DE19805208A1

DE19805208A1 - Spannvorrichtung zum Verbinden zweier umeinander angeordneter Bauteile

Info

Publication number: DE19805208A1
Application number: DE19805208A
Authority: DE
Inventors: Detlef Goergens; Giampiero Nicolini
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-08-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Verbinden zwei er umeinander angeordneter Bauteile, von denen eines eine zylin drische Bohrung und das andere eine zylindrische Außenfläche aufweist, insbesondere eines Wälzlagerinnenringes und einer Wel le, mit zwei umeinander angeordneten Spannhülsen, die zwischen den Bauteilen angeordnet in die Bohrung eingesteckt und jeweils in Längsrichtung geschlitzt sind, wobei die Wanddicke einer der beiden Spannhülsen in Längsrichtung kontinuierlich zunimmt und die Wanddicke der anderen Spannhülse in gleicher Richtung ent sprechend abnimmt und die Außenfläche der außen angeordneten Spannhülse und die Bohrung der innen angeordneten Spannhülse zy lindrisch sind.

Aus der EP 0 156 104 B1 ist eine Spannvorrichtung mit zwei um einander angeordneten Spannhülsen bekannt. Eine erste Spannhülse ist auf eine Welle gesteckt und weist im Längsschnitt betrachtet ein keilförmiges Profil auf. Eine zweite Spannhülse ist auf die erste Spannhülse aufgesteckt und weist ein entsprechendes keil förmiges Profil auf. Beide Spannhülsen sind zusammen in eine zy lindrischen Bohrung eines Wälzlagerinnenrings gesteckt. Ein Teil der ersten Spannhülse ragt aus der zweiten Spannhülse heraus und nimmt über ein Gewinde einen Spannring auf. Durch Verdrehen des Spannrings auf der ersten Spannhülse kann die zweite Spannhülse auf den Keil der ersten Spannhülse geschoben werden und somit auf dieser verspannt werden. Die Fertigung einer solchen Spann vorrichtung ist jedoch aufwendig, da neben den beiden Spannhül sen ein Spannring und eine Gewindeverbindung für den Spannring vorgesehen werden müssen.

Aus der DE 34 11 230 A1 ist eine Spannvorrichtung aus zwei um einander angeordneten und über ein Gewinde verbundenen Spannhül sen bekannt. Das Gewinde weist eine Sägezahnprofil mit einer stark und einer gering geneigten Flanke auf. Mittels Spann schrauben, die in einem mit einer Hülse verbundenen Ring vorge sehen sind, werden die Spannhülsen axial gegeneinander verscho ben, so daß sich die Spannhülsen aufgrund der gering geneigten Flanke des Gewindes gegeneinander verspannen. Diese Spannvor richtung ist jedoch aufgrund der Spannschrauben und des Ringes aufwendig zu fertigen und zu montieren.

In der DE-AS 12 38 727 wird eine Spannvorrichtung beschrieben, die zwei umeinander angeordnete Spannhülsen umfaßt. Beide Spann hülsen sind längs geschlitzt, wobei sich eine Spannhülse in Um fangsrichtung gegen Wandungen, die sich beidseitig vom Längs schlitz der anderen Spannhülse befinden, abstützt. Mit einem Keil zwischen einer der Wandungen der einen Spannhülse und dem Ende der anderen Spannhülse können die Spannhülsen gegeneinander verspannt werden. Auch diese Spannvorrichtung ist nur mit einem hohen Aufwand zu fertigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die einfach zu fertigen und zu montieren ist. Es soll gewährleistet sein, daß weder bei der Montage noch bei der Demontage der Spannvorrichtung die Oberflächen der zu verspan nenden Teile beschädigt werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Spannhülsen miteinander in Wirkverbindung stehende und bei Drehverstellung zueinander eine axiale Verspannung derselben zueinander bewirkende Spann mittel aufweisen.

