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[0001 ] Die Erfindung betrifft eine Schrumpfscheibe zum kraft- bzw. reibschlüssigen Verbinden einer Wel le mit einer Hohlwel le oder dergleichen mit einem innenl iegenden Stauchring, dessen Außenmantelfläche mindestens eine Konusfläche aufweist, und mit mindestens einem äußeren Druckring, der wiederum radial außen mindestens eine Umwicklung aus einem Band besitzt und dessen Innenmantelfläche eine Konusfläche aufweist, die mit der Konusfläche des Stauchringes zusammenwirkt, sodass beim axialen Verspannen der Stauchring zusammengedrückt wird.
[0002] Spannsätze bzw. Schrumpfscheiben besitzen mindestens ein konisches Wirkflächenpaar und sind seit langem bekannt. Sie dienen zum Verbinden einer Wel le mit einer Hohlwel le oder einer Wel le mit einem diesen umschl ießenden zyl indrischen Nabenansatz etc.
[0003] Ein klassischer Spannsatz zur Festlegung einer Nabe auf einer Wel le ist beispielsweise aus der DE2601 1 38 bekannt. Dieser Spannsatz besitzt eine zyl indrische Öffnung zum Einschieben einer zyl indrischen Wel le oder ähnl iches und eine konische, zur Zyl inderachse gleichachsige Außenumfangsfläche. Ferner ist dieser bekannte Spannsatz mit einem Druckring ausgestattet, dessen Öffnung eine entsprechende Innenumfangsfläche bi ldet, die zum axialen Aufpressen auf die konische Außenumfangsfläche des Stauchringes bestimmt ist. Zudem ist der Druckring in einen radial äußeren Ring und einen inneren Ring untertei lt.
[0004] Aus der DE 1 9828628C5 ist ein Spannsatz bzw. eine Schrumpfscheibe bekannt, bei der der radial außen l iegende Druckring radial außen einen ohne eine Gegenfläche sich abstützenden Außenring aufweist, der unter anderem eine Umwicklung aus einem Stahlband bzw. Federbandstahl darstel lt. In dieser Druckschrift sind
weitere relevante Veröffentlichungen aufgeführt, welche den weiteren Stand der Technik erläutern und auf die hingewiesen wird.
[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schrumpfscheibe bereitzustellen, die höheren Belastungen ausgesetzt werden kann.
[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Lehre der Ansprüche.
[0007] Bei der erfindungsgemäßen Schrumpfscheibe wird somit die Umwicklung dadurch hergestellt, dass ein Band unter einer Zugspannung um den äußeren Druckring gewickelt wird. [0008] Der Ausdruck „Band" steht dabei für alle möglichen Bänder, welche für derartige Zwecke eingesetzt werden können. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Band bzw. Blech aus Stahl oder Federbandstahl sowie um ein Band aus Kohlefaser. Weiterhin bevorzugt besitzt das Band bzw. Stahlband eine Dicke von 0,05 bis 2,5 mm und insbesondere von ca. 0,51 mm. Dieser Bereich von 0,05 bis 2,5 mm umfasst alle in diesen Bereich fallende Werte und insbesondere z. B. 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4 ,1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,02,1 2,2, 2,3, 2,4 und 2,5 mm, und alle engeren Bereiche. [0009] Die Zugspannung bei der Umwicklung des äußeren Druckringes kann jeden beliebigen Wert besitzen und beträgt vorzugsweise 50- 450 N/mm2 sowie insbesondere bevorzugt ca.200 N/mm2.
[00010] Mit dem Bereich der Zugspannung von 50-450 N/mm2 sind alle von diesem Bereich umfassten Einzelwerte offenbart, beispielsweise 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450. Auch engere Bereiche sind durch den aufgeführten Bereich offenbart.
