DE1221499B - Fixing a hub on a shaft - Google Patents
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Description
Befestigung einer Nabe auf einer Welle Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigung einer Nabe auf einer Welle mit einer kraftschlüssigen Verbindung, die aus einem normal zu seiner Berührungsfläche belasteten Abschnitt der Bohrung der Nabe und einem gegenüberliegenden gleicher Art belasteten Abschnitt der Welle besteht, und einer formschlüssigen, mit einem gezahnten, koaxial zur Welle angeordneten und mit einer Reihe von Zähnen in die Welle und mit einer zweiten Reihe von Zähnen in die Nabe eingreifenden Ring hergestellten Verbindung, die im Sinne des Kraftflusses parallel geschaltet sind und die gleichzeitig mit einer axialen Schraubverbindung gespannt werden.Mounting a Hub on a Shaft The invention relates to on the attachment of a hub on a shaft with a non-positive connection, those from a section of the bore loaded normal to its contact surface the hub and an opposite section of the shaft that is loaded with the same type of load consists, and a form-fitting, with a toothed, arranged coaxially to the shaft and with one row of teeth in the shaft and with a second row of teeth in the hub engaging ring produced connection, which in the sense of the power flow are connected in parallel and at the same time with an axial screw connection be excited.
Es ist eine Kraft- und Formschlußverbindung bekannt, bei der die Nabe eine kegelige Bohrung aufweist, die auf einen korrespondierenden kegeligen Ansatz einer wellenartigen Scheibe paßt, wobei ferner die Nabe an ihrer vorderen Stirnseite eine radiale Stimverzahnung und eine Nut besitzt, welche eine Massivscheibe mit einer korrespondierenden Stimverzahnung und einer Nase eingreifen und beim Anziehen einer Knebelschraube die Nabe mit der wellenartigen Scheibe durch Kraft- und Formschluß befestigt sind zur übertragung von Drehmomenten. Diese bekannte Kraft- und Formschlußverbindung dient einem anderen Zweck, ist vielteilig und aufwendig und in der Herstellung teuer. Allein die Herstellung der radialen Stirnverzahnung in der Nabe und der Massivscheibe ist zeitraubend und teuer und es sind dazu Spezialmaschinen erforderlich. Hinzu kommen die vorspringenden Nasen der Massivscheibe und das Einpassen derselben in eine entsprechende Nut der wellenartigen Scheibe. Eine spielfreie Mitnehmerverbindung mit der bekannten Kraft- und Formschlußverbindung kann nur durch den Kraftschluß durch Reibung an den Kegelflächen erzielt werden, da die Mittel für die Formschlußverbindung auch bei genauester Herstellung ein Spiel aufweisen. Durch die Knebelspannschraube als Handspannung können nur kleine Anzugsmomente und somit auch nur geringe axiale Spannkräfte erzeugt werden, so daß hieraus resultierend für die Kraftschlußverbindung nur eine geringe Pressung auf den Kegelflächen besteht und demzufolge größere Drehmomente spielfrei nicht übertragen werden können.There is a known force and form-fit connection in which the hub has a tapered bore that points to a corresponding tapered shoulder a wave-like disc fits, furthermore the hub on its front end face a radial face toothing and a groove with a solid disk a corresponding face toothing and a nose engage and when tightening a toggle screw the hub with the wave-like disc by force and form fit are attached for the transmission of torques. This well-known non-positive and positive connection serves a different purpose, is multi-part and complex and expensive to manufacture. Just the production of the radial spur teeth in the hub and the solid disk is time consuming and expensive and it requires special machines. In addition come the protruding lugs of the solid disc and the fitting of the same in a corresponding groove in the wave-like disc. A backlash-free driver connection with the known frictional and positive connection can only be achieved by the frictional connection can be achieved by friction on the conical surfaces, as the means for the positive connection have a game even with the most precise manufacture. Through the toggle clamping screw only small tightening torques and thus only small axial ones can be used as manual tensioning Tensioning forces are generated, so that this results in the frictional connection there is only a low pressure on the conical surfaces and consequently higher torques cannot be transferred without play.