CZ296346B6 - Rozebíratelný spojovací prvek pro kolo vozidla, se sroubovým dílem a operným prstencem - Google Patents

Abstract

Rozebíratelný spojovací prvek (1) pro kolo vozidla obsahuje sroubový díl (2), zejména sroub kola, aoperný prstenec (3), který je na sroubovém dílu (2) otocne usporádán. Sroubový díl (2) obsahuje závitový úsek (11) nebo vnitrní závit (32) a opernou plochu (7) k prenosu axiální síly na operný prstenec (3). Operný prstenec (3) obsahuje protilehlou opernou plochu (13) a nerovnou dosedací plochu (15)pro prenos axiální síly na kolo vozidla. Sroubovýdíl (2) má na své operné plose (7) privrácené k opernému prstenci (3) první klínové plosné ozubení (8) a operný prstenec (3) má na protilehlé operné plose (13) privrácené k sroubovému dílu (2) korespondující druhé klínové plosné ozubení (14). Obe klínová plosná ozubení (8, 14) jsou vytvorena a usporádána pro vznik tvarového styku mezi sroubovým dílem (2) a operným prstencem (3) utazením spojovacího prvku (1), pricemz uvolnením spojovacího prvku (1) plosná klínová ozubení (8, 14) po sobe vzájemne klouzou a sroubový díl (2) a operný prstenec (3)jsou zvýsením axiální síly vzájemne stlacovány.

Description

Rozebíratelný spojovací prvek pro kolo vozidla, se šroubovým dílem a opěrným prstencem

Oblast techniky

Vynález se týká rozebíratelného spojovacího prvku pro kolo vozidla, se šroubovým dílem, zejména šroubem kola, a opěrným prstencem, který je otočně uspořádán na šroubovém dílu, přičemž šroubový díl obsahuje závitový úsek a opěrnou plochu k přenosu axiální síly na opěrný prstenec a opěrný prstenec obsahuje protilehlou opěrnou plochu a nerovnou dosedací plochu k přenosu axiální síly na kolo vozidla. Vynález lze použit také ve spojení s maticí kola, kdy matice kola představuje šroubový díl, jemuž je rovněž přiřazen opěrný prstenec. Opěrný prstenec je ve všech případech, zejména k ulehčení montáže, soudržně spojen se šroubovým dílem. Spojení je vytvořeno tak, že opěrný prstenec se může otáčet nejen relativně vzhledem ke šroubovému dílu, nýbrž že v rámci pohybové vůle je možné i radiální vzájemné přesazení os. Toto je ovšem omezeno na úzkou oblast, jaká je například pro vyrovnání chyb v rozteči vybráni talíře kola a/nebo náboje.

Dosavadní stav techniky

Rozebíratelný spojovací prvek shora popsaného druhu ve formě šroubu kola je znám z EP 0 863 016. Šroub kola obsahuje hlavu a dřík, který je opatřen závitovým úsekem. Hlava šroubu kola vykazuje na straně přivrácené k opěrnému prstenci opěrnou plochu k přenosu axiální síly na opěrný prstenec. Tato opěrná plocha je vytvořena jako rovinná plocha. Opěrný prstenec dále obsahuje protilehlou, rovněž rovinně vytvořenou opěrnou plochu.

Na straně přivrácené ke kolu vozidla obsahuje opěrný prstenec dosedací plochu pro přenos axiální síly na kolo vozidla. Tato dosedací plocha je vytvořena ve tvaru komolého kužele nebo také kulovitá, tedy ne rovinná. Opěrný prstenec je prostřednictvím nejméně jednoho zatemování otočně uložen na šroubu kola. Zpravidla je použito čtyř zatemování rozdělených po obvodu. Opěrný prstenec má být přes tato zatemování spojen se šroubem kola tak, že je na dříku šroubu kola ještě otočný a tím vzniká při upevňování kola mezi opěrným prstencem a hlavou šroubu malé tření.

Opěrný prstenec může sestávat z lehké slitiny, zatímco šroub kola je zhotoven z oceli. Ve spojení s kolem vozidla z hořčíku je tak zabráněno kontaktní korozi mezi opěrným prstencem a kolem vozidla. Spojovací prvek může být sice vytvořen tak, že při upevňování kola vzniká mezi opěrným prstencem a hlavou šroubu co možná malé tření, avšak toto nepatrné tření je z hlediska samovolného uvolňování šroubu kola nevýhodné. U takovýchto spojovacích prvků vzniká zejména při příčném zatížení nebezpečí samovolného uvolnění.

Toto nebezpečí nabude na významu zejména tehdy, když se zohlední stoupající výkony motoru a hmotnost vozidla a vezme se v úvahu, že tyto spojovací prvky jsou při zrychlování i brzdění vystaveny zvýšeným příčným zatížením. Použití takovýchto spojovacích prvků je dále nebezpečné rovněž z důvodu vzniku vibrací a chvění, jimž nelze zabránit, čímž jsou odbourávány axiální síly. Vede to k tomu, že se takovéto spojovací prvky při odpovídajícím příčném zatížení ještě snáze samy mohou uvolnit.

Dále jsou známy šrouby, jejichž opěrné plochy pod hlavou jsou vytvořeny různým způsobem, aby bylo vyloučeno nebezpečí samovolného uvolnění při zatížení. Přitom je opěrná plocha pod hlavou opatřena klínovým plošným ozubením, které je vytvořeno a uspořádáno tak, že se šroub nechá poměrně lehce utáhnout, přičemž příslušně silně skloněné plochy klínového plošného ozubení kloužou přes součást, zatímco se zuby po utažení a vlivem zatížení zaiyjí do materiálu zašroubovávané součásti a tím vyvolají zvýšený odpor, který musí být při uvolnění a při uvolňovacím otáčení šroubu překonán.