Aufgrund der Wirkverbindung, in der die Spannhülsen miteinander stehen, werden; die Spannhülsen gegeneinander verschoben, wenn man sie gegeneinander verdreht. Die Spannhülsen werden dabei je weils in Richtung der zunehmenden Wanddicke der anderen Spann hülse verschoben und miteinander verspannt. Da die Spannhülse jeweils längs geschlitzt sind, wird die äußere Spannhülse aus einander und die innere Spannhülse zusammen gedrückt. Somit wer den die umeinander angeordneten Bauteile miteinander fixiert, ohne daß die Oberflächen der Bauteile beschädigt werden.

Um eine axiale Verspannung zwischen den Spannhülsen herzustel len, weist eine der beiden Spannhülsen eine Anlagefläche auf, die kombiniert in Umfangsrichtung und in Längsrichtung der Spannhülse verläuft. Die Anlagefläche kann beispielsweise spi ralförmig ausgebildet sein. Die andere Spannhülse weist eine Gegenfläche auf, die mit der Anlagefläche in Wirkverbindung steht. Bei einer Verdrehung der Spannhülsen gegeneinander stützt sich die eine Spannhülse mit der Gegenfläche gegen die Anlage fläche der anderen Spannhülse ab und wird somit axial verscho ben.

Die Anlagefläche kann dabei durch einen Flansch oder einen Flanschabschnitt der Spannhülse dargestellt sein. Hierzu ragt die Spannhülse aus der zylindrischen Bohrung des einen Bauteils heraus und ist radial nach außen oder nach innen gebogen. Die Gegenfläche wird durch einen Steg der anderen Spannhülse gebil det. Hierzu ragt die andere Spannhülse ebenfalls aus der zylin drischen Bohrung des einen Bauteils heraus und ist in gleicher Richtung wie die Spannhülse, die die Anlagefläche bildet, radial nach außen oder nach innen gebogen. Somit wird eine einfache Möglichkeit geschaffen, Mittel für die Wirkverbindung der beiden Spannhülsen bereitzustellen.

Damit die Spannhülse, die den Steg aufweist, problemlos in die andere Spannhülse eingesteckt werden kann, ist in einer günsti gen Ausführungsform die andere Spannhülse über die gesamte Länge geschlitzt, wobei der Steg schmaler ist als der Schlitz. Somit kann beim Ineinanderstecken der Spannhülsen der Steg durch den Schlitz geführt werden.

Eine andere Ausführung der Spannmittel umfaßt eine Anlagefläche, die durch eine Nut auf dem Umfang einer der beiden Spannhülsen gebildet ist. Die andere Spannhülse weist einen Zapfen auf, der in der Nut geführt ist und die Gegenfläche darstellt. Somit kön nen die Spannmittel auch innerhalb der zylindrischen Bohrung des einen Bauteils gebildet sein. Durch diese Anordnung der Anlage fläche und der Gegenfläche wird eine sehr kompakte Bauform der Spannvorrichtung bereitgestellt.

Um die Spannhülsen mit Werkzeugen gegeneinander verdrehen zu können, weisen diese jeweils Angriffsmittel für ein Werkzeug auf. Die Angriffsmittel können durch Nuten oder Bohrungen in je weils einem Ende einer Spannhülse gebildet sein. Somit lassen sich die Spannhülsen mittels handelsüblicher Hakenschlüssel ge geneinander verdrehen.

Eine gute Zugänglichkeit für die Werkzeuge kann dadurch erreicht werden, daß jeweils ein Teil der Spannhülsen aus der zylindri schen Bohrung des einen Bauteils herausragt und die Angriffsmit tel für Werkzeuge in dem herausragenden Teil vorgesehen sind. Dabei kann der herausragende Teil der Spannhülse radial aufge weitet sein oder radial nach außen oder nach innen gebogen sein, so daß er einen Flansch oder einen Flanschabschnitt bildet.

Damit die Spannhülsen nicht ungewollt gegeneinander verdreht werden können, sind Verdrehsicherungen vorgesehen. Diese können ebenso zwischen einer Spannhülse und mindestens einem der beiden Bauteile vorgesehen sein.

Zur kraftschlüssigen Verdrehsicherung können die Spannhülsen miteinander und jeweils mit einem Bauteil verklebt sein.