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Kraft- und Formschlußverbindung zur Befestigung einer Nabe auf einer Welle zu schaffen, die bei kleinster Abmessung und kleinem Platzbedarf absolut spielfrei ist, wesentlich größere Drehmomente überträgt, aus wenig Einzelteilen besteht und daher leicht und preisgünstig hergestellt werden kann.The invention is based on the object of eliminating these disadvantages and a force-fit and form-fit connection for fastening a hub on a shaft to create that with the smallest dimensions and small space requirements absolutely free of play is, transmits much larger torques, consists of few individual parts and therefore can be manufactured easily and inexpensively.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der gezahnte Ring als Ringscheibe in Form eines Stanzteils aus hochfestem Stahl mit durchgeprägten kegelförmigen Mitnehmernasen ausgebildet ist, die in an sich bekannter Weise an der der Welle zugewandten Stirnseite der Ringscheibe angeordnet sind und mittels einer mittig am Wellenende angeordneten Spannschraube in die Stimseiten der Nabe und der Welle eindrückbar sind, wobei gleichzeitig die Nabe mit einem kegeligen Abschnitt der Bohrung auf einen korrespondierenden kegeligen Ansatz der Welle aufgepreßt ist. In einer weiteren Ausbildung der Ringscheibe weist dieselbe auf der der Spannschraube zugewandten Stirnseite in an sich bekannter Weise federnde Sicherungsnasen auf, die in eine achsparallele Riffelung des Kopfes der als Innensechskant# schraube ausgebildeten Spannschraube einrasten.The object is achieved in that the toothed Ring as a ring disc in the form of a stamped part made of high-strength steel with embossed conical driver lugs is formed, which in a known manner the end face of the annular disk facing the shaft are arranged and by means of a clamping screw located in the middle of the shaft end in the front sides of the hub and the shaft can be pressed in, at the same time the hub with a conical Section of the bore pressed onto a corresponding tapered shoulder of the shaft is. In a further embodiment of the annular disk, the same points on that of the clamping screw facing end face in a known manner on resilient locking lugs, in an axially parallel corrugation of the head of the hexagon socket screw snap in the clamping screw.
Dadurch, daß die erfindungsgemäße Kraft-Formverschlußverbindung zur Befestigung einer Nabe auf einer Welle nur aus einer einfachen Ringscheibe in Form eines Stanzteils aus hochfestem Stahl mit durchgeprägten kegelförmigen Mitnehmernasen besteht, die in bekannter Weise mittels einer mittig am Wellenende angeordneten Spannschraube in die Stimseiten der Nabe und der Welle eindrückbar sind, wodurch gleichzeitig die Nabe mit einem kegeligen Abschnitt der Bohrung auf einen korrespondierenden kegeligen Ansatz der Welle als Kraftschlußverbindung gepreßt wird, steht eine sehr einfache, preiswerte und spielfreie Mitnehmerverbindung zur Durchleitung beachlicher Drehmomente zur Verfügung. Da die kegelförmigen Mitnehmernasen der Ringscheibe nur in die vorderen Stimseiten der Nabe und der Welle eingedrückt werden, wird jegliche Kerbwirkung vermieden und ein guter Spannungsverlauf der Welle erzielt. Der Kerbfaktor und die Werkstoffausnutzung entsprechen einer nicht durch Paßfeder oder Keil geschwächten Welle, so daß optimaler Leichtbau durchgefüluj, yverden kann. Mit den Mitteln der Erfindung können besonders vorteilhaft Naben und Wellen aus Werkstoffen geringerer Festigkeit, wie z. B. Grauguß, Leichtmetall, Kunststoff od. dgl. kraft- und formschlüssig spielfrei miteinander befestigt werden. Die in der Ringscheibe durchgeprägten Sicherungsnasen rasten in die achsparallele Riffelung des Kopfes der Innensechskantschraube ein und sichern diese gegen Lösen.The fact that the force-form locking connection according to the invention for Attachment of a hub on a shaft only from a simple washer in the form a stamped part made of high-strength steel with embossed conical driving lugs consists, which is arranged in a known manner by means of a centrally located on the shaft end Clamping screw can be pressed into the front sides of the hub and the shaft, whereby at the same time the hub with a tapered section of the bore on a corresponding one conical approach of the shaft is pressed