-1 CZ 296346 B6

Toto klínové plošné ozubení slouží tedy při utahování šroubu k umožnění klouzání opěrné plochy po součásti, naproti tomu při uvolňování a uvolňovacím otáčení vytváří podmínky ke vzniku zvýšeného uvolňovacího momentu otáčení k překonání tvarového styku. Musí s tím být i sladěna volba materiálů šroubu a součásti. Rozumí se, že klínové plošné ozubení vykazuje pouze šroub, zatímco součást má rovnou respektive hladkou dosedací plochu. Tímto je zvýšením tření mezi opěrnou plochou hlavy šroubu a příslušnou protilehlou plochou na součásti zpravidla účinně zabráněno samovolnému uvolnění. Na druhé straně je možné provést vědomé uvolňovací otáčení šroubu nasazením příslušně zvýšeného uvolňovacího momentu otáčení. Vícenásobné použití takovýchto šroubů je omezeno.

Z DE-OS 24 13 760, US 3 263 727 a EP 0 131 556 jsou známa uspořádání s pružnou podložkou, která jsou použita ve spojení se šroubem. Uspořádání s pružnou podložkou obsahují dvě na sobě ležící pružné podložky, které mohou být vytvořeny identicky a leží přesně symetricky na sobě. Obě tyto pružné podložky dosedají, respektive působí mezi rovnou dosedací plochou na součásti. Obě pružné podložky vykazují jednak na svých venkovních povrchových plochách, tedy na plochách přivrácených k opěrné ploše na hlavě a jednak na dosedací ploše na součásti ozubení zvyšující tření, většinou ve formě radiálně uspořádaných žeber.

Obě pružné podložky jsou na vzájemně přivrácených plochách opatřeny klínovými plošnými ozubeními, která sestávají ze skloněných rovných plochých částí a dalších kolmo k ose pružného uspořádání, respektive šroubu uspořádaných plochých částí. Skloněné uspořádané ploché části jsou v obvodovém směru uspořádány v různém sklonu, aby při utahování šroubu došlo mezi oběma pružnými podložkami k tvarovému styku, avšak při uvolňovacím otáčení se mohly příslušné klínové plochy podle druhu šikmé roviny vzájemně klouzat, aby došlo ke zvýšení axiální síly.

Při uvolnění nebo uvolňovacím otáčení spoje musí být tato axiální síla překonávána. Takováto uspořádání s pružnými podložkami jsou výrobně nákladná a zvyšují počet dílů potřebných k sešroubování. S pružnými podložkami je vedle šroubu třeba zvlášť ručně manipulovat a je třeba dbát na jejich správné uložení. Pružné podložky představují nesoudržné přídavné díly, které se mohou ztratit.

Použití přídavných pružných podložek ve spojení s rozebíratelnými šrouby přináší další nevýhodu a totiž, že jejich použitím se zvyšuje počet dělicích a dosedacích spár mezi jednotlivými prvky spoje. Čím vyšší je počet těchto dosedacích spár, tím vyšší je i suma veškerých dosednutí u sešroubování, což může mít za následek nebezpečné odbourání axiální síly. Platí to zejména tehdy, když prvky použité u sešroubování vykazují zvláštní povrchovou úpravu, která může být ve formě korozivzdomého povlaku, určitého potahu apod., a když jsou tyto prvky díky provozním podmínkám vystaveny zvýšeným teplotám.

U rozebíratelných spojovacích prvků pro upevnění kola vozidla nepřipadají takováto přídavná uspořádání s pružnými podložkami v úvahu, neboť odpovídající dosedací plocha na talíři kola má kuželovou nebo kulovou formu, tedy je to nerovná dosedací plocha. Jelikož se takovéto šrouby nebo matice kola často povolují a následně musí být znovu utaženy, existují zde určité podmínky, které stojí proti použití uspořádání s pružnými podložkami.

Přitěžující skutečností je pak to, že použití šroubů kola nebo matic kola jakožto rozebíratelných spojovacích prvků pro kola vozidla probíhá v korozních podmínkách. Ke zlepšení korozních poměrů je známo opatřit šrouby kola a opěrné prstence například zinkovým lamelovým povlakem, tedy povlakem, který obsahuje umělohmotný podíl a v něm obsažené kovové částice, zejména ze zinku, hliníku apod. Takovéto povlaky sice zlepšují korozní chování, na druhé straně avšak zhoršují dosedací schopnosti. Příslušné souhrny dosednutí, k nimž u takovýchto spojovacích prvků dochází, se zvyšují s počtem oddělovacích spár mezi prvky a tloušťkou vrstvy.

-2CZ 296346 B6

Podstata vynálezu

Vynález si klade za cíl navrhnout rozebíratelný spojovací prvek, shora popsaného druhu, který by umožňoval navzdory speciálnímu použití spolehlivé, pevné uložení kol také při vysokých výkonech motoru, vysokých hmotnostech vozidel a extrémně namáhaných kolech vozidel. Rozebíratelný spojovací prvek by měl sestávat z co možná malého počtu jednotlivých dílů, měl by umožňovat jednoduchou a spolehlivou montáž a konečně splňovat i podmínky vícenásobné použitelnosti.

Vytčeného cíle je dosaženo u rozebíratelného spojovacího prvku podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že šroubový díl má na své opěrné ploše přivrácené k opěrnému prstenci první klínové plošné ozubení a opěrný prstenec má na protilehlé opěrné ploše přivrácené ke šroubovému dílu korespondující druhé klínové plošné ozubení, a že obě klínová plošná ozubení jsou vytvořena a uspořádána pro vznik tvarového styku mezi šroubovým dílem a opěrným prstencem utažením spojovacího prvku, přičemž uvolněním spojovacího prvku plošná klínová ozubení po sobe vzájemně kloužou a šroubový díl a opěrný prstenec jsou zvýšením axiální síly vzájemně stlačovány.

