DE8136101U1

DE8136101U1 - "kupplung zur reibschluessigen drehverbindung von maschinenteilen, wie z.b. nabe und welle"

Info

Publication number: DE8136101U1
Application number: DE19818136101U
Authority: DE
Original assignee: Durand Francois Dipl-Ing 06600 Antibes Fr
Current assignee: Durand Francois Dipl-Ing 06600 Antibes Fr
Priority date: 1980-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPH0138973B2; BE891401A; ZA818642B; FR2496201A1; JPS57127124A; FR2496201B1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur reibschlüssiger Drehverbindung von Maschinenteilen, wie z.B. einer Nabe und einer Welle, mit mindestens einem eine Außenkonusfläche aufweisenden, zur koaxial umgreifenden Aufnahme des zugeordneter Maschinenteiles bestimmten Druckring, dessen Außenkonusfläche von einer Innenkonusfläche eines Außenringes satt überlagert ist, welcher mit einer Zylindermantel-Innenfläche einer Ringschulter einen Ringkolben und einen über eine Zuleitung mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbaren ringförmigen Druckraum umschließt, welcher am Ringkolben axial hydraulisch abstützbs sowie gegen die ansteigende Außenkonusfläche des Druckringes axial verschiebbar ist.

Die vorbeschriebene bekannte Kupplung (US-PS 38 65 497, Fig. 4) verbindet zwei Wellenstümpfe fluchtend miteinander. Hierbei übergreift ein die Außenkonusfläche aufweisender Druckring die beiden Wellenstümpfe und trägt einenends auf einem Außengev/inde einen nach Art einer Überwurfmutter raumfest gehaltenen Ringkolben. Der Ringkolben ist von einer Zylindermantel-Innenfläche einer Ringschulter umgriffen, die Bestandteil eines Außenringes bildet, dessen Innenkonusfläche die Außenkonusfläche des Druckringes satt überlagert. Ringkolben, Druckring und Außenring bilden hierbei einen kreisringförmigen Druckraum etwa quadratischen Querschnitts, der über ein Entlüftungsventil zur Atmosphäre geöffnet werden kann. Im axialen Abstand vom ringförmigen Druckraum ist im Bereich der satt aneinanderliegenden Konusflächen eine mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbare radiale Zuleitungsbohrun

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vorgesehen, welche in einer in der Innenkonusflache des Außenringes vorgesehenen Ringnut mündet.

Die bekannte starre Kupplung (US-PS 38 65 497, Fig. 4) funktioniert wie folgt:

Die Zuleitung wird mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagt, welche zugleich den Spalt zwischen beiden Konusfiächen schmiert und durch diesen konischen Ringspalt in den ringförmigen Druckraum hineingelangt, dessen Entlüftungsventil geschlossen ist. Der Zuleitungsdrucks bewirkt im ringförmigen Druckraum einen Druckaufbau, der eine Axialverschiebung des Außenringes gegen die ansteigende Außenkonusfläche des Druckringes zur Folge hat. Sobald der Zuleitungsdruck entfällt, ist die axial verspannte Lage zwischen dem Druckring und dem Außenring durch Selbsthemmung gesichert. Durch Verengung des Druckring-Innendurchmessers wird hierbei eine reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden Wellenstümpfen hergestellt.

Zur Demontage der bekannten Anordnung wird wiederum Hydraulikflüssigkeit in den Bereich zwischen den beiden Konusflächen eingepreßt, jedoch das Entlüftungsventil geöffnet, so daß sich im ringförmigen Druckraum kein Druck aufbauen kann. Es soll sich vielmehr ein Druck zwischen den beiden Konusflächen aufbauen, der gewissermaßen nach dem Gesetz der schiefen Ebene den Außenring aus seiner verspannten Lage mit dem Druckring in Richtung auf den Ringkolben verschieben, d.h. entspannen soll.

Die bekannte starre Kupplung (US-PS 38 65 497, Fig. 4) wird aus mehreren Gründen als nachteilig empfunden:

