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Verbindung zwischen Radnabe u. dgl. und Wellenzapfen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung zwischen Radnabe u. dgl. und Wellenzapfen jener Art, bei der der Wellenzapfen die Form eines mit vorspringenden Rippen versehenen Kegelstumpfes aufweist und die Bohrung der aus weicherem Material als der Wellenzapfen bestehenden Nabe od. dgl. mit glatter Kegelfläche ausgeführt und die Nabe auf den Wellenzapfen aufgepresst ist, so dass sich die Rippen des Zapfens in die Fläche der Bohrung einprägen. Bei der bekannten Verbindung dieser Art sind am Wellenzapfen schraubenförmig verlaufende Nuten eingeschnitten, so dass nicht vorspringende Rippen im eigentlichen Sinne vorhanden sind, sondern breite, über den Nutengrund vorragende Teile der Oberfläche.
Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Verbindung zwischen Radnabe und Wellenzapfen sind demgegenüber die Rippen scharfkantig ausgebildet, verlaufen längs der Kegelerzeugenden und ver jungen sich vom breiten bis zum schmalen Ende dem Kegel entsprechend. Eine derartige Ausbildung der Rippen besitzt bedeutende Vorteile gegenüber der bekannten Ausbildung des Wellenzapfens mit schraubenförmigen Nuten. Bei letzterer Ausführung ist das maximal übertragbare Drehmoment wesentlich geringer und verhält sich zu dem durch eine Anordnung nach der Erfindung übertragbaren Drehmoment bei sonst gleicher Rippenausbildungwie die Tangente des Steigungswinkels der Rippen zum Werte 1.
Die bekannte Ausführung hat ferner den Nachteil, dass die Demontage wesentlich schwieriger ist, weil hier eine entsprechend grössere Reibung überwunden werden muss, um den Nabenteil vom Zapfen zu lösen. Bei der erflndungsgemässen Ausführung genügt ein Schlag auf den Nabenteil in Achsrichtung, um diesen vom Zapfen zu lösen. Insbesondere gilt dies, wenn die Neigung der Kegelerzeugenden des Wellenzapfens grösser ist als der Reibungswinkel der verwendeten Materialien. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Neigung der Kegelerzeugenden der Nabenbohrung etwa z. B. um 20 kleiner zu machen als jene des Wellenzapfens, weil sich dadurch die Zähne am breiteren Ende des Wellenzapfens, wo in erster Linie das Drehmoment angreift, am stärksten in die Bohrung einprägen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus dem nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel hervor. Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Verbindung zwischen Wellenzapfen und Nabe und die Fig. 2 einen Schnitt durch den Wellenzapfen allein, gemäss Linie li-li der Fig. 1.
Der Wellenzapfen l besitzt an seinem Ende eine kegelstumpfförmige Abdrehung 2, deren Kegelerzeugende gegen die Achse des Wellenzapfens um 220 geneigt ist. An diesen Kegelstumpf ist ein Schraubzapfen 3 für das Aufschrauben einer Mutter4 angesetzt. Die Kegelstumpffläche besitzt eine Verzahnung 5 (Fig. 2) mit beispielsweise einem Zahnquerschnitt in Form gleichseitiger Dreiecke, die sich vom breiten bis zum schmalen Ende entsprechend verjüngen. Eine derartige Verzahnung kann in bekannter Weise mit einer Rändeleinrichtung mit entsprechend kegelförmigen Rändelrädem hoher Härte eingeschnitten werden, eine Arbeit, die in Massenfertigung automatisch oder von einem Hilfsarbeiter auf der Drehbank ausführbar ist.
