DE10028011A1

DE10028011A1 - Automotive hub to shaft fit has interlocking surfaces of hard and softer materials

Info

Publication number: DE10028011A1
Application number: DE2000128011
Authority: DE
Inventors: Willi Klumpp; Uwe Pfister
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2001-08-30

Abstract

In a detachable shaft-hub circular wedge joint, the outer face of the shaft is in contact with the inner surface of the hub via a series of interlocking peaks and troughs on each surface. The shaft and hub are made of different materials. The component with the harder material with an radial ridge which during operation becomes embedded in the other component, preventing axial slippage.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Welle-Nabe-Verbindung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der DE 42 09 153 C2 als bekannt hervorgeht.The invention is based on a shaft-hub connection according to the Preamble of claim 1, as for example from DE 42 09 153 C2 emerges as known.

Die DE 42 09 153 C2 beschreibt eine lösbare Welle-Nabe- Verbindung, eine sogenannte Kreiskeilverbindung, bei welcher die Umfangsfläche der. Welle und die Innenfläche der Nabe mit einer Mehrzahl keilförmiger Erhebungen bzw. Ausnehmungen verse hen ist, wobei die Steigung der Keilflächen im wesentlichen dem Verlauf einer flachen logarithmischen Spirale folgt. Die auf diese Weise zwischen Welle und Nabe gebildete Verbindung ist in radialer Beanspruchungsrichtung kraftformschlüssig, während sie in axialer Beanspruchungsrichtung kraftschlüssig ist. Eine sol che Kreiskeilverbindung ist beliebig oft montierbar und demon tierbar, ermöglicht eine beliebige axiale Positionierung der Nabe auf der Welle und gestattet die Übertragung von statischen und dynamischen Momenten in Montage- und Demontagerichtung.DE 42 09 153 C2 describes a releasable shaft-hub Connection, a so-called circular wedge connection, in which the peripheral surface of the. Shaft and the inner surface of the hub with a plurality of wedge-shaped elevations or recesses hen is, the slope of the wedge surfaces essentially the A flat logarithmic spiral follows. The on this connection between shaft and hub is in radial direction of force fit while they is non-positive in the axial direction of stress. A sol che circular wedge connection can be assembled as often as required and demon animal, allows any axial positioning of the Hub on the shaft and allows the transmission of static and dynamic moments in the assembly and disassembly direction.

Allerdings kann bei einer Axial- und/oder Schrägbelastung der Verbindung, insbesondere bei dynamischen Belastungen, ein uner wünschter Schlupf der Nabe in axialer Richtung auf der Welle auftreten. So kann z. B. eine hohe Momentenbelastung auf ein schrägverzahntes Zahnrad, welches mit einer Keilwellenverbin dung an einer Getriebewelle befestigt ist, aufgrund der im Be reich der Verbindung wirkenden Biegemomente zu einem axialen Wandern des Zahnrads auf der Getriebewelle führen. Mit diesem axialen Wandern geht die - im Regelfall hochgenaue - Positio nierung der Nabe (bzw. des Zahnrads) auf der Welle verloren, was - je nach Einsatzfall - eine stark eingeschränkte Funktio nalität oder einen vollständigen Ausfall des Bauteils zur Folge haben kann.However, with an axial and / or inclined load, the Connection, especially with dynamic loads, an un Desired slip of the hub in the axial direction on the shaft occur. So z. B. a high moment load on a helical gear, which with a spline connection is attached to a gear shaft, due to the in the loading range of bending moments acting on the connection to an axial Guide the gear wheel on the gear shaft. With this Axial hiking is the - generally highly precise - position the hub (or gear) on the shaft is lost, which - depending on the application - a severely restricted function naturalness or a complete failure of the component may have.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kreiskeil verbindung zwischen einer Welle und einer Nabe so weiterzubil den, daß ein unbeabsichtigtes axiales Wandern der Nabe gegen über der Welle, insbesondere während des Betriebs, unterbunden wird.The invention is therefore based on the object of a circular wedge connection between a shaft and a hub against that an unintentional axial migration of the hub above the shaft, especially during operation becomes.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst.The object is achieved by the features of the An spell 1 solved.

Danach weist die Kreiskeilverbindung ein zusätzliches Verbin dungselement auf, durch das auch in Axialrichtung eine kraft formschlüssige Verbindung gegeben ist: Auf dem Kreiskeilprofil des einen Verbindungspartners ist eine in Richtung des anderen Verbindungspartners abkragende Erhebung vorgesehen. Die maxima le Höhe dieser Erhebung ist hierbei so gering, so daß die Nabe zum Fügen der beiden Verbindungspartner ungehindert über die Welle gestreift werden kann. Wird zum Aufbau der kraftform schlüssigen Verbindung in radialer Beanspruchungsrichtung die Nabe anschließend gegenüber der Welle verdreht, so gräbt sich die auf der Kontaktfläche des einen Verbindungspartners vorge sehene Erhebung in die ihr gegenüberliegende Kontaktfläche des anderen Verbindungspartners ein. Dadurch wird in auch in axia ler Richtung ein Kraftformschluß der beiden Verbindungspartner erreicht, durch den ein axiales Wandern der Nabe gegenüber der Welle bei dynamischer Axialbelastung, bei Torsionsbeanspruchun gen etc. vermieden wird.The circular wedge connection then has an additional connection tion element by which a force is also exerted in the axial direction there is a positive connection: on the circular spline one connection partner is one towards the other Connection partner cantilever survey provided. The maxima le height of this elevation is so low that the hub to join the two connection partners freely via the Wave can be touched. Will build the Kraftform conclusive connection in the radial direction of stress The hub is then twisted in relation to the shaft, so digs which featured on the contact surface of a connection partner see elevation in the contact surface of the other connection partner. This will also in axia ler direction a positive locking of the two connection partners achieved by an axial migration of the hub compared to the Shaft with dynamic axial load, with torsion stress gen etc. is avoided.