Für eine formschlüssige Verdrehsicherung weist mindestens eine Spannhülse an einem Ende dicht aufeinander folgende, auf dem Um fang verteilte und in Längsrichtung verlaufende Einschnitte auf. Es werden somit jeweils zwischen zwei aufeinander folgenden Ein schnitten Segmente gebildet, von denen mindestens ein Segment mit einer Nut oder einer Bohrung der jeweilig anderen Spannhülse in Überdeckung bringbar und in diese abbiegbar ist. Es kann auch ein Segment mit einer Nut oder einer Bohrung eines der beiden umeinander angeordneten Bauteile in Überdeckung bringbar und in diese abbiegbar sein. Ein Segment kann dabei durchaus gleichzei tig in eine Nut oder eine Bohrung der jeweilig anderen Spannhül se und in eine Nut oder eine Bohrung eines der beiden umeinander angeordneten Bauteile gebogen sein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den Zeichnungen be schrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Spannvorrichtung, bei der die Anlagefläche durch einen Flansch und die Gegenfläche durch einen Steg gebildet ist, im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Abwicklung der Spannvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Spannvorrichtung, bei der die Anlagefläche durch eine Nut und die Gegenfläche durch einen Zapfen gebildet ist, im Längsschnitt, und

Fig. 4 eine Abwicklung der Spannvorrichtung gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein Wälzlager 1 dargestellt, daß mittels einer Spannvorrichtung 2 auf einer Welle 3 fixiert ist. Fig. 2 zeigt die entsprechende Abwicklung der Spannvorrichtung 2, wobei über einstimmende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und gemeinsam beschrieben. Das Wälzlager 1 umfaßt einen Wälzla gerinnenring 7 und einen Wälzlageraußenring 8. Zwischen diesen sind durch einen Käfig 9 geführte Wälzkörper 10 angeordnet. Die Spannvorrichtung 2 besteht aus einer inneren Spannhülse 4 und aus einer äußeren Spannhülse 5, die umeinander angeordnet in eine Bohrung 6 eines Wälzlagerinnenrings 7 des Wälzlagers 1 ein gesteckt sind. Die innere Spannhülse 4 weist eine zylindrische Bohrung 11 und die äußere Spannhülse 5 eine zylindrische Außen fläche 12 auf. Durch die Bohrung 11 der inneren Spannhülse 4 ist die Welle 3 durchgeführt. Die Wanddicke der inneren Spannhülse 4 nimmt in Längsrichtung kontinuierlich zu, wohingegen die Wand dicke der äußeren Spannhülse 5 in gleicher Richtung kontinuier lich abnimmt. An einem Ende weist die äußere Spannhülse 5 einen Flansch 13 auf, der eine Anlagefläche 14 aufweist, die sich über den Umfang und in Längsrichtung der äußeren Spannhülse 5 er streckt. Die innere Spannhülse 4 weist einen Steg 15 auf, der eine Gegenfläche 16 bildet, die mit der Anlagefläche 14 in Be rührung ist. Dadurch, daß die Anlagefläche 14 sowohl einen sich in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung erstreckenden Ver lauf aufweist, entsteht bei einer Drehung der inneren Spannhülse 4 gegenüber der äußeren Spannhülse 5 eine Axialkraft, die die Spannhülsen axial gegeneinander verschiebt. Die Spannhülsen 4, 5 weisen aufgrund der in Längsrichtung zunehmenden Wanddicken jeweils ein Keilprofil auf. Durch die axiale Verschiebung der Keilprofile gegeneinander werden die Spannhülsen 4, 5 miteinan der verspannt. Die Spannhülsen 4, 5 sind in Längsrichtung ge schlitzt, so daß bei einer Verspannung die innere Spannhülse 4 zusammengedrückt und die äußere Spannhülse 5 auseinandergedrückt wird. Dadurch wird das Wälzlager 1 auf der Welle 3 festgesetzt.

