DE2929908A1

DE2929908A1 - Polygonverbindung einer nabe mit einer welle

Info

Publication number: DE2929908A1
Application number: DE19792929908
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-24
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1981-02-19
Also published as: US4465395A; CA1139960A; AU6021780A; US4294562A; AU528637B2

Description

Ralph Müllenberg in 4048 Grevenbroich 12

Polygonverbindung einer Nabe mit einer Welle.

Die Erfindung bezieht sich auf Polygonverbindungen einer Nabe mit einer Welle der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4 genannten Art.

PoIygonVerbindungen der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden Art sind z. B. aus dem Buch "Verbindungselemente" von Karl-Heinz Decker, erschienen im Karl Hansa Verlag in München 1963, Seiten 280 - 283 bekannt. Hierbei weisen die Welle und die Nabe ineinander passende Querschnitte auf, die von der Kreisform·abweichen und allseits konvexe im wesentlichen zweieckige (elliptische), dreieckige oder quadratische Gestalt haben. Bei starker Wechselbeanspruchung neigen diese Verbindungen dazu, in der Nähe der Ecken, wo die größten Druckkräfte übertragen werden, auszuschlagen.

Eine ähnliche bekannte Verbindung besteht darin, daß Welle und' Nabenbohrung zwar Kreisquerschnitt aufweisen, daß aber am Umfang zur Wellenachse parallele aufweitbare Bolzen eingesetzt sind, deren Mittelpunkt auf dem Umfang der Welle gelegen ist und die je zur Hälfte in die Nabe und in die Welle eingreifen und diese gegeneinander arretieren. Hinsichtlich des

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Ausschlagens gilt das für die Polygonverbindungen des vorigen Absatzes Ausgeführte entsprechend» Die Erfindung hat die Aufgabe, die Gefahr des Ausschlagens der in Rede stehenden Verbindungen zu verringern.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe, die für Polygonverbindungen geeignet ist, bei der Nabe und Welle von der Kreisform abweichende Querschnitte aufweisen, ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegeben.

Die Wirkung dieser Merkmale beruht darin, daß dem bei den bekannten Ausführungsformen vorhandenen reinen Formschluß ein KraftSchluß hinzugefügt wird, der die zum Ausschlagen führenden minimalen Verlagerungen der Welle gegenüber der Nabe bis zu erheblichen Belastungen unterbindet. Wesentlich ist hierfür, daß die Achse der aufweitbaren Zapfen innerhalb des Umfangs der Welle gelegen ist, so daß bei der Aufweitung die dem Zapfen benachbarten Umfangsbereiche der Welle nach außen gedrängt werden und sich an die Nabenbohrung anlegen.

Die Ansprüche 2 und 3 geben verschiedene Ausführungsformen wieder, gemäß denen der Zapfen sowohl ganz innerhalb der Welle als auch noch teilweise außerhalb derselben angeordnet sein kann.

Für den anderen Aspekt der Erfindung, bei dem Nabenbohrung und Welle Kreisquerschnitt aufweisen und durch am Umfang der Welle angeordnete aufweitbare Bolzen verbunden sind, ist die erfindungsgemäße Lösung der vorgenannten Aufgabe im Kennzeichen des Anspruchs 4 wiedergegeben.

Auch hier besteht die Wirkung darin, daß sich die dem Bolzen benachbarten Umfangsbereiche der Welle radial aufweiten und dadurch dem Formschluß ein Kraftschluß überlagert wird.

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Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, daß Welle-Nabe Verbindungen nicht nur von vornherein in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet werden können, sondern auch eine nachträgliche Hinzufügung der erfindungsgemäßen Bolzen möglich ist, um Verbindungen, die auszuschlagen drohen oder bereits ausgeschlagen sind, wieder zu festigen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1-3 zeigen Vorderansichten verschiedener Ausführungsformen;

Fig. 4 und 5 zeigen Längsschnitte durch verschiedene Anwendungsfälle;

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen bei der Erfindung verwendbaren aufweitbaren Bolzen.

In Fig. 1 ist eine Nabe 1 dargestellt, die an einem Zahnrad 2 oder ähnlichen Bauteil sitzt und eine aus Kreisbögen zusammengesetzte, im wesentlichen einen dreieckigen Querschnitt aufweisende Bohrung 3 aufweist. Mit dieser Bohrung 3 sitzt die Nabe 1 auf einer entsprechend gestalteten und in die Bohrung 3 hineinpassenden Welle 4 oder einem solchen Wellenzapfen.

In der Nähe der drei Ecken der Welle 4, aber noch ganz innerhalb deren Umrisses, sind in entsprechenden, der Achse der Welle 4 parallelen Bohrungen aufweitbare Zapfen 20 angeordnet, die beim Aufweiten die in ihrer Nähe gelegenen Bereiche des Umfangs der Welle 4 radial nach außen treiben, wie es durch die Pfeile 5 angedeutet ist. Dadurch legt sich der Außenumfang der Welle 4 unter Druckspannung gegen den Innenumfang der Nabenbohrung 3.