Vynález vychází z myšlenky zlepšení dosud známých rozebíratelných spojovacích prvků ve formě šroubů kola nebo matic kola, a s opěrným prstencem, aniž by se zvětšil počet použitých dílů. Použití klínových plošných ozubení přináší zvýšení axiální síly při samovolném uvolňování, působí tedy proti samovolnému uvolňování při zvýšených namáháních. Příčné síly, které při odpovídajícím zatížení působí na jednotlivé části spojovacího prvku, vedou u známých spojovacích prvků k samovolnému uvolňování šroubového dílu. Vzájemným proklouzáváním obou klínových plošných ozubení je tento uvolňovací pohyb ukončen a je působeno proti dalšímu úbytku předpětí.

Prostřednictvím tohoto nevyhnutelného uvolňovacího pohybu při příčném namáhání dochází tedy u spojovacího prvku podle vynálezu ve spojení s klínovými plošnými ozubeními k axiálnímu a tečnému pohybu šroubového dílu oproti opěrnému prstenci. Tímto pak s výhodou dochází k vyrovnání ztrát na předpětí. Platí to zejména tehdy, když již bylo předpětí zmenšeno a tím byl zmenšen i prostřednictvím tření mezi předpjatými díly, a totiž talířem kola a nábojem, přenášený podíl příčné síly.

K podobnému případu dochází, když sešroubování kola např. prostřednictvím neodborné obsluhy není dotaženo předepsaným kroutícím momentem a není tím dosaženo úrovně předpětí potřebné pro spolehlivé spojení. Zde představuje vynález také přínos ke zvýšení bezpečnosti jízdy.

Rozdělením prvního klínového plošného ozubení na šroubový díl, tedy šroub kola, respektive matici kola, a druhého klínového plošného ozubení na opěrný prstenec se nezvyšuje počet použitých dílů. Také počet dosedacích spár zůstává ve srovnání se známým spojovacím prvkem ze šroubu kola a opěrného prstence stejný, takže se zvýšenou sumou dosednutí není třeba počítat ani tehdy, když jsou díly například chráněny proti korozi zinkovým lamelovým povlakem. Vytvoření spojovacího prvku podle vynálezu tedy nevýhodu spojenou se zinkovým lamelovým povlakem kompenzuje.

Vzhledem k tomu může být opěrný prstenec uspořádán na šroubu kola nebo na matici kola soudržně, bez nebezpečí ztráty. Vzniká tak lehce manipulovatelná a vždy kompletně sestavitelná montážní jednotka, s níž může být, zejména při první montáži, manipulováno například i prostřednictvím robotů.

Další výhoda nového spojovacího prvku spočívá v tom, že použitím opěrného prstence je s výhodou zachována zvýšená svěrná délka. Šroub kola je takto příznivým způsobem elastický, což

-3CZ 296346 B6 napomáhá zachování axiální síly, zejména při projevení sesednutí ve spoji. Toto může být dále podpořeno například volbou elastičtějšího materiálu pro opěrný prstenec ve srovnání s materiálem šroubového dílu nebo provedením opěrného prstence v podobě dutého tělesa. Mimoto se může projevit jako příznivé vytvořit tvarové plochy klínového plošného ozubení pod hlavou šroubového dílu kuželovité vzhledem k ose šroubového dílu a odpovídajícím vytvořením protilehlé plochy docílit efektu talířové pružiny.

U rovného vytvoření klínového plošného ozubení připouští nový spojovací prvek také kompenzaci tolerance. Opěrné prstence mohou být přizpůsobeny podmínkám protilehlé plochy na kole. Mohou být nastolena vysoká předpětí a při provozu pak dochází k poměrně vysokým zbytkovým předpětím. Svěmé síly se nechají rovnoměrněji přenášet na ráfek.

Další výhoda nového spojovacího prvku spočívá v tom, že extrémně vysoké uvolňovací kroutící momenty, k nimž u upevnění kol dochází díky korozním jevům, klesají na nižší úroveň a mají menší rozptyl. U nového spojovacího prvku se nechá povolovací moment otáčení, který je zapotřebí k povolení šroubového dílu, nastavit menší než třecí moment mezi opěrným prstencem a kolem vozidla. Lze toho dosáhnout odpovídajícím povrchovým vytvořením, volbou materiálu apod., a to jednoduchým způsobem a s vysokou přesností. Zejména v případě výměny kola, podmíněné nehodou, která musí být zpravidla provedena s jednoduchými příručními nástroji, se to může projevit jako výhodné.

Klínová plošná ozubení jsou v obvodovém směru vytvořena asymetricky. Na každém zubu se nacházejí nejméně dvě v obvodovém směru skloněné uspořádané tvarové plochy. K dosažení tvarového styku jsou tvarové plochy přicházející vzájemně do kontaktu v utahovacím směru otáčení uspořádány s relativně velkým středním tečným úhlem. K dosažení klouzavého pohybu jsou tvarové plochy přicházející vzájemně do kontaktu při povolovacím směru otáčení uspořádány s poměrně malým středním tečným úhlem.

