innenhülsenflansch
muß über den
Mutternflansch hinübergehen,
um die innere Hülse
mit der Mutter zu verbinden. Um deshalb die einstückige innere
Hülse mit
der Mutter zu verbinden, muß die
Hülse ausreichend
flexibel sein, um für
die innere Hülse die
Möglichkeit
des Expandierens über
den sich nach außen
erstreckenden Flansch der Mutter zu erlauben. Zu diesem Zweck ist
die innere Hülse 20 in
eine Vielzahl von Segmenten mittels Schlitzen 22 gebildet,
die sich axial längs
zu der Hülse
von dem rückwärtigen Ende
erstrecken, wie in 1 gezeigt
ist. Nach der Darstellung der 3 endet
der Schlitz 22a beinahe längs einer Linie, die von dem
vorderen Ende 29 der inneren Hülse 20 nach einwärts im Abstand
angeordnet ist. Das Enden der Schlitze 22 in Verbindung
mit dem durchgehenden Schlitz 22a schafft einen gespaltenen
Steg, der sich an die Segmente an dem vorderen Ende 29 anfügt. Bei
dem vorliegenden Beispiel ist die innere Hülse aus 1215-Stahl hergestellt
und mit sechs in gleichem Abstand angeordneten Schlitzen mit einer
Breite von etwa 0,20 cm (5/64 Zoll) versehen, von denen fünf räumlich begrenzte
Schlitze sind und von denen einer der durchgehende Schlitz 22a ist.
Man erkennt jedoch, daß die
Anzahl der Schlitze sowie die Breite, die Länge und die Beabstandung der
Schlitze variiert werden kann, um die erforderliche Flexibilität zu erhalten.
Wie man am deutlichsten in 3 sieht, enden
die räumlich
begrenzten Schlitze 22 unmittelbar vor dem Vorderende der
inneren Hülse,
so daß der Steg 32 an
dem vorderen Ende 29 der inneren Hülse am dicksten ist und sich
nach einwärts
verjüngt,
wie sich der Steg zu dem rückwärtigen Ende 21 der
inneren Hülse
hin erstreckt. Auf diese Weise ist die axiale Länge des Steges 32 am
Vorderende 29 ausreichend klein, um es der inneren Hülse zu ermöglichen,
sich radial zu verbiegen und die innere Hülse mit der Mutter zu verbinden.
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Die
innere Hülse 20 wird
an die Mutter 40 dadurch angeordnet. daß die innere Hülse wie
folgt über
die Mutter getrieben wird. Die innere Hülse steht axial hinter der
Mutter in Flucht, und das hintere Ende 21 der inneren Hülse wird
mit dem Außenmutternflansch
axial in Eingriff gebracht. Sobald die innere Hülse mit der Mutter in Eingriff
kommt, biegt sich die innere Hülse
und dehnt sich radial nach außen über den
Mutternflansch aus. Um diese radiale Expansion zu ermöglichen,
ist die rückwärtige Fläche des
inneren Flansches 24 der inneren Hülse bei 28 abgeschrägt, wie
in 3 veranschaulicht
ist. Die innere Hülse
wird relativ zu der Mutter nach rückwärts versetzt, bis der innere
Flansch 24 der inneren Hülse an dem Außenmutternflansch 48 vorbei
versetzt ist. Die innere Hülse
zieht sich dann federnd elastisch zusammen, so daß der innere
Flansch 24 der inneren Hülse in der Umfangsnut 46 um
die Mutter herum in Eingriff kommt, und der Außenmutternflansch 48 tritt in
der Ringnut 26 in der inneren Hülse in Eingriff. Auf diese
Weise wird die innere Hülse 20 von
der Mutter 40 gefangen mitgenommen.