as a frictional connection, is a very simple, inexpensive and backlash-free driver connection for the passage of considerable Torques available. Since the conical driving lugs of the ring disc only are pressed into the front end faces of the hub and the shaft, any Notch effect avoided and a good wave tension curve achieved. The notch factor and the material utilization correspond one not by feather key or wedge weakened shaft, so that optimal lightweight construction durchgefüluj, yverden can. With the means of the invention, hubs and shafts can be made particularly advantageous Materials of lower strength, such as B. gray cast iron, light metal, plastic od. Like. Be non-positively and positively attached to each other without play. The one in the The locking lugs with the ring washer lock into the corrugation parallel to the axis of the head of the hexagon socket screw and secure it against loosening.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der gezahnte Ring als Mitnehmerscheibe ausgebildet, die zwei Reihen von gleichmäßig über den Umfang und mit radialein Abstand verteilt angeordnete kegelförmige Trichter aufweist, welche in vorbereitete korrespondierende ..Kegelbohrungen der Welle und der Nabe eingrc#lfen' und die-iii an sich bekannter Weise mitt. s Kegelkppfspannschrauben axial einspannbar sind. Diese Ausführungsforin einer spielfreien Mitnehmerverbindung nach der Erfindung ist besonders für größere Naben und Wellen zur Übertragung großer Drehmomente geeignet, wobei die Mitnehmerscheib6 aus hochfestem Stahl gleichzeitig als Anbohrlehre für die Kegelbohrungen in Nabe und Welle dient.In a further embodiment of the invention is the toothed ring designed as a drive plate, the two rows of evenly over the circumference and radially spaced apart conical funnels which dig into the prepared corresponding .. tapered bores of the shaft and the hub ' and the-iii mitt in a manner known per se. s Taper head clamping screws can be clamped axially are. This Ausführungsforin a backlash-free driver connection according to the invention is particularly suitable for larger hubs and shafts for the transmission of large torques, The drive plate6 made of high-strength steel also serves as a drilling jig for the tapered bores in the hub and shaft are used.
Weist nach- einem weiteren Erfindungsgedanken die Ringscheibe vorzugsweise auf halber Breite eine umlaufende bogenförmige Sicke auf, deren eine Seitenwand an der Welle und deren andere Seitenwand in der Bohrung fest anliegt, so werden dadurch HersteRungstoleranzen. der- Welle und der Nabe spielfrei eliminiert.According to a further idea of the invention, the annular disk preferably has a circumferential arcuate bead halfway across, one side wall of which rests firmly against the shaft and its other side wall in the bore, so will thereby manufacturing tolerances. the shaft and the hub are eliminated without play.
In einer Abwandlung der Erfindung ist der gezahnte Ring axial in zwei gleich große federelastische, im Querschnitt einer aufgeteilten bogenförnügen Sicke in entsprechende Ringe aus Federstahlblech: aufgeteilt, dessen äußere zylindrische Mantelflächen Aufrauhungen aufweisen und wobei die offenen Seiten der Pro-file einander zugekehrt eine Buchse aus Kunststoff umfassen, die in Verbindung mit einer axial angeordneten Spannschraube axial spannbar ist. Bei dieser Ausführungsforin der Mitnehmerverbindung gemaß der Erfindung wird nach erfolgter Spannung durch die axial angeordnete Spannschräube die Nabe auf ihrer ganzen Länge vorteilhaft auf der Welle spielfrei-kraft- und formschlüssig befestigt zur übertragung von Drehmomenten.In a modification of the invention, the toothed ring is axially into two equally large resilient, in cross-section a split bogenförnügen bead in respective rings of spring steel sheet: split having its outer cylindrical lateral surfaces roughened and wherein the open sides of the pro- file facing each other a sleeve of Include plastic, which is axially tensionable in connection with an axially arranged clamping screw. In this embodiment of the driver connection according to the invention, after the tension has been carried out by the axially arranged tensioning screw, the hub is advantageously fastened over its entire length to the shaft without play, non-positively and positively for the transmission of torques.