Rozumí se, že se tečné úhly - bráno v rozhodujícím směru - místně mění, jsou-li tvarové plochy vytvořeny jako nerovné plochy. (To znamená, že pojem „nerovné plochy“ lze chápat průběžně zvláštním způsobem. U řezu, který je veden válcově okolo osy spojovacího prvku a je odvinut do roviny, vzniká jako linie řezu s tvarovými plochami, zejména s tvarovými plochami působícími v uvolňovacím směru otáčení, linie, která sama, když jsou tvarové plochy vytvořeny jako závitově probíhající nerovné povrchové plochy, je přímkou. Když se naproti tomu postaví „nerovná plocha“, vznikne v obvodovém směru jako linie řezu nerovná, tedy například zakřiveně nebo úhlově vychýleně probíhající linie, souznačná s nekonstantním tečným úhlem v obvodovém směru).

Tvarové plochy klínových plošných ozubení mohou být vytvořeny zcela různě. V úvahu přicházejí nejen rovné plochy nýbrž také nerovné plochy, které mohou být vytvořeny například vypouklé, nebo systémem evolventního ozubení apod. Klínová plošná ozubení se také nemusí rozprostírat přes celou oblast ploch na šroubovém dílu a zajišťovacím prstenci, nýbrž mohou zaujímat pouze části těchto ploch. Rovněž mohou být uspořádány radiálně směřující rovné plošné složky. Důležité je, že klínová plošná ozubení vykazují v závislosti na směru otáčení různé vlastnosti. V utahovacím směru otáčení je zapotřebí tvarového styku. V opačném případě, tedy při povolování musí být použit efekt nakloněné roviny, aby se předešlo poklesu axiální síly.

Dále je důležité, že účinný tečný úhel tvarových ploch klínových plošných ozubení, které přicházejí do styku při povolování, je větší než úhel stoupání závitového úseku. Toto platí přinejmenším pro první oblast klínových plošných ozubení v uvolňovacím směru otáčení.

Tvarové plochy přicházející vzájemně do kontaktu v uvolňovacím směru otáčení k dosažení klouzavého pohybu (na šroubovém dílu a/nebo na opěrném prstenci) mohou být tedy nejméně částečně vytvořeny jako nerovné tvarové plochy (Tvarové plochy vykazují tedy v obvodovém

-4CZ 296346 B6 směru rozdílné tečné úhly, ne jeden konstantní tečný úhel. Průběh tečného úhlu v uvolňovacím směru otáčení začíná s relativně malým tečným úhlem, který je však přesto vytvořen větší než úhel stoupání závitu závitové části, a přechází do většího tečného úhlu. Může dokonce skončit jako velmi velký tečný úhel, podobně velký, jako je tečný úhel v utahovacím směru otáčení, takže je zabráněno přeskočení klínových plošných ozubení a podpořena opětná použitelnost). V tomto případě může být vytvořením těchto tvarových ploch a jejich průběhem v obvodovém směru ovlivněn průběh uvolňovacího kroutícího momentu při povolování a samovolného povolování (také) na základě sesedacích jevů.

Opěrný prstenec může být na šroubovém dílu uspořádán soudržně, bez možnosti ztráty, ale pohyblivě. Pohyblivost se vztahuje na možné přesazení mezi šroubovým dílem a opěrným prstencem, k umožnění přizpůsobení na chybu rozteče. K dosažení soudržnosti a vyloučení možnosti ztráty připadají v úvahu různé možnosti. Jedna jednoduchá možnost spočívá v tom, že se opěrný prstenec nasune na dřík šroubového dílu a teprve potom se vytvoří závit na závitové části. Vnější průměr závitu je přitom větší než vnitřní průměr vrtání na opěrném prstenci. Rovněž je možné dodatečné vytvoření pojistného žebra, válu apod. na dříku šroubového dílu. Také je možné zatemování na opěrném prstenci.

Nerovná dosedací plocha opěrného prstence pro přenos axiální síly na toto vozidlo může být vytvořena ve smyslu zvýšeného třecího momentu. Toto opatření směřuje k vytvoření třecího momentu mezi kolem vozidla a opěrným prstencem většího než jaký je mezi opěrným prstencem a šroubovým dílem, čímž vede samovolné povolování vlivem zatížení k pohybu v oblasti klínových plošných ozubení a utahovací účinek může být s výhodou patrný. Toto platí při nejmenším pro úvodní oblast, v níž je nastaveno samovolné povolování působením příčné síly. (K tomuto účelu může být také vytvořeno tření mezi opěrnou plochou šroubového dílu a opěrným prstencem, například povrchem zmenšujícím tření, nanesením maziva apod:, menší než tření, respektive moment mezi opěrným prstencem a kolem vozidla).

K tomu účelu existují různé realizační možnosti. S výhodou je možné opatřit nerovné úložné plochy opěrného prstence k vytvoření zvýšeného tření žebry, nákružky apod. Rovněž připadá v úvahu odpovídající vytvoření povrchu kola, s nímž nerovná úložná plocha přichází do kontaktu. Další možnost spočívá v tom, že nerovná dosedací plocha opěrného prstence je k vytvoření zvýšeného tření opatřena vrstvou zvyšující tření, otryskaným povrchem apod. Každé opatření, které je vhodné ke zvýšení tření na tomto místě, může být použito.

Opěrný prstenec je opatřen vrtáním, respektive vybráním. Přitom nezáleží na tom, jestli je použit pro spojení se šroubem kola nebo s maticí kola. Opěrný prstenec může být ve všech případech ke zvýšení své elasticity vytvořen jako duté těleso a/nebo může být opatřen na svém vnějším obvodu průběžnou drážkou. Opěrný prstenec je takto vytvořen stejně jako elastické pružinové těleso. Toto pak podporuje vědomě velkou zvolenou svěmou délku šroubového dílu.