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Im
Betrieb versteht es sich, daß die
Montagevorrichtung zwischen der Bohrung 13 des Elementes 11 einerseits
und der Welle 12 andererseits durch Festziehen der Mutter 40 kraftvoll
in Eingriff kommt, um die innere und äußere Hülse relativ zueinander nach
oben gegen die gegenüberliegend
verjüngten Oberflächen zu
verschieben. Dieses Verschieben oder Versetzen neigt dazu, die innere
Bohrung der inneren Hülse 20 zu
kontrahieren und die äußere Oberfläche der äußeren Hülse zu expandieren.
In ähnlicher
Weise kann die Einheit durch umgekehrte Drehung der Mutter 40 von
zwischen dem Element 11 und der Welle 12 kraftvoll
außer
Eingriff gebracht werden, um die äußere Hülse 50 nach unten
auf der inneren Hülse 20 in
der Richtung der Verjüngung
ihrer gegenüberliegenden
Oberflächen
kraftvoll zu versetzen (d. h. nach vorne versetzen der äußeren Hülse relativ
zu der inneren Hülse).
Dieses Versetzen ermöglicht
die Kontraktion der äußeren Oberfläche der äußeren Hülse 50 und
gestattet auch die Expansion der inneren Bohrung der inneren Hülse 20.
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Der
Verjüngungswinkel
der äußeren Oberfläche der
inneren Hülse 20 und
der inneren Oberflächen
der äußeren Hülse 50 wird
relativ zu der Länge des
Gewindeabschnittes 52 der äußeren Hülse ausgewählt. Ein kleinerer Winkel ermöglicht ein
größeres Versetzen
der äußeren Hülse 50 relativ
zu der inneren Hülse 20 ohne
die Expansion der Vorrichtung 10. Alternativ reduziert
ein schärferer
Winkel das relative Versetzen der Hülsen vor der Expansion der
Vorrichtung.
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Eine
alternative Ausführungsform
für eine Montagevorrichtung 110 ist
in 4 dargestellt. In dieser
ersten alternativen Ausführungsform
ist die Richtung der Flansche und Nuten für die innere Hülse und
Mutter umgekehrt. Spezieller schließt die innere Hülse einen äußeren Flansch 124 ein,
der sich radial auswärts
erstreckt, und eine äußere Umfangsnut 126 neben
dem Flansch. Die Mutter schließt
einen inneren Flansch 148 ein, der sich radial einwärts erstreckt,
sowie eine innere Ringnut 146. Bei dieser ersten alternativen
Ausführungsform
ist die innere Hülse 120 mit
der Mutter 140 durch axiales Versetzen der inneren Hülse zu der
Mutter hin verbunden, so daß der äußere Flansch 124 auf
der inneren Hülse sich
radial zusammenzieht, wodurch sich der äußere Flansch axial an dem inneren
Mutternflansch vorbei versetzen kann. Um diese radiale Kontraktion
zu ermöglichen,
ist die rückwärtige Fläche des äußeren Flansches 124 der
inneren Hülse 120 abgeschrägt. Nachdem
der Flansch der inneren Hülse über den Mutternflansch 148 gegangen
ist, expandiert dann die innere Hülse federnd elastisch, so daß der äußere Flansch
auf der inneren Hülse
in der Ringnut 146 in der Mutter in Eingriff tritt und
der innere Mutternflansch mit der Umfangsnut 126 um die
Außenseite der
inneren Hülse
herum in Eingriff kommt. Die restlichen Merkmale der inneren Hülse 120 und
der Mutter 140 sowie die äußere Hülse sind ähnlich den entsprechenden Merkmalen
der ersten Ausführungsform,
die in den 1 bis 3 veranschaulicht ist. Zusätzlich ist
der Betrieb der Ausführungsform
der Montagevorrichtung gemäß Darstellung
in 4 ähnlich dem
Betrieb der ersten Ausführungsform
der Montagevorrichtung.
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Eine
dritte Ausführungsform,
die als Montagevorrichtung 210 ohne Verschiebung bezeichnet wird,
ist in 5 veranschaulicht.
