DE20013349U1 - Konusspannsatz - Google Patents

Description

KÖNIG ■ PALGEN ■ SCHUIViACRER'■ KLIJIKI

DÜSSELDORF·ESSEN PATENTANWÄLTE

UNSER ZEICHEN: 100 468 PP/SCh Düsseldorf, den 02. AugUSt 2000

Akten-Nr. 29

BIKON-TECHNIK GMBH Welle-Nabe-Verbindung Im Wiesengrund 6 D - 41516 Grevenbroich Konusspannsatz

Die Erfindung bezieht sich auf einen Konusspannsatz der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Derartige Konusspannsätze sind in verschiedenen Versionen bekannt. Ein Beispiel ist Gegenstand der US-PS 3 958 888. Hierbei handelt es sich um einen sogenannten Doppelkonusspannsatz, bei welchem der Hauptkonusring als Doppelkonusring ausgebildet ist, dessen Wandstärke in der Mitte am größten ist und der zwei von der Mitte ausgehende Konusflächen derart aufweist, daß sich die Wandstärken axial nach außen verringern. Auf den beiden Konusflächen ist jeweils ein Konusring angeordnet. Die Verspannung erfolgt mittels axialer, von einer Seite eingeschraubter Kopf-Spannschrauben, die die Konusringe axial gegeneinander ziehen.

Ein anderes Beispiel ergibt sich aus der EP143 999 Al Hierbei ist der Hauptkonusring als einfacher Konusring mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche und einer Konus-Umfangsfläche ausgebildet, auf der zwei Konusringe hintereinander angeordnet sind. Die Spannschrauben erstrecken sich durch einen am dickwandigen Ende des Hauptkonusrings angeordneten Radialflansch zu einem Teil in den dem Radialflansch benachbarten Konusring, ziä ejrjeTni anderer} Jejl in ide,rfi:äyß$fen Kofiusjirtg.

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Beim Anziehen der Spannschrauben können die Konusringe unterschiedliche Belastungen erfahren. Bei dem vorgenannten Doppelkonusspannsatz wird - bedingt durch die Reibungsverhältnisse - beim Anziehen der Spannschrauben der den Schraubenköpfen benachbarte Konusring höher belastet. Bei dem als einfacher Konusring ausgebildete Hauptkonusring muß der dem Radialflansch benachbarte Konusring wegen der dort größeren Wandstärke des Hauptkonusrings höhere radiale Klemmkräfte erzeugen, um an der Welle eine ausreichende Flächenpressung bereitzustellen. Dieser Konusring erhält daher mehr oder stärkere Spannschrauben und wird dadurch stärker belastet.

Es kommt häufig vor, daß beim Anziehen der Spannschrauben und insbesondere bei überlagerter Biegeumlaufspannung der Konusring mit der höheren Belastung unter Überschreitung der Streckgrenze sich plastisch zu verformen beginnt. Dadurch kann das übertragbare Drehmoment absinken. Ein dauerhaft verformter Konusring läßt sich überdies schwerer demontieren, weil er deformiert und verzogen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine plastische Verformung der stärker belasteten Konusringe bei gattungsgemäßen Klemmspannsätzen zu vermeiden.

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

Die Konusringe werden hierbei also mit unterschiedlichen Streckgrenzen versehen, wobei der Konusring mit der höheren Belastung die höhere Streckgrenze erhält. Auf diese Weise wird einem vorzeitigen plastischen Nachgeben des höhere belasteten Konusrings vorgebeugt.

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Bei der Ausführungsform nach Anspruch 2 wird die höhere Streckgrenze durch Vergütung des entsprechend gewählten Stahles erzeugt, wobei beide Konusringe an sich aus dem gleichen Stahl bestehen können.

Gemäß Anspruch 3 kann eine höhere Streckgrenze auch durch entsprechende Materialwahl für den betreffenden Konusring bereitgestellt werden, so daß die Konusringe also aus verschiedenen Stählen bestehen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 ist ein Teillängsschnitt durch eine mit einem als Doppelkonus

spannsatz ausgebildeten Spannsatz versehene Spannanordnung;

Fig. 2 ist eine Ansicht des in Fig. 1 linken Konusrings nach der Linie

H-Il in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Ansicht des in Fig. 1 rechten Konusrings nach der Linie

Ill-Ill in Fig. 1;
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Fig. 4 ist ein durch die Achse gehender Längsschnitt einer weiteren

Ausführungsform;

Fig. 5 ist eine Ansicht des in Fig. 4 linken Konusrings nach der Linie

V-V in Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Ansicht des in Fig. 4 rechten Konusrings nach der Linie