[00011] Die Zahl der Lagen der Umwicklung des äußeren Druckringes kann je nach Bedarf gewählt werden und kann mehrere hundert Lagen betragen. Diese Zahl hängt natürlich auch von den Dimensionen der Schrumpfscheibe und der Dicke des eingesetzten Bandes ab. Vorzugsweise besitzt die Umwicklung der erfindungsgemäße Schrumpfscheibe 2 bis 400 Lagen und insbesondere bevorzugt 140 bis 160 Lagen. Dieser Bereich von 2 bis 400 Lagen umfasst alle in diesen Bereich fallenden ganzzahligen Werte und insbesondere z. B. 2, 3, 4,
5, 6 25, 26, 27, 29, 58, 59, 60, 61, 125, 126, 127, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154,
155, 156, 157 ,158, 159, 160, 186, 187, 188, 247, 248, 249, 333, 334, 335, 397, 398, 399 und 400.
[00012] Der Druckring und der Stauchring können aus jedem geeigneten Material bestehen. Beide Ringe bestehen vorzugsweise aus Stahl.
[00013] Das axiale Verspannen von Stauchring und Druckring erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von axial gerichteten Schrauben oder hydraulisch. Die Schrauben sind vorzugsweise insbesondere gleichmäßig verteilt auf einem Kreisumfang angeordnet. Sofern Abdrückgewinde vorhanden sind, müssen diese berücksichtigt werden, so dass diese Teilung dann nicht gleichmäßig ist.
[00014] Durch die Umwicklung des Druckringes mit einem Federbandstahl unter Ausübung einer Zugspannung wird eine nach radial innen gerichtete Druckspannung in den umwickelten Außenring eingebracht.
[00015] Beim Verspannen der Schrumpfscheibe auf einer Welle oder ähnlichem wird auf den Stauchring eine nach radial außen gerichtete Zugspannung erzeugt. Diese Zugspannung wird auf den Außenring übertragen. Da dieser Außenring jedoch nach radial innen vorgespannt ist, muss erst diese nach radial innen gerichtete Druckspannung
„überwunden" bzw. „ausgegl ichen" werden, bevor der äußere Druckring als solcher eine nach radial ausgerichtete Zugspannung aufnehmen muss.
[0001 6] Durch die Umwicklung wird somit der Außenring wesentl ich entlastet. Für diesen Außenring können somit deutl ich günstigere Werkstoffe verwendet werden. Anstel le von z. B. Stahl mit der Bezeichnung 50 Cr V4 mit einer Streckgrenze von ca. 850 N/mm2 kann jetzt Stahl mit der Bezeichnung C60 mit einer Streckgrenze von 600 N/mm2 für den äußeren Druckring verwendet werden. [0001 7] Es sind übrigens bereits kaltgewalzte vergütete Federbandstähle mit Zugfestigkeiten von 2600 N/mm2 und Streckgrenzen von ca. 2400 N/mm2 verfügbar, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können. Bei Verwendung derartiger Federbänder bei gleichzeitiger Anwendung einer erhöhten Spannung beim Aufwickeln, können auch „einfache Stähle" wie C22 oder St52 für den Druckring verwendet werden.
[0001 8] Die Erfindung ist im Übrigen nicht auf Schrumpfscheiben mit nur einer Umwicklung bzw. einem Druckring beschränkt. Vielmehr sind erfindungsgemäß auch Schrumpfscheiben umfasst, die beispielsweise zwei Druckringe aufweisen, wobei jeder Druckring jewei ls eine Umwicklung besitzt. Der konstruktive Aufbau einer derartigen Schrumpfscheibe bzw. eines derartigen Spannsatzes ist aus der bereits eingangs genannten DE 1 9828628C5 bekannt, auf die hiermit verwiesen wird. [0001 9] Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Schrumpfscheibe mit nur einem äußeren Druckring und nur einer Umwicklung beschrieben.
[00020] In der bei l iegenden einzigen Zeichnung ist ein Längsschnitt durch die obere Hälfte einer erfindungsgemäßen Schrumpfscheibe im unverspannten Zustand dargestel lt.