Die verschiedenen Ausführungsformen der spielfreien Kraft- und Formschlußverbindung nach der Erfindung zur Befestigung von Naben auf einer Welle können gefettet oder auch tro- cken eingebaut werden, ohne daß dadurch das übertragbare Drehmoment beeinflußt -wird, wie dieses bei reinen Kraftverschlußverbindungen durch die stark schwankenden Reibungsverhältnisse der Fall ist. Auch die Montage und *Demontage der erfindungsgemäßen Kraft- und Formschlußverbindungen ist denkbar einfach und kann betriebssicher von Nichtfachleuten -ohne -Verwendung des sonst erforderlichen Drehmomentschlüssels für die Spannschraube durchgeführt werden. - - In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g., 1 die Ringscheibe in der hinteren Stimansicht, F i g# 2 einen Schnitt durch. die Ringscheibe gemäß Fig* - 1, - F ig. 3 die Vorderansicht der Ringscheibe, F ig"4 ein Einbaubeispiel der erfmdui#gsZemäßen Kraft- und , Formschlußverbindung - mit Ringscheibe nach, F igi, # bis 3 mit Nabe, Welle und Innensechskantsefiräube- in ie'm'-em teilweisen Aiialschnitt, F i g. 5 eine Kraft- und Formschlußverbindung nach der Erfindung für größere Wellen- und Nabenabmessungen mit Mitnelipierscheibe, die -zwei Reihen. von gleichmäßig über den,Umfang mit radialein Abstand verteilt aÜge'Ordnete-keg'elför-mig--e Thchter -aufweist, mit Kegelkopfspannschrauben, Welle und Nabe, sowie einem geschlitzten kegeligen Spannring in einem teilweisen axialeh Schnitt, F i g. 6 die Stimansicht gemäß F i g. 5, F i g. 7 die Ringscheibe mit einer umlaufenden bogenförmigen Sicke in einem axialen Schnitt, F i g. 8 die Stimansicht nach F i g. 7, F i g. 9 ein Einbaubeispiel der Ringscheibe gemäß F i g. 7 und 8 mit Welle, Nabe, Druckscheibe und Spannschraube in einem axialen Schnitt und - F i g. 10 ein Einbaubei#pi#I einer Kraft- Ünd Formschlußverbindung zur Befestigung einer Nabe - äÜf einer Welle, bestehend aus zwei gleich großen federelastischen, im Querschnitt einer aufgeteilten-bogen# förmigen Sicke entsprechenden Ringe n- mit zwischen-,geschalteter Kunststoffbuchse, mit Welle, Nabe und Spannschraube in einem axialen Schnitt.The various embodiments of the backlash-free frictional and interlocking connection according to the invention for fastening hubs on a shaft can be greased or installed dry without affecting the transmissible torque, as is the case with pure force-locking connections due to the strongly fluctuating friction conditions of the Case is. The assembly and disassembly of the force and form- locking connections according to the invention is very simple and can be carried out reliably by non-experts - without using the otherwise required torque wrench for the clamping screw. - - In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown. FIG. 1 shows the annular disk in the rear face view, FIG. 2 shows a section through it. the washer according to Fig * - 1, - F ig. 3 is a front view of the annular disc, F ig "4 an installation example of the erfmdui # gsZemäßen force and form-locking connection - with annular disk according to, F igi, # to 3 with hub shaft and Innensechskantsefiräube- in ie'm'-em partial Aiialschnitt, F i g. 5 a force and form-fit connection according to the invention for larger shaft and hub dimensions with Mitnelipierscheibe, which - two rows of evenly distributed over the circumference with a radial distance aÜge'Ordnete-cone-shaped - real Thchter - with conical head clamping screws, shaft and hub, as well as a slotted conical clamping ring in a partial axial section, FIG . 6 the front view according to FIG . 5, FIG. 7 the washer with a circumferential arcuate bead in an axial section ., F i g 8 g of the end view according to F i 7, F ig 9 shows a mounting example of the washer in accordance with F i g 7 and 8 with the shaft, hub, thrust washer and the clamping screw in an axial section and -... F i g. 10 an installation at # pi # I a power and form key Outer connection for fastening a hub - äÜf a shaft, consisting of two equal-sized, resilient, in cross-section of a divided-arc # -shaped bead corresponding rings n- with intermediate, connected plastic bushing, with shaft, hub and clamping screw in an axial section.