Die Ausführungsform hach Fig. 2 unterscheidet sich nur dadurch von der nach Fig. 1, daß die Zapfen 20 um einen gewissen Betrag über den Außenumfang der Welle

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vorstehen. Sie liegen aber mit ihrer Achse noch innerhalb dieses Außenumfangs, so daß beim Aufweiten der Bolzen 20 die diesen benachbarten Umfangsbereiche der Welle 4 entsprechend den Pfeilen 5 nach außen verlagert werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 haben die Welle 4' und die Nabenbohrung 3¹ kreisrunden Querschnitt. Die Polygonverbindung ist durch drei parallel zur Achse der Welle 4' angeordnete Bolzen 20 gegeben, die in gleichmäßigen Abständen über den Umfang der Welle 4' verteilt sind und sowohl in die Welle 4' als auch in die Nabe 1" eingreifen. Die Achse der Bolzen 20 liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Welle 4', so daß beim Aufweiten der Bolzen 20 die diesen benachbarten Bereiche des Umfangs der Welle-4' im Sinne der Pfeile 5 aufgeweitet werden, ebenso wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und In Fig. 4 sind die Ausführungsbeispiele nach Fig. und 2 "im Längsschnitt erkennbar. Die Nabe 1 gehört hierbei beispielsweise zu einem Trommelboden. Die Welle 4 ist in dem in Fig. 4 links gelegenen Bereich zu der aus den Fig. 1 und 2 erkennbaren unrunden Form abgedreht oder abgeschliffen. In der oberen Hälfte ist der Bolzen 20 gemäßFig. 2 angeordnet, d. h. er ragt etwas über den Umfang der Welle 4 hinaus. Seine Achse 6 jedoch liegt deutlich innerhalb des Umfangs 7 der Welle 4.In der unteren Hälfte ist der Bolzen 20 gemäß Fig. 1 ganz innerhalb der Welle 4 im Bereich einer der Ecken angeordnet.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 beruht auf dem Prinzip der Fig. 3. Die Nabe 1' ist durch ein Zahnrad gegeben, die Welle 4¹ durch einen im Durchmesser vergrößerten Teil eines Wellenzapfens, der in seiner Länge der Breite der Nabe 1 entspricht. Es sind jeweils zwei Bolzen 20 hintereinander angeordnet, die von verschiedenen Seiten in die Welle 4'

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eingreifen. Der Querschnitt der Nabenbohrung 3¹ und ebenso der des Außenumfangs der Welle 4' sind kreisförmig und von im wesentlichen gleichem Durchmesser. Die Achsen 6 der Bolzen 20 liegen innerhalb des Außenumfangs der Welle 4'.

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines für die Erfindung geeigneten aufweitbaren Bolzens 20 im einzelnen dargestellt. Er umfaßt eine auf einer· · Seite längsgeschlitzte Hülse 10, die von den beiden Enden her einander entgegengesetzte Konusbohrungen 11 mit einem halben Konuswinkel von 17° , d. h. deutlich über dem Selbsthemmungswinkel, aufweist. In jeder Konusbohrung 11 liegt ein Konusring 12 an, der ebenfalls einseitig geschlitzt ist und eine innere Konusbohrung

13 mit einem halben Konuswinkel von 5°, d. h. deutlich unterhalb des Selbstheinmungswinkels aufweist. In der Konusbohrung 13 ist jeweils ein Konusstopfen 14 angeordnet, der ungeschlitzt ist. Der in Fig. 6 linke Konusstopfen 14 weist eine Durchgangsbohrung für die Spannschraube 15 auf, der in Fig. 6 rechte Konusstopfen 14 eine Gewindebohrung, in die die Spannschraube 15 eingreift. Die Bemessung ist so getroffen, daß beim Anziehen der Spannschraube 15 zunächst die Konusringe 12 am Innenbund 16 der Konushülse 10 zur Anlage kommen und dann nur noch die Konusstopfen

14 an den Fonusflachen 13 mit dem unterhalb des Selbsthemmungswinkels liegenden Neigungswinkel verlagert werden. Dadurch ergeben sich große radiale Aufweitkräfte. Beim Lösen der Spannschraube 15 erfolgt an den über dem Selbsthemmungswinkel liegenden Konusflächen 11 ein selbsttätiges Lösen der ganzen Anordnung.

Es versteht sich, daß statt der in den Ausführungsbeispielen jeweils gezeigten Dreieranordnung auch andere Zahlen von über den Umfang verteilten Bolzen 20 in Betracht kommen und daß außerdem auch

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die Bolzen 20 selbst von anderer Konstruktion sein können als es in Fig. 6 dargestellt ist.

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Claims

Patentansprüche.

1J Polygonverbindung einer Nabe mit einer Welle, bei der Nabenbohrung und Welle von der Kreisform abweichende ineinander passende polygonale Querschnitte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Ecken des polygonalen Querschnittes der Welle (4) parallel zur Wellenachse verlaufende radial aufweitbare Zapfen (20) angeordnet sind, deren Achsen (6) innerhalb des Umfangs der Welle (4) gelegen sind.
2. Polygonverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (20) ganz innerhalb der Welle (4) angeordnet sind.
3. PoIygonverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (20) mit einem über den Umfang der Welle (4) nach außen vorstehenden Teil in entsprechende Ausnehmungen der Nabenbohrung (3) eingreifen.
4. Polygonverbindung einer Nabe mit einer Welle, bei der Nabenbohrung und Welle Kreisquerschnitt aufweisen und durch mindestens einen am Umfang der

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Welle angeordneten, in Welle und Nabe eingreifenden, radial aufweitbaren, parallel zur Welle verlaufenden Bolzen verbunden sind, dadurch gekennzeichent, daß die Achse (6) des Bolzens (20) radial innerhalb des Umfangs der Welle (4¹) gelegen ist.

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