Opěrný prstenec a šroubový díl mohou sestávat z různých materiálů nebo ze stejných materiálů s rozdílnými pevnostmi. Také toto směřuje k ovlivnění elasticity, k ovlivňování měrných tlaků, ke zlepšení korozního chování a celkově ke zlepšení funkce.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen s pomocí příkladů provedení, znázorněných na výkresech, kde značí:

obr. 1 pohled na rozebíratelný prvek sestávající ze šroubového dílu a opěrného prstence v prvním provedení;

-5 CZ 296346 B6 obr. 2 pohled na šroubový díl podle obr. 1;

obr. 3 pohled na šroubový díl zespoda;

obr. 4 pohled na opěrný prstenec shora;

obr. 5 bokorys opěrného prstence podle obr. 1 a 4;

obr. 6 pohled na spojovací prvek podle obr. 1-5 částečně v řezu;

obr. 7 pohled na rozebíratelný prvek sestávající ze šroubového dílu a opěrného prstence ve druhém provedení;

obr. 8 bokorys opěrného prstence ve druhém provedení;

obr. 9 půdorys spodní strany opěrného prstence ve třetím provedení;

obr. 10 bokorys dalšího provedení opěrného prstence;

obr. 11 bokorys dalšího provedení opěrného prstence;

obr. 12 bokorys dalšího provedení opěrného prstence;

obr. 13 pohled na další opěrný prstenec podobný znázornění podle obr. 4;

obr. 14 půdorys dalšího opěrného prstence;

obr. 15 půdorys dalšího opěrného prstence;

obr. 16 půdorys opěrného prstence vytvořeného v podobě dutého tělesa;

obr. 17 řez opěrným prstencem z obr. 16 podle čáry X-X; a obr. 18 pohled a poloviční řez spojovacím prvkem sestávajícím ze šroubového dílu vytvořeného jako matice kola a z opěrného prstence.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno první provedení spojovacího prvku 1, tak jak je používáno k upevnění kol vozidla na náboji osy vozidla. Spojovací prvek 1 sestává ze dvou dílů, a to ze šroubového dílu 2 a opěrného prstence 3. Šroubový díl 2 je vytvořen ve formě šroubu. Šroubový díl 2 vykazuje hlavu 4, která obsahuje klíčovou úchytnou plochu 5 k záběru šroubového klíče nebo podobného otáčivého nástroje.

Hlava 4 má rozšířený okraj 6, který přechází do opěmé plochy 7. Opěrná plocha 2 sestává z řady plošných složek, které tvoří dohromady první klínové plošné ozubení 8. Opěrná plocha 7 může být vzhledem k ose 9 spojovacího prvku 1 vytvořena svisle. Na opěrnou plochu 7, popřípadě na první klínové plošné ozubení 8, navazuje dřík 10, který je na konci opatřen závitovým úsekem 11, kterým je spojovací prvek 1 tvořený šroubovým dílem 2 a opěrným prstencem 3 zašroubován do odpovídajícího protizávitu na vozidle.

Druhým dílem spojovacího prvku 1 je opěrný prstenec 3. Opěrný prstenec 3 je prstencovité těleso. Obsahuje vrtání 12, souosé s osou 9 (obr. 1, 4, 5 a 6). Když má vrtání 12 (obr. 1) větší průměr než je vnější průměr závitového úseku 11, mohou být díly spojeny bezprostředně před montáží. Když má vrtání 12 (obr. 4 až 6) menší průměr a než je vnější průměr závitového úseku 11 a větší průměr a než je průměr b (obr. 2) dříku 10, mohou být díly spojeny během výroby a před vytvořením závitu na závitovém úseku 11. Vzniká pak montážní jednotka, v níž je opěrný prstenec 3 spolehlivě přidržován na šroubovém dílu 2.

Na horní straně, tedy přivrácené k hlavě 4 šroubového dílu 2, je uspořádána protilehlá opěrná plocha 13, která koresponduje s opěrnou plochou 7 šroubového dílu 2. Na protilehlé opěmé plo-6CZ 296346 B6 še 13 je vytvořeno druhé klínové plošné ozubení 14, které je sladěno s prvním klínových plošným ozubením 8 šroubového dílu 2.

Opěrný prstenec 3 vykazuje na své spodní straně, tedy ve smontovaném stavu přivrácené k závitovému úseku 11 šroubového dílu 2, dosedací plochu 15, která zde má vypouklý nebo kulový tvar.

Z obr. 1 je zřejmé, že obě vzájemně příslušející klínová plošná ozubení 8, 14 jsou vytvořena tak a uspořádána v takovém smyslu otáčení, že při dotahování šroubového dílu 2 během upevňování kola vozidla a otáčení šroubového dílu v normálním pravotočivém směru dochází k unášení opěrného prstence 3.

Opačně dochází při uvolňovacím směru otáčení ke vzájemnému prokluzování klínových plošných ozubení 8, 14 axiálním oddělením hlavy 4 od opěrného prstence 3 ve směru osy 9. Spojovací prvek znázorněný na obr. 1 je volně sestavitelný tzn. průměr vrtání 12 je větší než vnější průměr závitového úseku 11. Opěrný prstenec 3 je takto uspořádán na šroubovém dílu 2 odnímatelně.

S pomocí obr. 2 a 3 je dále vysvětleno a popsáno zejména první klínové plošné ozubení 8 na šroubovém dílu 2. Opěrná plocha 7, popřípadě první klínové plošné ozubení 8 vykazuje v příkladu provedení podle obr. 2 a 3 devět zubů 16, které jsou uspořádány ve zjevném smyslu otáčení ve spojení s normálním pravochodým závitem závitového úseku U. Každý zub 16 je složen ze dvou tvarových ploch 17, 18. Tvarové plochy 17 se rozkládají v radiálním směru k ose 9 a jsou uspořádány rovnoběžně s osou 9. Prodloužení tvarových ploch 17 osu 9 protíná. Svisle stojící tvarové plochy 12 jsou uspořádány (bráno v obvodovém směru) v tečném úhlu 19, který je zvolen co možná velký. Zde má tečný úhel 19 90°. Tímto je zajištěno, že při dotažení šroubového dílu 2 dojde k tvarovému styku mezi šroubovým dílem 2 a opěrným prstencem 3.