Vl-Vl in Fig. 4.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein äußeres Bauteil 1 in Gestalt einer Nabe mit einer Ausnehmung 42 mit einer zylindrischen Innenumfangsfläche 2 vorgesehen. In der Ausnehmunq 42 jst ein inneres Bauteil 3 in Gestalt eiijei· VVeIIe £n<3e<i>rjdriet, fle/ep zylindrische zli eier: Achse A konzentri-

sehe Außenumfangsfläche 4 einen geringeren Durchmesser als die Innenumfangsfläche 2 aufweist. In dem radialen Zwischenraum zwischen den Umfangsflächen 2 und 4 ist ein als Ganzes mit 10 bezeichneter Konusspannsatz vorgesehen, der aus drei einzelnen Konusringen besteht. Der Hauptkonsuring 5 weist eine zylindrische Außenumfangsfläche 6 auf, die von innen an der Innenumfangsfläche 2 anliegt. In der Mitte - axial gesehen - besitzt der Hauptkonusring 5 einen radial nach innen vorspringenden Zentriersteg 7, der mit seiner zylindrischen Innenumfangsfläche 8 auf der Außenumfangsfläche 4 des inneren Bauteils 3 (Welle) anliegt. Von dem Zentriersteg 7 gehen in seinem radial äußeren Bereich nach beiden'Seiten hin Innenumfangsflächen bildende Konusflächen 9 bzw. 11 aus, die so angeordnet sind, daß die größte Wandstärke sich in der Mitte befindet. Die Konusflächen 9,11 sind zur Achse A konzentrisch und haben im allgemeinen einen im Selbsthemmungsbereich, d.h. unter 7°, gelegenen Konuswinkel.

Mit dem einen sogenannten Doppelkonusring bildenden Hauptkonusring 5 wirken zwei weitere, einfache Konusringe 12,13 zusammen, die jeweils eine innere zylindrische Umfangsfläche 14,15 aufweisen, die auf der Außenumfangsfläche 4 des inneren Bauteils 3 anliegen. Die Außenumfangsflächen 16,17 der Konusringe 12,13 sind als Konusflächen ausgebildet, die den gleichen Konuswinkel aufweisen wie die Konusflächen 9,11 und im Durchmesser so gewählt sind, daß die Konusflächen 9 und 16 bzw. 11 und 17 aufeinander anliegen.

Die Konusringe 12,13 sowie der Zentriersteg 7 weisen fluchtende Bohrungen auf, in die zu der Achse A parallele Spannschrauben 18 eingeschraubt sind, von denen über den Umfang verteilt mehrere vorhanden sind. Die Spannschrauben 18 besitzen Köpfe 19, die links von dem Konusring 12 gelegen sind und an dessen Stirnseite anliegen. Sie durchgreifen Durchgangsbohrungen 20 und 21 in dem Konusring 12 bzw. dem Zentriersteg 7 und greifen mit ihrem Gewinde in Gewindebohrungen 22 des Konusrings 13 ein. Beim Anziehen der Spannschrauben werden die Konusnnqe 12,13 aufeinander zu

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bewegt und verklemmen dabei das äußere Bauteil 1 und das innere Bauteil 2 durch ihre radiale Aufweitung aneinander.

In dem Konusring 12 und dem Zentriersteg 7 sind Lösegewinde 23 bzw. 24 vorgesehen, denen bohrungsfreie Stellen in dem Zentriersteg 7 bzw. dem Konusring 13 entsprechen und mit denen der Konusring 12 von dem Hauptkonusring 5 und der Konusring 13 von dem Hauptkonusring 5 abgedrückt werden können.

Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, sind in dem Ausführungsbeispiel elf über den Umfang verteilte Spannschrauben mit den entsprechenden Gewindebohrungen 22 in dem Konusring 13vorgesehen. Hinzu kommen fünf Abdrückschrauben mit den Gewindebohrungen 23 und fünf weitere Durchgangsbohrungen 24' so daß in dem Konusring 12, die den Zugang zu den Abdrückgewinden 24 ermöglichen.

Der in Fig. 1 linke Konusring 12 wird beim Anziehen der Spannschrauben 18 stärker belastet. Um plastische Verformungen insbesondere bei überlagerter Biegeumlaufspannung zu vermeiden, hat der Konusring 12 eine gegenüber dem Konusring 13 erhöhte Streckgrenze, die dadurch erreicht worden ist, daß der an sich für die Konusringe 12 und 13 gleiche Vergütungsstahl bei dem Konusring 12 durch Vergüten von einer Streckgrenze von z.B. 700 N/mm² auf eine Streckgrenze von 900 N/mm² gebracht worden ist, während der Konsring 13 unvergütet geblieben ist. Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, indem für den Konusring 12 ein anderer Stahl als für den Konusring 13 gewählt wird und dieser Stahl von Haus aus eine höhere Streckgrenze als der Stahl des Konusrings 13 aufweist.