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Da die bekannte Kupplung nach dem Prinzip des doppeltwirkenden hydraulischen Zylinders arbeitet, ist deren Bauweise von Haus aus recht aufwendig. Außerdem ist es nicht ohne weiteres oder aber nur schwer möglich, im Bedarfsfalle beide Wellenstümpfe mit einer betragsmäßig etwa gleichen Ringspannung zu beaufschlagen, da der Druckring im Bereich des einen Wellenstumpfes dünn und im Bereich des anderen Wellenstumpfes relativ dick ist. Schließlich ist die Demontierbarkeit von Druck- und Außenring, deren Konusflächen im verspannten Zustand mit Selbsthemmung aufeinanderliegen, nach längerer Standzeit der Anordnung, bei welcher ein Fressen an den Kupplungsflächen nie auszuschließen ist, äußerst nachteilig. Der zur Demontage zwischen den Konusflächen aufzubringende Flüssigkeitsdruck vermag es regelmäßig nicht, den Außenring aus seiner verspannten Lage abzuheben und vom Druckring wegzudrücken. Vielmehr ist man nahezu immer darauf angewiesen, zusätzliche Demontagehilfsmittel, z.B. in Form von hydraulischen Abziehern, zu benutzen. Überhaupt ist bei der vorbekannten Kupplung eine Demontierbarkeit nur dann gegeben, wenn beide Konusflächen verhältnismäßig präzise bearbeitet sind, was nur durch aufwendiges Schleifen möglich ist.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Kupplung dieser Gattung (US-PS 38 65 497, Fig. 4), liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, welche bei einfacher Bauweise eine zuverlässige - insbesondere symmetrische - Verspannung und zugleich eine unproblematische Demontierbarkeit gestattet. Entsprechend der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst worden, daß mit dem Druckring ein mit diesem koaxialer, jedoch eine entgegengesetzt ansteigende Außenkonusflache aufweisender, zusätzlicher Druckring axial fest verbunden ist, auf dessen Außenkonusflache ein den Kolben bildender zusätzlicher Außenring axial verschiebbar mit seiner Innenkonusflache satt anliegt, daß beide Druckringe im Bereich ihrer kleinen Konusdurchmesser aneinanderstoßen, daß die

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Zuleitung für die Hydraulikflüssigkeit unmittelbar im Druckraum mündet, daß der Neigungswinkel jeder Konusfläche geringfügig größer ist als der Reibungswinkel zwischen den jeweils aneinanderliegenden Konusflächen und daß die axial verspannte Lage der Außenringe mittels einer von einem Außenring gehaltenen, axial verstellbaren Anschlagverschraubung, sicherbar ist.

Durch die erfindungsgemäße paarweise Anordnung, bei welcher beide Außenringe relativ zu den beiden axial fest miteinander verbundenen Druckringen axial verschiebbar und damit verspannbar sind, ist stets ein gleichmäßiger, symmetrischer Spannungsaufbau über den gesamten beaufschlagten Verbindungsbereich erzielbar. Ein besonders einfacher Aufbau ist erfindungsgemäß dann gegeben, wenn in besonderer Ausgestaltung der Erfindung beide Druckringe im Bereich ihrer kleinen Konusdurchmesser aneinanderstoßen. Bei einer solchen Ausführungsform gestattet der zwischen den beiden Außenringen axial begrenzte Druckraum eine hydraulische Verspreizung der beiden Außenringe, indem sich diese mit ihren Innenkonusflächen gegen die korrespondierenden ansteigenden Außenkonusflächen der Druckringe verschieben.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung mündet die Zuleitung für die Hydraulikflüssigkeit ohne Zwischenschaltung eines Spaltweges zwischen zwei Konusflächen (s. im Vergleich hierzu US-PS 38 65 497, Fig. 4) unmittelbar im Druckraum. Diese unmittelbare hydraulische Druckbeaufschlagung nach Art eines lediglich einfach wirkenden hydraulischen Zylinders ist deswegen möglich, weil die Neigungswinkel der aneinanderliegenden Konusflächen entsprechend der Erfindung außerhalb der Selbsthemmung liegen. Wenn demnach der hydraulische Druck nachläßt, bewirkt die jeweils zwischen Außenring und zugehörigem Innenring aufgebaute Spannung sofort und ohne jegliche Hilfs-

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mittel - selbst bei aneinandergefressenen Konusflächen eine Axialverschiebung in Demontagerichtung. Wenn hingegen die Verspannung hydraulisch aufgebaut worden ist und aufrechterhalten werden soll, genügt es, auf einfache Weise mittels eines axial verstellbaren Anschlages, insbesondere mittels einer Anschlagverschraubung, die Verspannungslage zu sichern. Sobald nach Sicherung der verspannten Lage durch - z.B. durch die Anschlagverschraubung - der Druckraum druckentlastet wird, ist die erfindungsgemäße Kupplung vom hydraulischen Druck völlig unabhängig: Die verspannte Lage wird nämlich unter Ausschaltung jeglicher Selbsthemmungswirkung zwischen den kooperierenden Konusflächen allein von der Anschlagverschraubung bzw. von mit diesen äquivalenten Mitteln übernommen.