Die Kraft-Formverschlußverbindung zur' Befestigung einer Nabe auf einer Welle nach F i g. 1 bis 4 besteht aus der als Stanzteil ausgebildeten Ring' scheibe 1 aus hochfestem Stahl mit durchgeprägten kegelförmigen Mitnehmernasen 2, die zweireihig am Umfang an der der Welle 5 zugewandten Stirnseite der Ringscheibe 1 angeordnet sind, wobei die andere Stirnseite der Ringscheibe 1 zwei federnde Sicherungsnasen 3 aufweist, die in eine achsparallele Riffelung 6 a des Kopfes der Innensechskantschraube 6 einrasten. Nachdem die Nabe 4 mit ihrem kegeligen Abschnitt der Bohrung auf den korrespondierenden kegehgen Ansatz der Welle 5 aufgesteckt ist, wird die Ringscheibe 1 mit ihren kegelförmigen Mitnehmernasen 2 durch Anziehen der Innensechskantschraube 6 in die Stirnseiten der Nabe 4 und der Welle 5 eingedrückt, wobei gleichzeitig die Nabe 4 mit ihrem kegeligen Ab- schnitt der - Bohrung auf den kegeligen Ansatz der Welle 5 aufgepreßt wird, wodurch die Nabe 4 mit der Welle 5 kraft- und formschlüssig befestigt ist zur Übertragung von Drehmomenten. Die federnden Sicherungsnasen 3 der Ringscheibe 1 rasten in die achsparallele Riffelung 6 a des Kopfes der Innensechskantschraube 6 ein und sichern diese gegen Lösen.The force-locking connection for 'fastening a hub on a shaft according to FIG . 1 to 4 consists of the ring washer 1 formed as a stamped part made of high-strength steel with embossed conical driver lugs 2, which are arranged in two rows on the circumference on the end face of the annular disk 1 facing the shaft 5 , the other end face of the annular disk 1 having two resilient locking lugs 3 which snap into an axially parallel corrugation 6 a of the head of the hexagon socket screw 6. After the hub 4 with its conical section of the bore is plugged onto the corresponding conical extension of the shaft 5 , the washer 1 with its conical driving lugs 2 is pressed into the end faces of the hub 4 and the shaft 5 by tightening the hexagon socket screw 6 , whereby the hub 4 with its conical section of the waste - bore on the tapered neck of the shaft 5 is press-fitted, is mounted positively and positively so that the hub 4 to the shaft 5 for transmitting torque. The resilient locking lugs 3 of the washer 1 snap into the axially parallel corrugation 6 a of the head of the hexagon socket screw 6 and secure it against loosening.
Die Kraft- und Forinschlußverbindung gemäß F i g. 5 und 6 besteht aus einer Mitnehnierscheibe 7 mit am Umfang mit radialem Abstand angeordneten kegelförmigen Trichtern 8-, welche in korrespondierende Kegelbohrungen 9 von Welle 10 und- Nabe 11 eingreifen und mittels Kegelkopfspann chrau en 12 mit der Welle 10 und der Nabe 11 spielfrei zusammenzuspannen sind. Die Welle 10 weist eine schwach eingedrehte Nut 10 a zur Aufnahme eines geschlitzten Ringes 13 mit kegeliger Außenfläche auf, welcher als spielfreie hintere Zentrierung der kegelig ausgedrehten Nabe 11 dient. Auch können mit dem geschlitzten kegehgen Ring 13 gleichzeitig Wälzlager oder andere Maschinenteile auf der Welle gegen axiale Verschiebung gesichert werden. Ferner ist es gegeben, einen geschlossenen kegeligen Ring aus einem hochelastischen Werkstoff in die Ringnut 10 a einspringen zu lassen.The force and form connection connection according to FIG . 5 and 6 consists of a Mitnehnierscheibe 7 with radially spaced conical funnels 8 on the circumference, which engage in corresponding conical bores 9 of shaft 10 and hub 11 and are to be clamped together with shaft 10 and hub 11 without play by means of conical head clamping screws 12 . The shaft 10 has a slightly screwed-in groove 10 a for receiving a slotted ring 13 with a conical outer surface, which serves as a back centering of the conically turned hub 11 with no backlash. Rolling bearings or other machine parts on the shaft can also be secured against axial displacement at the same time with the slotted conical ring 13. It is also possible to let a closed conical ring made of a highly elastic material jump into the annular groove 10 a.