Diese Montagevorrichtung ohne Verschiebung arbeitet so, daß sie das Maschinenelement
an einer festen axialen Position hält, während die Montagevorrichtung
festgezogen wird. Diese Ausführungsform
ohne Verschiebung weist eine äußere Hülse 250 mit
Innengewinde 252 am rückwärtigen Ende
und eine verjüngte
innere Oberfläche
an dem vorderen Ende ähnlich
der ersten Ausführungsform
auf. Eine Mutter 240 ist auch vorgesehen, die ein Außengewinde 242 aufweist,
welches mit der äußeren Hülse 250 zusammenwirkt,
sowie einen äußeren Umfangsflansch 248,
der mit einer inneren Hülse 220 zusammenwirkt.
Die innere Hülse
ist ähnlich
der inneren Hülse
bei der ersten Ausführungsform,
die einen inneren Umfangsflansch 224, eine innere Ringnut 226 und
einen gespaltenen Steg 232 hat. Die innere Hülse hat
jedoch bei der Ausführungsform
ohne Verschiebung eine Bohrung, welche der äußeren Oberfläche einer
gespaltenen Zwischenlage 260 entspricht, die zwischen der
inneren Hülse
und der Welle 12 angeordnet ist, wie man in 5 sieht.
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Die
Zwischenlage 260 hat eine zylindrische äußere Oberfläche, welche der Bohrung der
inneren Hülse 220 entspricht,
und eine zylindrische Bohrung, welche dem Durchmesser der Welle 12 entspricht. Die
Zwischenlage 260 weist auch eine Vielzahl von räumlich beschränkten Schlitzen
und einen durchgehenden Schlitz auf, um die Kontraktion und Expansion
der inneren Hülse
zu ermöglichen,
wenn die Montagevorrichtung festgezogen und von der Welle und dem
Maschinenelement außer
Eingriff gelöst
wird. Die äußere Hülse 250 weist
bei der Ausführungsform ohne
Verschiebung ein Widerlager 258 auf, welches sich radial
einwärts
in Berührung
mit dem vorderen Ende der Zwischenlage 260 erstreckt. Zusätzlich hat die
Bohrung der Mutter 240 eine Ausnehmung 243, welche
der Dicke der Zwischenlage 260 entspricht, in welche sich
die Zwischenlage hinein erstreckt. Die Ausnehmung 243 schafft
auch einen Bereich zwischen der Mutter 240 und der Welle 12 für die Aufnahme
einer Feder 270. Die Feder 270 ist zwischen dem
rückwärtigen Ende
der Mutternausnehmung 243 und dem rückwärtigen Ende der Zwischenlage 260 angeordnet
und spannt die Zwischenlage zu dem Widerlager 258 hin vor.
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Die
innere Hülse 220 und
die äußere Hülse wirken
miteinander zusammen und auch mit der Mutter 240 in ähnlicher
Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
Im Betrieb zieht das Festziehen der Mutter 240 die äußere Hülse nach
rückwärts, so
daß die verjüngte innere
Oberfläche
der äußeren Hülse 250 mit
der verjüngten äußeren Oberfläche der
inneren Hülse 220 in
Eingriff kommt. Je nach dem Verschieben der äußeren Hülse relativ zu der Mutter arbeitet das
Widerlager 258 gegen die Zwischenlage 260 und erteilt
der Zwischenlage eine rückwärtige Axialkraft. Der
von dem Widerlager aufgebrachten Axialkraft steht die elastische
Kraft der Feder 270 entgegen, welche gegen die gespaltene
Hülse vorgespannt
ist. Auf diese Weise wird die Montagevorrichtung ohne ein relatives
axiales Versetzen zwischen der Zwischenlage 260, der äußeren Hülse 250 der
Montagevorrichtung 10 und der Welle 12 festgezogen.