Da die korrespondierenden Konusflächen ohne jegliche Selbsthemmung aneinanderliegen, d.h. üblicher Weise einen halben Konusspitzen-Winkel von mehr als 8° aufweisen, ist die Oberflächenbearbeitung der Konusflächen weniger kritisch als bei solchen Konusflächen, die im Selbsthemmungsbereich angesiedelt sind und deshalb eine aufwendige geschliffene Oberfläche aufweisen müssen. Im Gegensatz hierzu brauchen die Konusflächen entsprechend der Erfindung nur auf einer Drehmaschine bearbeitet zu werden. Im übrigen gestatten die relativ großen Konusspitzenwinkel kurze Verspannwege und damit eine vorteilhafte in axialer Richtung gedrungene, materialsparende und leichte Bauweise.

Insbesondere wirken die Erfindungsmerkmale funktionseinheitlich zur Lösung der weiter oben formulierten Aufgabe im Rahmen einer besonderen Kombination zusammen.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den Zeichnungen im Zusammenhang mit der Zeichnungsbeschreibung.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand bevorzugter AusfUhrungsbeispiele näher dargestellt, es zeigen:

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Fig. 1 einen halben Axialschnitt einer Welle-Nabenverbindung und

Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Welle-Nabenverbindung in Anlehnung an die Darstellungsweise gemäß Fig.

In den Zeichnungen ist jede Welle mit der Bezugsziffer und die Wellen-Drehachse jeweils mit χ bezeichnet. Jede Nabe, welche eine Welle 10 umspannt, ist mit der Bezugsziffer versehen.

Gemäß Fig. 1 umspannt ein Druckring 13a die Nabe 11. Ein zusätzlicher Druckring ist mit 14a bezeichnet. Zwischen beiden inneren Stirnflächen der Druckringe 13a, 14a, welche im Bereich ihrer kleineren Außendurchmesser aneinanderstoßen, ist ein Dichtungsring 15 vorgesehen. Der mit dem Druckring 13a korrespondierende Außenring ist mit 16 und der mit dem zusätzlichen Druckring 14a korrespondierende zusätzliche Außenring ist mit 17 bezeichnet.

Jede konische Außenfläche eines Druckringes ist mit A und jede konische Innenfläche eines Außenringes ist mit I bezeichnet.

Die Neigung der Mantellinien der aneinanderliegenden Konusflächen ist derart bemessen, daß der halbe Spitzenwinkel ( des jeweiligen Konus ein wenig größer ist als der Reibungswinkel von zwei aufeinandergleitenden gut bearbeiteten und geschmierten Metallflächen.

Beide Druckringe 13a, 14a sind axial fest dadurch miteinander verbunden, daß man sie entweder ineinander verschraubt (s. Fig. 1 Gewinde 18) oder daß man beide Druckringe 13a, 14a in nicht dargestellter Weise innerhalb oder auf einem gemeinsamen Zwischenstück verschraubt.

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Der Außenring 16 besitzt eine einseitig axial vorstehende ringförmige Schulter 19, welche mit ihrer zylindrischen Innenfläche 20 eine Zylindermantel-Innenfläche bildet, die mit einer eine Kolbenfläche bildenden Zylindermantel-Außenfläche 21 des zusätzlichen Außenringes 17 zusammenwirkt.

In Verlängerung der Zylindermantel-Λυ.ι.·*' fläche 21 trägt der zusätzliche Außenring 17 ein AuftemK· ■-' -. '*= 22, welches mit dem Innengewinde 23 einer Überwurfmut xi· 24 verschraubt ist. Die Überwurfmutter 24 schlägt gegen die Stirnfläche der ringförmigen Schulter 19 an.

Zwischen einer radialen Druckfläche 25 des zusätzlichen Außenringes 17 und der radialen Druckfläche 26 des Außenringes 16 befindet sich ein Druckraum 27, welcher über eine Anschlußbohrung 28 und zwei Kanäle 29, 30 unmittelbar mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagbar ist. Die hydraulisch wirksame Ringdichtung zwischen der Zylindermantel-Innenfläche 20 und der Zylindermantel-Außenfläche 21 ist jeweils mit der Bezugsziffer 31 versehen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich im wesentlichen nicht von der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Grundsätzlich gilt für Fig. 2, daß funktionell gleiche oder ähnliche Bauteile mit denselben oder abgewandelten Bezugsbezeichnungen versehen sind.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, daß entsprechend Fig. 2 die axial feste Verbindung zwischen den Druckringen abweichend ausgebildet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Nabe 11 mit einer Ausdrehung 32 versehen, die einseitig durch eine Schulter 33 begrenzt ist. Ein mittels Schrauben 34 stirnseitig gegen die Nabe 11 gedrückter Flanschring 35 preßt

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hierbei über einen zwischengeschalteten Distanzring 36 beide Druckringe 13b, 14b axial fest gegeneinander.