Druhé tvarové plochy 18 každého zubu 16 prvního klínového plošného ozubení 8 na šroubovém dílu 2 jsou uspořádány v poměrně malém tečném úhlu 20 (obr. 1 a 2), takže je zde realizován princip nakloněné roviny potřebný k proklouzávání při uvolňovacím směru otáčení. Tvarové plochy 17, 18 jsou zde vytvořeny jako rovinné plochy, které se rozkládají od okraje 6 hlavy 4 radiálně směrem dovnitř až ke dříku 10 šroubového dílu 2.

V důsledku vytvoření tvarových ploch 12, 18 ve formě rovinných ploch je dosaženo jen účinného tečného úhlu 19, 20 nezávisle na vzájemné natočené poloze mezi šroubovým dílem 2 a opěrným prstencem 3. Tečný úhel 20 je větší než úhel stoupání závitu závitového úseku 11 šroubového dílu 2.

Obr. 4 a 5 znázorňují opěrný prstenec 3 s kompletním vytvořením protilehlé opěrné plochy 13 a druhého klínového plošného ozubení 14. Také klínové plošné ozubení 14 vykazuje devět zubů 21, které jsou uspořádány rozděleně po obvodu. Každý zub 21 je sestaven ze dvou tvarových ploch 22, 23. Tvarové plochy 22 opěrného prstence 3 jsou vytvořeny a uspořádány korespondujícím způsobem ke tvarovým plochám 17 šroubového dílu 2. Tvarové plochy 22 jsou tak také uspořádány v tečném úhlu 19 a rozkládají se radiálně jakož i rovnoběžně s osou 9, takže také zde prodloužení tvarových ploch 22 protínají společnou osu 9 spojovacího prvku.

Tvarové plochy 23 jsou naproti tomu uspořádány v tečném úhlu 20. Jsou přiřazeny k tvarovým plochám 18 šroubového dílu 2. Také tvarové plochy 22, 23 jsou v tomto prvním příkladu provedení vytvořeny jako rovinné plochy, takže zde nalézá uplatnění konstantní tečný úhel 20, platný stejně v relativně vzájemně pootočeném stavu, v němž se nacházejí šroubový díl 2 a opěrný prstenec 3.

K upevnění kola vozidla na náboji osy vozidla je zapotřebí řady spojovacích prvků f. Na šroubový díl 2 je v relativní poloze zřejmé z obr. 1 a 6 nasunut opěrný prstenec 3 a šroubový díl 2 je potom svým závitovým úsekem 11 skrz příslušné vybrání v talíři kola našroubován do protizávitu v náboji. Přitom dochází mezi šroubovým dílem 2 a opěrným prstencem 3 k tvarovému styku, neboť tvarové plochy klínového plošného zubení 14 zabírají s tvarovými plochami 17 klínového plošného ozubení 8.

Jelikož je opěrný prstenec 3 v omezené míře vůči šroubovému dílu 2 pohyblivý, může být nepatrným radiálním posunem dílů vzájemně v omezeném rozsahu dosaženo vyrovnání chyb v rozteči talíře kola vzhledem k náboji osy, čímž je dosaženo pevného dosednutí opěrného prstence 3 svými dosedacími plochami 15 na příslušné protiplochy talíře kola. Přitom je tření na tomto místě větší než tření mezi klínovým plošným ozubením 8, 14 v uvolňovacím směru otáčení.

Nepatrné samovolné uvolnění šroubového dílu 2 v důsledku vysokého namáhání posouvající silou vede k tomu, že s pomocí tvarových ploch 18, 23 dojde k proklouzávání, šroubový díl 2 se tudíž vzhledem k opěrnému prstenci 3 drženému třením otáčí v uvolňovacím směru otáčení a šroubový díl 2 a opěrný prstenec 3 jsou tímto vzájemně axiálně stlačovány, takže zvýšení předpětí je dalšímu samovolnému uvolňování bezpečně zabráněno. Toto představuje podstatný bezpečnostní efekt.

Při vědomém uvolňovacím otáčení spojovacího prvku 1 je pak ovšem zapotřebí přetočit šroubový díl 2 přes maximální momentový práh, až klínové plošné ozubení 8 poprvé přeskočí přes klínové plošné ozubení 14. Příslušným vyladěním geometrie zubů a třecích poměrů panujících v plochách plošných klínových ozubení 8, 14 může být tento momentový práh cíleně nastaven.

Druhé provedení spojovacího prvku 1 znázorněného na obr. 7 souhlasí v mnoha směrech s provedením podle obr. 1 až obr. 6, pročež na něj může být poukazováno. Dosedací plocha 15 opěrného prstence 3 je zde vytvořena kuželovité. Tomu přísluší odpovídající protiplocha na vybráních talíře kola. Také zde jsou šroubový díl 2 a opěrný prstenec 3 spojeny do soudržné montážní jednotky. V oblasti dříku 10 šroubového dílu 2 je po nasunutí opěrného prstence 3 vytvořena drážka 24, čímž vzniknou dva materiálové vály 25, v nichž se materiál dříku 10 vytlačí radiálně směrem ven. Průměr v oblasti materiálových valů 25 je pak větší než průměr vrtání 12 opěrného prstence

3. Tím je opěrný prstenec 3 pevně pojistně uložen na šroubovém dílu 2.

Opěrný prstenec 3 se ale může předtím i potom otáčet, aby se mohl při montáži přizpůsobit daným skutečnostem a v případě uvolnění se může axiálně vysunout dál, než odpovídá výšce klínového plošného ozubení 8, 14. Rozumí se, že pro soudržné uspořádání opěrného prstence na šroubovém dílu 2 přicházejí v úvahu také jiné možnosti.