[00021 ] Wie man aus dem in der Zeichnung gezeigten Querschnitt der erfindungsgemäßen Schrumpfschreibe ersieht, besitzt diese einen Stauchring 2 und einen dazu co-axialen Druckring 3.
[00022] Der Stauchring 2 wird auf eine Wel le oder Hohlwel le (nicht gezeigt) aufgesetzt und besitzt eine zyl indrische Innenmantelfläche. Der Stauchring 2 besitzt beim gezeigte Beispiel keinen Schl itz. Es können jedoch auch Stauchringe mit einem derartigen Schl itz eingestzt werden. Die Außenmantelfläche des Stauchringes 2 besitzt eine Konusfläche 4, die mit einer Konusfläche 5 an der Innenmantelfläche des Druckringes 3 zusammenwirkt.
[00023] Wird nun der Stauchring 3 in Axialrichtung in den äußeren Druckring 3 hinein verschoben, dann gleiten die einander gegebenüberl iegenden Konusflächen 4, 5 aufeinander auf und verspannen die nicht gezeigte Hohlwel le mit der Schrumpfscheibe 1 . [00024] Zu diesem Verspannen dienen mehrere Gewindeschrauben 1 2, die mit einem Kopf 6 ausgestattet sind und sich durch eine Bohrung 7 in einen Flansch 8 erstrecken und in eine korrespondierende Gewindebohrung 9 im äußeren Druckring 3 hineinragen. Der Flansch 8 ist an einem axialen Ende (in der Zeichnung l inks) des Stauchringes 2 angeordnet und läuft radial außen um den Stauchring 2 um. Die Bohrungen 7 für die Schrauben 1 2 sind dabei gleichmäßig auf den Kreisumfang vertei lt angeordnet. Bei diesem Verspannen wird der Flansch e in einen umlaufenden Ringsabsatz 1 3 des Druckringes 3 hinein verschoben. [00025] Der Druckring 3 ist radial außen mit einer Umwicklung 1 0 ausgestattet, die insgesamt aus 1 50 Lagen 1 1 aufgebaut ist. Aus Gründen der besseren Darstel lbarkeit sind in der Zeichnung jedoch nur 4 Lagen 1 1 gezeigt.
[00026] Zur Herstel lung dieser Umwicklung 1 0 wird der äußere Druckring 3 mit einem Federbandstahl 1 50 Mal umwickelt. Während des
Umwickeins wird auf den Federbandstahl die gewünschte Zugspannung ausgeübt.
[00027] Die erfindungsgemäße Schrumpfscheibe kann jede gewünschte Größe besitzen. [00028] Verwendet man beispielsweise einen äußeren Druckring 3 mit einem Außendurchmesser von 680 mm und umwickelt diesen ca. 1 50 Mal mit einem Federbandstahl mit einer Dicke von ca. 0, 51 mm unter Anwendung einer Zugspannung von 200 N/mm2 bis zu einem Außendurchmesser von 850 mm, dann wird je Seite eine Kraft von ca. 2550 kN aufgebaut. Der Innendurchmesser des Druckringes 2 betrug dabei ca. 551 mm (mittlerer Kegeldurchmesser). Bei einem derart umwickelten Druckring 3 konnte im Inneren dieses Druckringes 3 eine nach radial innen gerichtete Druckspannung von ca. 260 N/mm2 festgestel lt werden. [00029] Wird nun die Schrumpfscheibe 1 auf eine Hohlwel le oder eine Wel le aufgeschoben und auf die beschriebene Weise verspannt, dann muss erst mal diese nach innen gerichtete Druckspannung kompensiert werden, bevor der Druckring 3 als solcher nach radial außen gerichtete Drücke aufnehmen und kompensieren muss.
Bezugszeichen
1 Schrumpfscheibe
2 Stauchring
3 äußerer Druckring
4 Konusfläche des Stauchringes
5 Konusfläche des Druckringes
6 Kopf
7 Bohrung
8 Flansch
9 Gewindebohrung
1 0 Umwicklung
1 1 Lage
1 2 Gewindeschraube
1 3 Ringabsatz