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Eine
vierte Ausführungsform,
die mit 310 bezeichnet ist, wird in den 6 und 7 dargestellt,
bei welcher die innere Hülse
und die äußere Hülse relativ zu
der ersten Ausführungsform
umgekehrt sind, so daß die äußere Hülse von
der Mutter gefangen mitgenommen wird und die innere Hülse mit
der Mutter in Gewindeeingriff kommt. Bei der in den 6 und 7 veranschaulichten
Ausführungsform
ist eine einstückige äußere Hülse 350 vorgesehen,
die eine zylindrische äußere Oberfläche hat,
welche der Bohrung des Maschinenelementes entspricht. Die innere Oberfläche der äußeren Hülse 350 ist
neben dem vorderen Ende verjüngt.
Ein innerer Flansch 324, der sich radial einwärts erstreckt,
und eine benachbarte innere Ringnut 326 befinden sich neben
dem rückwärtigen Ende
der äußeren Hülse. Der
innere Flansch 324 der äußeren Hülse 350 tritt
mit der Mutter 340 auf dieselbe Weise in Eingriff, wie
der innere Flansch 24 auf der inneren Hülse 20 bei der ersten Ausführungsform
mit der Mutter in Eingriff trat. Zu diesem Zweck weist die Mutter 340 einen äußeren Umfangsflansch 348,
der sich radial auswärts
erstreckt, und eine benachbarte innere Umfangsnut 346 auf.
Die Mutter 340 weist auch ein Innengewinde 342 für den Gewindeeingriff
mit der inneren Hülse 320 auf.
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Die
innere Hülse
hat an dem rückwärtigen Ende
ein Außengewinde 325,
um mit der Mutter 340 zusammenzuwirken. Zusätzlich hat
die innere Hülse vor
dem Gewindeabschnitt 325 eine verjüngte äußere Oberfläche. Die äußere Oberfläche der inneren Hülse 320 verjüngt sich
unter einem Winkel, welcher der Verjüngung der inneren Oberfläche der äußeren Hülse 350 so
entspricht, daß passende verjüngte Oberflächen je
nach der relativen Versetzung zwischen der inneren und der äußeren Hülse aufeinander
hoch- oder heruntergleiten.
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Der
innere Durchmesser des inneren Flansches 324 der äußeren Hülse ist
kleiner als der äußere Durchmesser
des äußeren Mutternflansches 348, und
der äußere Hülsenflansch
muß über den
Mutternflansch gehen, um die äußere Hülse mit
der Mutter zu verbinden. Um die einstücke äußere Hülse mit der Mutter zu verbinden,
muß deshalb
die äußere Hülse ausreichend
flexibel sein, um es der äußeren Hülse zu gestatten,
radial über
den sich nach auswärts
erstreckenden äußeren Flansch
der Mutter 340 zu expandieren. Zu diesem Zweck ist die äußere Hülse 350 in
eine Vielzahl von Segmenten mittels Schlitzen 354 gebildet,
die sich axial längs
der Hülse
von dem rückwärtigen Ende 351 gemäß Darstellung
in den 6 und 7 erstrecken. Ein Schlitz
endet entlang einer Linie, die einwärts von dem vorderen Ende 359 der
inneren Hülse 350 im
Abstand angeordnet ist. Das Enden der Schlitze 352 in Verbindung
mit dem durchgehenden Schlitz sorgt für einen gespaltenen Steg 332,
der sich an die Segmente an dem vorderen Ende 359 anfügt. In dem
vorliegenden Beispiel ist die äußere Hülse aus
1215-Stahl hergestellt und mit gleichmäßig im Abstand angeordneten
Schlitzen versehen, die etwa 0,20 cm (5&64 Zoll) breit sind, von denen zwei
räumlich
begrenzte Schlitze 354 sind und von denen einer der durchgehende
Schlitz 354a ist. Es versteht sich jedoch, daß die Anzahl
der Schlitze sowie deren Breite, Länge und Beabstandung variiert
werden kann, um die erforderliche Flexibilität zu erreichen. Die begrenzten
Schlitze 322 enden unmittelbar vor dem vorderen Ende der
inneren Hülse,
so daß der
Steg 332 an dem vorderen Ende der äußeren Hülse am dicksten ist mit einer
Verjüngung
nach einwärts,
wie sich der Steg zu dem rückwärtigen Ende 351 der äußeren Hülse hin
erstreckt. Auf diese Weise ist die axiale Länge des Steges 332 an
dem vorderen Ende 359 ausreichend, um es der äußeren Hülse zu ermöglichen,
sich radial zu verbiegen und die äußere Hülse mit der Mutter zu verbinden.