Obr. 8 znázorňuje další provedení protilehlé opěrné plochy 13 a druhého klínového plošného ozubeni 14 opěrného prstence 3. Je zřejmé, že klínové plošné ozubení 14 obsahuje také zde zuby 2L Zuby 21 však neobsahují pouze tvarové plochy 18, 23, nýbrž také další plošné části 26, 27, které jsou uspořádány v nulovém tečném úhlu. Plošné části 26, 27 se tedy rozkládají svisle k ose 9. Rozumí se, že klínové plošné ozubení 8 na šroubovém dílu 2 je pak vytvořeno korespondujícím způsobem. Tečný úhel 19 tvarových ploch 23 je zde vytvořen větší než tečný úhel 19 tvarových ploch 23 u provedení podle obr. 1 až 7. Je to výhodné potud, pokud se v upnutém stavu menší měrné tlaky při uvolňovacím otáčení během přeskakování nastaví přes zub klínového plošného ozubení 8, 14.

Obr. 9 znázorňuje spodní stranu opěrného prstence 3 ve druhém provedení. Tamní dosedací plocha 15 vykazuje žebra 28, která jsou radiálně uspořádána a vycházejí z vypoukle nebo kulovitě vytvořené dosedací plochy 15. Tato žebra 28 mají za úkol zvýšit třecí moment mezi dosedací plochou 15 a příslušnou protilehlou dosedací plochou na talíři kola, čímž je tento třecí moment větší než třecí moment mezi klínovými plošnými ozubeními 8, 14 v uvolňovacím směru otáčení.

-8CZ 296346 B6

Opatření zvyšující tření může být provedeno také jiným způsobem, například prostřednictvím povlaku, zdrsněním povrchu dosedací plochy 15 v mikrooblasti, atd.

Obr. 9 a 10 znázorňují různá provedení tvarových ploch 18, 23 zubů 21 na příkladu opěrného prstence 3. Rozumí se, že na příslušném šroubovém dílu 2 je provedeno doplňkové nebo jiným způsobem přizpůsobené vytvoření klínového plošného ozubení 8.

Z obr. 10 až 12 vyplývá, že tvarové plochy 18, 23 mohou být vytvořeny také jako zakřivené plochy. Toto platí zejména pro tvarové plochy 23, zatímco s pomocí tvarových ploch 18 je ukázáno, že zde mohou být použity také různé tečné úhly 19. Také tečný úhel 19, který je vytvořen menší než 90° je vhodný k vytvoření tvarového styku (obr. 11).

Podle provedení na obr. 10 navazuje tvarová plocha 23 na tvarovou plochu 1.8. V počáteční oblasti obsahuje velmi malý tečný úhel, který se ale potom při dalším otáčení částí vzájemně zvětšuje.

Tečný úhel 20 není tedy během relativního otáčení mezi opěrným prstencem 3 a šroubovým dílem 2 konstantní. Zpočátku má poměrně malou hodnotu a narůstá ke konci možného otáčivého pohybu před dosažením poměrně značné hodnoty. (Zvětšení nebo přírůstek tečného úhlu při uvolňovacím otáčení může smysluplně narůstat také tak, že je zabráněno přeskočení klínového plošného ozubení 8, 14 při uvolňovacím otáčení. Tím je redukováno opotřebení a je upřednostněna opětovná použitelnost spojovacího prvku).

U provedení podle obr. 11 navazuje na tvarovou plochu 18 nejprve plošná část 26 s nulovým tečným úhlem. Tvarová plocha 23 je zde vytvořena ve tvaru S s rychle přibývajícím a potom opět ubývajícím tečným úhlem 20.

U provedení podle obr. 12 se mění tečný úhel 20 tvarové plochy 23 rovněž přes oblast otáčení. Mimoto jsou zde uspořádány mezi tvarovými plochamij_8, 23 rovinné plošné části 26, 27.

Obr. 13 až 15 znázorňují půdorysy možných provedení protilehlých opěrných ploch 13 a klínových plošných ozubení 14. Obr. 13 objasňuje, že zuby 21 klínového plošného ozubení 14 mohou být uspořádány nejen radiálně průchozí, nýbrž takřka ve dvou prstencovitých uspořádáních a vzájemně přesazené. U provedení podle obr. 14 procházejí zuby 21 radiálně směrem dovnitř a ven ne zcela úplně. Jsou zde uvnitř a venku uspořádány rovinné ploché prstence 29, které omezují uspořádání zubů 21.

Ačkoliv je u těchto příkladů provedení vždy znázorněno devět zubů 21, rozumí se, že po obvodu mohou být uspořádány také jiné počty zubů, například sedm, osm nebo jedenáct. Obr. 15 znázorňuje provedení, u něhož jsou rovinné plošné prstence 29 vytvořeny širší než u příkladu provedení podle obr. 14.