Soweit bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bis 6 funktionell entsprechende Teile vorkommen, sind die Bezugszahlen gleich. Auch hier ist ein Spannsatz 30 zwischen den Umfangsflächen 2,4 des äußeren Bauteils 1 bzw. des inneren Bauteils 3 angeordnet. Der Sp^annsatz_#30 umfaßt einen Hauptkonusring 25:mjt;etnem.pa<3iag j/oj-sprtnge*Bden:lMifängss£ecj 2Ö_; einer zylindrischen

Innenumfangsfläche 27, die auf der Außenumfangsfläche 4 anliegt, und einer einzigen eine Außenumfangsfläche bildenden Konusfläche 28, die an einigen Stellen in einer durch die Achse A gehenden Ebene geschlitzt sein kann, was durch die fehlende Schraffur angedeutet sein soll. Die Wandstärke des Hauptkonusrings 25 nimmt gegen den Umfangssteg 26 hin zu. Auf der Konusfläche 28 sind zwei in Achsrichtung benachbarte Konusringe 32,33 angeordnet, deren Innenumfangsflächen 34,35 als mit der Konusfläche 28 zusammenwirkende Konusflächen gleichen Konuswinkels und im wesentlichen gleichen Durchmessers ausgebildet sind. Die Außenumfangsflächen 39,40 der Konusringe 32,33 sind zylindrisch und liegen an der Innenumfangsfläche 2 des äußeren Baueils 1 an.

Die Spannschrauben 18 durchgreifen Durchgangsbohrungen 29 in dem Umfangssteg 26 und 31 in dem Konusring 32 und greifen in fluchtende Gewindebohrungen 36 in dem Konusring 33 ein. Beim Anziehen der Spannschrauben 18 wird also der Konusring 33 gegen den Umfangssteg 26 angezogen und somit verspannt.

Für den Konusring 32 sind kürzere aber stärkere Spannschrauben 18' vorgesehen, die Durchgangsbohrungen 29' in dem Umfangssteg 26 durchgreifen und in Gewindebohrungen 37 des Konusrings 32 eingreifen. Weil der Konusring 32 wegen der in seinem Bereich größeren Wandstärke des Hauptkonusrings 25 größere Radialkräfte aufbringen muß, wenn an der Innenumfangsfläche 27, wie gewünscht, über die axiale Erstreckung des Spannsatzes 30 einigermaßen gleichmäßige Flächenpressungen vorhanden sein sollen, ist er im Betriebszustand stärker belastet. Um plastische Verformungen zu vermeiden, hat der auf dem dickwandigen Ende des Hauptkonusrings 25 sitzende Konusring 32 eine höhere Streckgrenze als der Konusring 33, was in der gleichen Weise realisiert werden kann, wie bei den Konusringen 12, 13 der Fig. 1 bis 3 beschrieben.

Aus Fig. 5 und 6 ist zu ersehen, daß sieben Spannschrauben 18 in die entsprechend^ Ge\^n(je£>i>hjun*cjen 'iji rfenvKonösring:Steingreifer An den

entsprechenden Stellen des Konusrings 32 finden sich Durchgangsbohrungen 31. Es sind auch sieben Spannschrauben 18' für den Konusring 32 vorhanden.

Claims (3)

1. Konusspannsatz zur Verbindung eines inneren Bauteils (3) mit zylindrischer Außenumfangsfläche (4), insbesondere einer Welle, mit einem eine Ausnehmung mit zylindrischer Innenumfangsfläche (2) größeren Durchmessers aufweisenden äußeren Bauteil (1), insbesondere einer Nabe, welcher in dem radialen Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche (4) und der Innenumfangsfläche (2) angeordnet ist,
mit einem Hauptkonusring (5, 25) mit einer zylindrischen Umfangsfläche (6, 27) und mindestens einer zu dieser koaxialen konischen Umfangsfläche (16, 17; 28),
mit mindestens zwei weiteren Konusringen (12, 13; 32, 33) mit je einer zylindrischen Umfangsfläche (14, 15; 39, 40), die an der zylindrischen Umfangsfläche (4; 2) anliegt, und je einer konischen Umfangsfläche (16, 17; 34, 35), die an der konischen Umfangsfläche (9, 11; 28) des Hauptkonusrings (5, 25) gleichen Konuswinkels und entsprechenden Durchmessers anliegt,
mit über den Umfang verteilten, einen Kopf (19) aufweisenden achsparallelen Spannschrauben (18, 18'), von denen mindestens ein Teil mit ihrem Gewinde in Gewindebohrungen (22, 36) der dem Kopf (19) der Schrauben (18, 18') abgewandten Konusrings (13, 33) eingreifen und mittels derer die Konusringe (12, 13; 32, 33) unter Abgleiten über die Konusflächen auf die Konusflächen (9, 11; 28) des Hauptkonusrings (5, 25) axial aufziehbar sind, wobei sie sich radial aufweiten und eine Verklemmung der Konusringe (5, 12, 13; 25, 32, 33) an den zylindrischen Umfangsflächen (2, 4) herbeiführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Konusring mit der durch beim Verspannen auftretende Druckspannungen sich ergebenden höheren Belastung eine höhere Streckgrenze seines Materials als der andere Konusring aufweist.

2. Konusspannsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusringe (12, 13; 32, 33) aus dem gleichen Stahl bestehen, der Konusring (12, 32) mit der höheren Belastung auf eine höhere Streckgrenze vergütet ist.

3. Konusspannsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusringe (12, 13; 32, 33) aus verschiedenen Stählen bestehen und der Konusring (12, 13) mit der höheren Belastung aus einem Stahl mit einer höheren Streckgrenze hergestellt ist.