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Die äußere Hülse 350 wird
mit der Mutter 340 dadurch verbunden, daß man die äußere Hülse wie
folgt über
die Mutter treibt. Das rückwärtige Ende 351 der äußeren Hülse wird
axial in Eingriff mit dem äußeren Mutternflansch 326 verschoben.
Sobald die äußere Hülse mit
der Mutter in Eingriff tritt, biegt sich die äußere Hülse und expandiert radial nach
außen über den äußeren Mutternflansch.
Um diese Expansion zu ermöglichen,
kann die hintere Fläche
des inneren Flansches 324 der äußeren Hülse abgeschrägt sein.
Die äußere Hülse wird
relativ zu der Mutter nach rückwärts verschoben,
bis der innere Flansch 324 der äußeren Hülse an dem äußeren Mutternflansch 348 vorbei
versetzt ist. Die äußere Hülse 350 zieht
sich dann federnd elastisch zusammen, so daß der innere Flansch der äußeren Hülse mit
der Umfangsnut 346 um die Mutter herum in Eingriff tritt
und der äußere Mutternflansch 348 mit
der Ringnut 326 in der äußeren Hülse in Eingriff
kommt. Auf diese Weise wird die äußere Hülse von
der Mutter gefangen mitgenommen.
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Alternativ
können
sich der innere Flansch 324 der äußeren Hülse und der äußere Flansch 348 der
Mutter in der entgegengesetzten Richtung in einer Weise ähnlich den
umgekehrten Flanschen auf der inneren Hülse und der Mutter gemäß Darstellung in 4 erstrecken. Mit anderen
Worten kann die äußere Hülse einen äußeren Flansch
haben, der sich radial nach auswärts
mit einer benachbarten äußeren Umfangsnut
erstreckt. Die zusammenwirkende Mutter hat einen inneren Flansch,
der sich radial nach einwärts
mit einem benachbarten inneren Ringflansch erstreckt. Um die äußere Hülse mit
der Mutter zu verbinden, verbiegt sich die äußere Hülse einwärts, um es dem äußeren Außenhülsenflansch
zu erlauben, sich axial an dem inneren Mutternflansch vorbei zu
verschieben. Der äußere Außenhülsenflansch
dehnt sich dann federnd elastisch aus, um mit der ringförmigen Nut
in der Mutter in Eingriff zu kommen, und der Mutternflansch tritt
mit der Umfangsnut rund um die äußere Hülse in Eingriff.
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Bei
der in 7 dargestellten
Ausführungsform
weist die äußere Hülse 350' ferner ein
mit der Oberfläche
in Eingriff kommendes Werkzeug auf. Im vorliegenden Fall weist die
mit dem Werkzeug in Eingriff stehende Fläche eine Vielzahl von gegenüberliegenden
ebenen Greifflächen
auf, die um den Umfang der äußeren Hülse angeordnet
sind. Bezüglich
anderer Merkmale ist die Hülse 350' identisch mit
der Hülse 350,
und die entsprechenden Teile sind mit Bezugszahlen mit Apostroph
bezeichnet. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Greifoberflächen in
einem hexagonalen Muster ähnlich
dem hexagonalen Umfang der Mutter 340 gemäß Darstellung
in 7 angeordnet. Die
Greifflächen 380 machen
es unnötig, die
Welle oder das Maschinenelement zu ergreifen, um zu verhindern,
daß die
Welle sich während
des Festdrehens oder Lösens
der Montagevorrichtung dreht, und zwar durch Schaffen eines Mittels
für das Überführen des
Gegendrehmomentes zum Festziehen oder Lösen der Montagevorrichtung.