Na obr. 16 a 17 je znázorněn další příklad provedení opěrného prstence 3. Zvláštnost zde spočívá v tom, že opěrný prstenec 3 je vytvořen jako duté těleso 30. Takovéto duté těleso 30 představuje elastičtější součást ve srovnání s dosud znázorněnými příklady opěrných prstenců 3. Elasticita je zde vědomě zvýšena. Tím stoupne celková elasticita spojovacího prvku L Je to výhodné, zejména ve spojení s velkou svěrnou délkou šroubového dílu. Elastičtější vytvoření dutého tělesa 30, popřípadě opěrného prstence 3, umožňuje také ještě lepší přizpůsobení dosedací plochy 15 opěrného prstence odpovídající protiploše na talíři kola. Také toto opatření přispívá ke zvýšení tření, respektive třecího momentu na tomto místě.

Obr. 18 pak konečně znázorňuje použití vynálezu, u něhož jako šroubový díl 2 nevystupuje šroub kola, nýbrž matice 31 kola. Také této matici kola je přiřazen opěrný prstenec 3. Rozumí se, že matice 31 kola je vytvořena průchozí a vykazuje vnitřní závit 32. Matice 31 kola obsahuje na

-9CZ 296346 B6 straně přivrácené k opěrnému prstenci 3 osazení 33, které může být po spojení opěrného prstence 3 a matice 31 kola tak zatemováno, že za něj může zaklesnout límec 34 na opěrném prstenci 3. Také tímto způsobem může být vytvořena soudržná montážní jednotka.

Šroubový díl 2, respektive matice 31 kola vykazuje také zde opěrnou plochu 7 s prvním klínovým plošným ozubením 8. Odpovídajícím způsobem obsahuje opěrný prstenec 3 také protilehlou opěrnou plochu 13 a druhé klínové plošné ozubení 14. Také přitom mohou klínová plošná ozubení 8, 14 vykazovat rovinné a nerovné tvarové plochy, jak již bylo popsáno s pomocí provedení na obr. 1 až 17.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Rozebíratelný spojovací prvek (1) pro kolo vozidla, obsahující šroubový díl (2), zejména šroub kola, a opěrný prstenec (3), který je otočně uspořádán na šroubovém dílu (2), přičemž šroubový díl (2) obsahuje závitový úsek (11) nebo vnitřní závit (32) a opěrnou plochu (7) pro přenos axiální síly na opěrný prstenec (3) a opěrný prstenec (3) obsahuje protilehlou opěrnou plochu (13) a nerovnou dosedací plochu (15) pro přenos axiální síly na kolo vozidla, vyznačující se t í m, že šroubový díl (2) má na své opěrné ploše (7) přivrácené k opěrnému prstenci (3) první klínové plošné ozubení (8) a opěrný prstenec (3) má na protilehlé opěrné ploše (13) přivrácené ke šroubovému dílu (2) korespondující druhé klínové plošné ozubení (14), a že obě klínová plošná ozubení (8, 14) jsou vytvořena a uspořádána pro vznik tvarového styku mezi šroubovým dílem (2) a opěrným prstencem (3) utažením spojovacího prvku (1), přičemž uvolněním spojovacího prvku (1) plošná klínová ozubení (8, 14) po sobě vzájemně kloužou a šroubový díl (2) a opěrný prstenec (3) jsou zvýšením axiální síly vzájemně stlačovány.
2. 2. Spojovací prvek podle nároku 1,vyznačující se tím, že klínová plošná ozubení (8, 14) jsou v obvodovém směru vytvořena asymetricky a na každém zubu (16, 21) mají nejméně dvě v obvodovém směru skloněné uspořádané tvarové plochy (17, 18; 22, 23), přičemž pro dosažení tvarového styku jsou tvarové plochy (17, 22), přicházející v utahovacím směru otočení vzájemně do styku, uspořádány s relativně velkým středním tečným úhlem (19), přičemž pro dosažení klouzavého pohybu tvarových ploch (18, 23) přicházejících vzájemně do styku uvolňovacím směrem otočení jsou tyto uspořádány s poměrně malým středním tečným úhlem (20).
3. 3. Spojovací prvek podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že tečný úhel (20) tvarových opěrných ploch (13, 23) klínových plošných ozubení (8, 14), přicházejících vzájemně do styku uvolňovacím otočením, je větší než úhel stoupání závitového úseku (11).
4. 4. Spojovací prvek podle jednoho nebo více z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že tvarové plochy (18, 23) na šroubovém dílu (2) a/nebo na opěrném prstenci (3) přicházející vzájemně do styku pro dosažení klouzavého pohybu uvolňovacím otočením jsou vytvořeny nejméně v určité oblasti jako nerovné tvarové plochy.
5. 5. Spojovací prvek podle jednoho nebo více z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že opěrný prstenec (3) je na šroubovém dílu (2) uspořádán soudržně, ale pohyblivě.
6. 6. Spojovací prvek podle jednoho nebo více z nároků 1 až 5,vyznačující se tím, že nerovná dosedací plocha (15) opěrného prstence (3) pro přenos axiální síly na kolo vozidla je vytvořena pro vznik zvýšeného třecího momentu.

   -10CZ 296346 B6
7. 7. Spojovací prvek podle nároku 6, vyznačující se tím, že nerovná dosedací plocha (15) opěrného prstence (3) je pro vytvoření zvýšeného tření opatřena žebry (28), nákružky, povlaky, nebo otryskaným povrchem.

   5
8. 8. Spojovací prvek podle jednoho nebo více z nároků 1 až 7, v y z n a č u j í c í se t í m , že opěrný prstenec (3) je pro zvýšení své elasticity vytvořen jako duté těleso (30) a/nebo je opatřen na svém vnějším obvodu průběžnou roztažnou drážkou.
9. 9. Spojovací prvek podle jednoho nebo více z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že ío opěrný prstenec (3) a šroubový díl (2) sestávají z různých materiálů nebo ze stejných materiálů o rozdílných pevnostech.