Durch an einem Ende dicht aufeinanderfolgende und auf dem Umfang verteilte Einschnitte 26 sind jeweils zwischen zwei aufeinander folgenden Einschnitten 26 Segmente 17 in der äußeren Spannhülse 5 gebildet. Mindestens ein Segment 17 liegt mit einer Nut 18 in der inneren Spannhülse 4 in Überdeckung und ist in diese abgebo gen. Somit lassen sich die Hülsen 4, 5 nicht mehr gegeneinander verdrehen. Zur Verdrehsicherung der äußeren Spannhülse 5 gegen über den Wälzlagerinnenring 7 weist die äußere Spannhülse 5 an dem Flansch 13 Segmente 19 auf, von denen eines in eine Nut 20 des Wälzlagerinnenrings 7 eingreift. Ferner weist die Welle 3 eine radial verlaufende Bohrung 21 auf, in welche die Segmente 17 der inneren Spannhülse 4 zur Verdrehsicherung abgebogen wer den können.

In Fig. 3 ist ein Wälzlager 1 dargestellt, das über eine Spann vorrichtung 2' auf der Welle 3 fixiert ist. Fig. 4 zeigt die entsprechende Abwicklung der Spannvorrichtung 2', wobei überein stimmende mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und gemeinsam beschrieben werden. Bauteile, die mit Bauteilen der Fig. 1 und 2 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und dort beschrieben. Die Spannvorrichtung 2' umfaßt eine inne re Spannhülse 4' und eine äußere Spannhülse 5', deren Wanddicken in Längsrichtung jeweils in entgegengesetzter Richtung kontinu ierlich zunehmen. Wie die bei den Fig. 1 und 2 beschriebenen Spannhülsen weist die innere Spannhülse 4' eine zylindrische Bohrung 11' und die äußere Spannhülse 5' eine zylindrische Au ßenfläche 12' auf. Die innere Spannhülse 4' weist eine Nut 22 auf, die sich sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrich tung erstreckt. Die Wandungen 23, 24 der Nut 22 bilden Anlage flächen für einen Zapfen 25 der äußeren Spannhülse 5', welcher in der Nut 22 geführt ist. Durch eine Verdrehung der beiden Spannhülsen 4', 5' gegeneinander werden diese aufgrund des in der Nut 22 geführten Zapfens 25 axial gegeneinander verschoben. Vorteilhaft gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist hierbei, daß in beiden Drehrichtungen eine Axialkraft erzeugt wird.

Zur Verdrehsicherung der Spannhülsen 4', 5' gegeneinander weist die äußere Spannhülse 5' dicht aufeinander folgende, auf den Um fang verteilte Einschnitte 26' auf, wobei jeweils zwischen zwei aufeinander folgenden Einschnitten 26' Segmente 17' gebildet werden, von denen mindestens ein Segment 17' in eine Nut 18' der inneren Spannhülse 4' abbiegbar ist. Am anderen Ende weist die äußere Spannhülse 5' Segmente 19' auf, die in Nuten 20 des Wälz lagerinnenrings 7 eingreifen und somit eine Verdrehsicherung der äußeren Spannhülse 5' gegenüber den Wälzlagerinnenring 7 bilden.