Alternativ kann die mit dem Werkzeug in Eingriff stehende Oberfläche eine
oder mehrere Fassungen für
die Aufnahme eines Zweilochmutterndrehers aufweisen. Im Betrieb
kommt ein Schlüssel
oder ein anderes Werkzeug mit den Greifflächen 380 auf der äußeren Hülse 350' in Eingriff,
und ein zweiter Schlüssel
kommt mit der Mutter 340 in Eingriff. Auf die zwei Schlüssel wird eine
Kraft aufgebracht, um die Mutter und die äußere Hülse in entgegengesetzten Richtungen
zu drehen. Um zum Beispiel die Montagerichtung von der Welle und
einem Maschinenelement zu lösen,
wird die Mutter 340 aus der perspektivischen 7 im Gegenuhrzeigersinn
gedreht, und die äußere Hülse 350' wird im Uhrzeigersinn
gedreht. Obwohl die Greifflächen nur
in 7 dargestellt sind,
können
solche Greifflächen 380 in ähnlicher
Weise auch auf jedem der in den 1 bis 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiele
vorgesehen sein.
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Die
vorliegende Erfindung ist besonders wirksam, um eine Beschädigung der
Welle und der Maschinenelemente im Falle einer katastrophalen Überlastung
der Maschine zu vermeiden. Ein Hauptvorteil der Konstruktion der
Erfindung besteht darin, daß andere
Elemente der Maschine ohne Beschädigung
der Welle oder des Maschinenelementes durchschlupfen und geschützt werden.
Im Fall des Schlupfes infolge übermäßiger Belastung
wird die Einheit selbst nicht beschädigt und kann ohne Ersetzen
oder Wiedereinstellen verwendet werden. Der Aufbau setzt die Einheiten
auch in die Lage, aus anderen Materialien als Metall hergestellt
zu werden, wo die Betriebsbedingungen so sind, daß die Auswahl
des bei der Herstellung der Teile verwendeten Materials begrenzt
wird.
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Die
Verwendung einer einstückigen
inneren Hülse
in Verbindung mit einer einstückigen äußeren Hülse ist
besonders für
eine Situation geeignet, bei der eine präzise Drehbalance erforderlich
ist. Bei bekannten Vorrichtungen mit einer Innen- oder einer Außenhülse aus
mehreren Stücken
können
sich die Werkstücke,
welche die mehrstückige
Hülse aufweisen,
relativ zueinander bewegen, wenn die Vorrichtung festgezogen oder
gelöst
wird, wodurch die Drehbalance der Vorrichtung verändert wird.
Durch Ausschalten der mehrstückügen Hülse wird
durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, die
während
des Betriebes der Vorrichtung eine im wesentlichen feste Drehbalance
hat. Auf diese Weise kann die Vorrichtung währen der Herstellung bezüglich des
Umfanges ausgeglichen sein bzw. in Balance stehen, und die Vorrichtung
wird die Balance während
des normalen Betriebes halten.
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Für den Fachmann
versteht es sich, daß Änderungen
und Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden
können,
ohne von dem Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen. Es sollte
daher klar sein, daß diese
Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt ist,
die hier beschrieben sind, sondern daß es die Absicht ist, alle Änderungen
und Modifikationen einzuschließen,
die im Schutzumfang und Geist der Erfindung liegen, wie in den folgenden
Ansprüchen
dargelegt ist.