Der Montagevorgang geschieht entsprechend den Fig. 1 und 2 wie folgt: Die Nabe 11 wird zunächst auf die Welle 10 geschoben, sodann werden die Druckringe 13a, 14a bzw. 13b, 14b mitsamt ihren zugehörigen Außenringen 16, 17 auf die Nabe 3 geschoben. Hierbei ist die Verbindung zwischen den Druckringen 13a, 14a bzw. 13b, 14b mittels je eines Dichtungsringes 15 abgedichtet.

Die Druckringe 13a, 14a bzw. 13b 14b sind in vorbeschriebener Weise axial fest miteinander verbunden.

Sodann wird die Überwurfmutter 24 bis zum Anschlag gegen die Stirnfläche der Ringschulter 19 verschraubt, wobei sich die Flächen A und I satt aneinanderlegen. Zur Erzielung einer festen Verschraubung kann sich der Monteur ohne weiteres grober Werkzeuge, wie z.B. eines Hammers und eines Meißels, bedienen. Schließlich wird eine Hydropumpe über eine nicht dargestellte Druckleitung an die Anschlußbohrung 28 angeschlossen und Hydrauliköl oder Hydraulikfett in den Druckraum 27 eingepreßt. Sobald ein vorbestimmter Druck erreicht ist, wird die Überwurfmutter 24 gegen die Stirnfläche der Ringschulter 19 angezogen, nachdem sich die Außenringe 16, 17 relativ zu ihren korrespondierenden Druckringen axial voneinander entfernt haben. Nach Abschaltung des Hydraulikdrucks wird die Anschlußbohrung 28 mit einem nicht dargestellten Staubstopfen verschlossen. Zur Demontage wird wiederum Druckflüssigkeit in den Druckraum 27 eingeführt und dort der Druck derart erhöht, daß die Überwurfmutter 24 von der Ringschulter· 19 weggeschraubt werden kann.

Claims

Patentanwälte .·'·:" j: J1 DipL-ing. Harald Ostriga Dipi.-ing. Bernd Sonnet Wuppertal-Barmen Stresemannstraße 6-8 PatcntanwSlc Ostriga & Sonnet, Postfach 2013 27, D-5600 Wuppertal 2 0/r Anmelder: Dipl.-Ing. Francois Durand 11 rue du Bateau 06600 ANT i..."S/Frankreich Bezeichnung der Erfindung: Kupplung „^r reibschlüssigen Drehverbindung von Maschinenteilen, wie z.B. Nabe und Welle Schutzansprüche:

1. Kupplung zur reibschlüssigen Drehverbindung von Maschinenteilen, wie z.B. einer Nabe und einer Welle, mit mindestens einem eine Außenkonusflache aufweisenden, zur koaxial umgreifenden Aufnahme des zugeordneten Maschinenteiles ! bestimmten Druckring, dessen Außenkonusflache von einer Innen-] konusfläche eines Außenringes satt überlagert ist, welcher mit

einer Zylindermantel-Innenfläche einer Ringschulter einen Ringkolben und einen über eine Zuleitung mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbaren ringförmigen Druckraum umschließt, welcher am Ringkolben axial hydraulisch abstUtzbar sowie gegen die ansteigende Außenkonusflache des Druckringes axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Druckring (13a, 13b) ein mit diesem koaxialer, jedoch eine entgegengesetzt ansteigende Außenkonusflache (A) aufweisender, zusätzlicher Druckring (14a, 14b) axial fest verbunden ist, auf dessen Außenkonusfläche (A) ein den Kolben bildender zusätzlicher Außenring (17) axial verschiebbar mit seiner Innenkonusfläche (J) satt anliegt, daß beide Druckringe (13a, 14a; 13b, 14b) im Bereich ihrer kleinen Konusdurchmesser aneinander-

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stoßen, daß die Zuleitung (30) für die Hydraulikflüssigkeit unmittelbar im Druckraum (27) mündet, daß der Neigungswinkel (CL) jeder Konusfläche geringfügig größer ist als der ReibungswSnkel zwischen den jeweils aneinanderllegenden Konusflächen (A,J) und daß die axial verspannte Lage der Außenringe (16, 17) mittels einer von einem Außenring (17) gehaltenen, axial verstellbaren Anschlagverschraubung (24) sicherbar ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der den Kolben bildende Außenring (17) in Verlängerung seines Kolbenbereichs außenumfangsseitig ein Außengewinde
(22) zur Aufnahme einer axial gegen die Stirnfläche der Ringschulter (19) schraubverstellbaren Überwurfmutter (24) bildet.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckringe (13a, 14a) miteinander verschraubt sind.

4. Kupplung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckringe in einem
Verankerungsring miteinander verschraubt sind.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckringe auf einem Verankerungsring miteinander verschraubt sind.

6. Kupplung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckringe (13b, 14b) zwischen einer von der Nabe (11) gebildeten Schulter (33)
und einem auf der Nabe (11) verschraubten Distanzring (35) axial fest aneinandergehalten sind.