Die Nabe 7 besteht aus weicherem Material, z. B. aus Aluminiumspritzguss oder Kunstharz, wenn der Wellenzapfen aus Stahl besteht, und weist eine dem Kegel 2 entsprechende, kegelförmige Bohrung 8 mit glatter Fläche und einem Neigungswinkel der Kegelerzeugenden von 200 auf. Zur Vereinigung derbeiden Teile setzt man die Nabe einfach auf den Wellenzapfen auf und zieht die Mutter 4 an. Dadurch prägt sich die Verzahnung 5 an der Kegelbasis beginnend und allmählich gegen das schwächere Ende fortschreitend, in die Kegelfläche 8 ein und sitzt daran unverrückbar fest. Durch die Kegelform findet auch selbsttätig und, ohne dass besondere Vorrichtungen erforderlich wären, ein gegenseitiges Zentrieren der beiden Teile statt.
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Wenn sich nach einiger Zeit die Verbindung infolge ungleichmässiger Beanspruchung durch Querkräfte einmal gelockert haben sollte, braucht lediglich die Mutter 4 wieder stärker angezogen zu werden, wobei sich die Zahnung 5 weiter in die Kegelfläche 8 einpresst und ein neuerliches Zentrieren stattfindet.
Die Wahl des Winkels von etwa 200 stellt nach aen durchgeführten Versuchen bei Stahl und Aluminium ein Optimum dar. Einerseits ist dieser Winkel mindestens 100% grösser als der gegenseitige Reibungswinkel dieser Materialien und es macht daher das Abziehen der Nabe vom Wellenzapfen nach Lösung der Mutter keine Schwierigkeit. Anderseits ergeben sich mit diesem Winkel nach dem Prinzip des Keiles höhere Pressungen beim Einprägen der Zahnung in die glatte Bohrungsobeifläche der Nabe, als wenn der Winkel grösser ist.
Besondere Vorteile dieser Verbindung sind die Möglichkeit der Anfertigung ausschliesslich auf der Drehbank mittels Rändelvorrichtung, u. zw. als Massenware mit groben Toleranzen und der Umstand, dass eine Verzahnung nur am Wellenzapfen und nicht auch am Hohlkonus nötig ist.
Verwendet man für die Mutter 4 eine Tellerfeder 10 als Unterlagsscheibe, so ergibt sich überdies ein automatisches Nachstellen durch Entspannung dieser Feder bei eventuellen Lockerungen im Betrieb.
Für die Nabe kann zweckmässig auch Kunststoff entsprechender Konsistenz verwendet werden, in den sich die Riffelung deswellenzapfens vorztiglich einprägt. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Wellenzapfen ebenso wie die Nabe aus Stahl herzustellen, wobei lediglich der Stahl des Wellenzapfens eine wesentlich grössere Härte aufweisen muss. Anstatt die Schraube zum Einprägen der Zahnung in die Bohrung zu verwenden, kann die Nabe auf die Steckachse mit dem gleichen Effekt auch durch Schlag aufgebracht werden. Die Schraube dient in diesem Falle nicht mehr zum Einprägen, sondern nur mehr zum Festhalten der Nabe auf ihrem Sitz.
An Stelle einer Kegelverzahnung mit symmetrischem Zahnprofil kann zweckmässigaucheinunsym- metrisches Zahnprofil nach Art einer Sperrverzahnung verwendet werden, wobei, die Anordnung so gewählt wird, dass die steile Flanke der Zähne der Richtung des Drehmomentes entgegensteht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verbindung zwischen Radnabe u. dgl. und Wellenzapfen, wobei der Wellenzapfen die Form eines mit vorspringenden Rippen versehenen Kegelstumpfes aufweist und die Bohrung der aus weicherem Material als der Wellenzapfen bestehenden Nabe od. dgl. mit glatter Kegelfläche ausgeführt und die Nabe auf den Wellenzapfen aufgepresst ist, so dass sich die Rippen des Zapfens in die Fläche der Bohrung einprägen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (5) scharfkantig ausgebildet sind, längs der Kegelerzeugenden verlaufen und sich vom breiten bis zum schmalen Ende dem Kegel entsprechend verjüngen.