Bezugszeichenliste

1

Wälzlager

2

,

2

' Spannvorrichtung

3

Welle

4

,

4

' innere Spannhülse

5

,

5

' äußere Spannhülse

6

Bohrung

7

Wälzlagerinnenring

8

Wälzlageraußenring

9

Käfig

10

Wälzkörper

11

,

11

' Bohrung

12

zylindrische Außenfläche

13

Flansch

14

Anlagefläche

15

Steg

16

Gegenfläche

17

,

17

' Segment

18

,

18

' Nut

19

,

19

' Segment

20

Nut

21

Bohrung

22

Nut

23

,

24

Wandung

25

Zapfen

26

,

26

' Einschnitt

Claims

1. Spannvorrichtung (2, 2') zum Verbinden zweier umeinander angeordneter Bauteile (3, 7) von denen eines (7) eine zy lindrische Bohrung (6) und das andere (3) eine zylindrische Außenfläche aufweist, insbesondere eines Wälzlagerinnenrin ges (7) und einer Welle (3), mit zwei umeinander angeordne ten Spannhülsen (4, 5; 4', 5'), die zwischen den Bauteilen (3, 7) angeordnet in die Bohrung (6) eingesteckt und je weils in Längsrichtung geschlitzt sind, wobei die Wanddicke einer der beiden Spannhülsen (4, 4') in Längsrichtung kon tinuierlich zunimmt und die Wanddicke der anderen Spannhül se (5, 5') in gleicher Richtung entsprechend abnimmt und die Außenfläche (12, 12') der außen angeordneten Spannhülse (5, 5') und die Bohrung (11, 11') der innen angeordneten Spannhülse (4, 4') zylindrisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülsen (4, 5; 4', 5') miteinander in Wirkver bindung stehende und bei Drehverstellung zueinander eine axiale Verspannung derselben zueinander bewirkende Spann mittel (14, 16; 23, 24, 25) aufweisen.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel einer der beiden Spannhülsen (5, 5') durch eine Anlagefläche (14) gebildet werden, die sich über den Umfang und in Längsrichtung der Spannhülse (5, 5') er streckt, und daß die Spannmittel der anderen Spannhülse (4, 4') durch eine Gegenfläche (16) gebildet werden, die mit der Anlagefläche (14) in Wirkverbindung steht.

3. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Abschnitt der Spannhülsen (4, 5) aus der zylindrischen Bohrung (6) des einen Bauteils herausragt, daß der herausragende Abschnitt einer der beiden Spann hülsen (5) radial nach außen oder nach innen gebogen ist und somit einen Flansch (13) oder einen Flanschabschnitt bildet, der die Anlagefläche (14) darstellt, und daß der herausragende Abschnitt der anderen Spannhülse (4) radial in die gleiche Richtung gebogen ist und einen Steg (15) bildet, der die Gegenfläche (16) darstellt.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (5), die die Anlagefläche (14) aufweist, über die gesamte Länge einen Schlitz aufweist und daß der Steg (15) der anderen Spannhülse (4) schmaler ist als der Schlitz

5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche durch eine Nut (22) auf dem Umfang ei ner der beiden Spannhülsen (4') gebildet ist und daß die andere Spannhülse (5') einen Zapfen (25) aufweist, der in der Nut (22) geführt ist und die Gegenfläche darstellt.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülsen (4, 5; 4', 5') Angriffsmittel für ein Werkzeug zur Drehmomenteinleitung aufweisen.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsmittel für ein Werkzeug durch Nuten oder Bohrungen in jeweils einem Ende einer Spannhülse (4, 5; 4', 5') gebildet sind.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Abschnitt der Spannhülsen (4, 5; 4', 5') aus der zylindrischen Bohrung (6) des einen Bauteiles her ausragt und daß jeweils in dem herausragenden Abschnitt ei ner Spannhülse (4, 5; 4', 5') die Angriffsmittel für ein Werkzeug vorgesehen sind.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der herausragende Abschnitt einer Spannhülse (4, 5; 4', 5') radial aufgeweitet ist oder radial nach au ßen oder nach innen gebogen ist und somit einen Flansch oder einen Flanschabschnitt bildet.

10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrehsicherung zwischen den Spannhülsen (4, 5; 4', 5') und/oder mindestens eine Verdrehsicherung zwischen einer Spannhülse (4, 4') und einem der Bauteile (3, 7) vor gesehen ist.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrehsicherung die Spannhülsen (4, 5; 4', 5') miteinander und/oder mit mindestens einem der Bauteile (3, 7) verklebt sind.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrehsicherung mindestens eine der beiden Spann hülsen (5, 5') an einem Ende dicht aufeinanderfolgende, in Längsrichtung verlaufende und auf dem Umfang verteilte Ein schnitte (26, 26') aufweist, daß Segmente (17, 17') jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einschnitten (26, 26') gebildet sind, daß die andere Spannhülse (4, 4') mindestens eine Nut (18, 18') aufweist, die mit einem Segment (17, 17') ins Überdeckung bringbar ist und daß ein Segment (17, 17') in die Nut (18, 18') abbiegbar ist.

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrehsicherung mindestens eines der Bauteile (3, 7) eine Nut (20) oder eine Bohrung (21) aufweist, die mit einem Segment (17, 17') einer Spannhülse (5, 5') in Über deckung bringbar ist, und daß ein Segment (17, 17') in die Nut (20) oder die Bohrung (21) abbiegbar ist.