Die Spanneinrichtu.ng gemäß F i R.. 7 und 8 best#Iit aus einer Riiigscheibe 1 init am Umfan angeordnäen 9.. # - ; .. # Mitnehmerna' sen. 2. In- der radialzn - Kreismitte weist die Ringscheibe'zu*sätHich em'e'umlaufende federelastischebogenförtäigeSiükela.auf#"Fig,9.zeigtdie Spanneinrichtung gemäß F i g. 7 und 8 zwischen einer Welle 14 und einer Nabe 15. Mit einer Innensechskantschraube 16 undi.,einer. #zwis#hengeschalteten Druckscheibe 17 wird die Ringscheibe 1 mit den kegelförmigen Mitnehmernasen 2 spielfrei und formschlüssig in die Welle 14 und in die Nabe 15 zur Durchleitung von Drehmomenten eingedrückt. Die umlaufende federelastische bogenförmige Sicke 1 a der Ringscheibe 1 ist nach der Montage mit Vorspannung zwischen der Welle 14 und einer vorbereiteten Sackbohrung 15 a der Nabe 15 eingespannt und ergibt eine spielfreie Zentrierung. Ein Sicherungsring 18 dient als Anschlagbegrenzung für die Nabe 15. The clamping device according to F i R .. 7 and 8 consists of a washer 1 with 9 .. # - arranged on the circumference; .. # driving lugs. 2. domestic the radialzn - center of the circle, the Ringscheibe'zu * sätHich em'e'umlaufende federelastischebogenförtäigeSiükela.auf # g "Fig, 9.zeigtdie clamping device in accordance with F i 7 and 8 between a shaft 14 and a hub 15. By a. Allen screw 16 undi., a. # zwis # hengeschalteten thrust washer 17, the washer 1 with the cone-shaped driving lugs 2 is play-free and positively pressed into the shaft 14 and into the hub 15 for passage of torques. the circumferential resilient arcuate bead 1a of the annular disk 1 is a hub 15 is clamped by the mounting with prestressing between the shaft 14 and a prepared blind bore 15 and produces a play-free centering. a snap ring 18 serves as a stop limit to the hub 15.
Gemäß dem Einbaubeispiel nach F i g. 10 sind zwischen einer abgesetzten Welle 21 und einer Nabe 22 zwei im Querschnitt bogenförmige Ringe 19 unter Zwischenschaltung einer Kunststoffbuchse 20 eingesetzt. Bei axialer Beaufschlagung der Ringe durch eine Spannschraube 23 in Verbindung mit einer Druckscheibe 24 werden die aufgerauhten zylindrischen Mantelflächen 19 a der bogenförmigen Ringe 19 mit der Kunststoffbuchse 20 gegen Welle und Nabenbohrung gepreßt, so daß eine spielfreie Verbindung zur Übertragung von Drehmomenten erzielt wird.According to the installation example according to FIG . 10 , two rings 19 with an arcuate cross-section are inserted between a stepped shaft 21 and a hub 22 with the interposition of a plastic bushing 20. When the rings are axially acted upon by a clamping screw 23 in conjunction with a thrust washer 24, the roughened cylindrical outer surfaces 19 a of the arcuate rings 19 with the plastic bushing 20 are pressed against the shaft and hub bore so that a backlash-free connection for the transmission of torques is achieved.
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