Um sicherzustellen, daß sich die Erhebung während des Fügens der Verbindungspartner in die gegenüberliegende Fläche ein gräbt, muß die lokale Oberflächenhärte des mit der Erhebung versehenen Verbindungspartners größer sein als die lokale Ober flächenhärte des Fügepartners. Um eine kraftformschlüssige Ver bindung der beiden Partner zu gewährleisten, muß weiterhin das durch die Erhebung gebildete zusätzliche Volumen so gering sein, daß die während des Fügens durch die Erhebung verdrängte Werkstoffmenge auf dem gegenüberliegenden Verbindungspartner vernachlässigbar klein ist, so daß durch Verdrehen der Nabe ge genüber der Welle nach wie vor im gesamten Fügebereich eine flächenhafte Verbindung der beiden Verbindungspartner gebildet werden kann.To ensure that the elevation during the joining the connection partner into the opposite surface digs, the local surface hardness of the must with the elevation provided connection partner can be larger than the local superior surface hardness of the joining partner. To achieve a positive locking Ver To ensure the bond between the two partners, the additional volume formed by the survey so low be that it was displaced by the elevation during joining Quantity of material on the opposite connection partner is negligibly small, so that ge by rotating the hub compared to the shaft still in the entire joining area areal connection of the two connection partners formed can be.

Überschreitet das durch die Erhebung gebildete zusätzliche Volu men auf dem härteren Verbindungspartner einen bestimmten Wert, so ist es vorteilhaft, in unmittelbarer Nachbarschaft zur Erhe bung eine Vertiefung vorzusehen, die den Werkstoff, der beim Fügen der beiden Verbindungspartner auf dem weicheren Verbin dungspartner aufgrund der in ihn eindringenden Erhebung ver drängt wird, aufnehmen kann (siehe Anspruch 4). Befindet sich die Vertiefung in Axialrichtung direkt neben der Erhebung, so bildet der in diese Vertiefung hineingedrängte Werkstoff einen Wulst, der Axialverschiebungen von Nabe und Welle einen zusätz lichen Widerstand entgegenstellt.Exceeds the additional volu created by the survey men on the harder connection partner a certain value, so it is advantageous to be in the immediate vicinity of Erhe Exercise to provide a recess that the material that the Join the two connection partners on the softer connector partner due to the penetrating survey ver is pushed, can record (see claim 4). Is located the depression in the axial direction directly next to the elevation, see above the material pushed into this recess forms one Bead, the axial displacements of the hub and shaft an additional opposes resistance.

Zweckmäßigerweise wird die radial abkragende Erhebung durch ein umlaufendes Ringprofil gebildet, welches über den gesamten Um fang des härteren Verbindungspartners eine näherungsweise kon stante Höhe hat (siehe Anspruch 2). Die Höhe des Ringprofils muß dabei geringer sein als das Fügespiel der Verbindungspart ner, damit die Nabe zu Beginn des Fügeprozesses widerstandsfrei über die Welle gestreift werden kann. Bei vorgegebener Höhe des Ringprofiles wird ein besonders geringes Volumen des Ringpro fils (und somit eine besonders geringe zu verdrängende Werk stoffmenge beim Fügen mit dem weicheren Verbindungspartner) dann erreicht, wenn das Ringprofil einen näherungsweise drei ecksförmigen Querschnitt aufweist (siehe Anspruch 3). Ist die zu verdrängende Werkstoffmenge zu groß, um ein kraftschlüssiges der Verbindungsflächen von Welle, und Nabe zu erreichen, so emp fiehlt es sich, direkt neben dem Ringprofil eine Ringnut vorzu sehen, die den beim Fügen verdrängten Werkstoff des weicheren Verbindungspartners aufnimmt (siehe Anspruch 5). The radially projecting elevation is expediently indicated by a circumferential ring profile formed, which over the entire order catch the harder connection partner an approximately con constant height (see claim 2). The height of the ring profile must be less than the joint play of the connection part ner, so that the hub is free of resistance at the beginning of the joining process can be slipped over the shaft. For a given amount of Ring profile becomes a particularly small volume of the Ringpro fils (and thus a particularly small work to be displaced amount of material when joining with the softer connecting partner) then reached when the ring profile an approximately three has corner-shaped cross section (see claim 3). Is the The amount of material to be displaced is too large to be a non-positive to reach the connecting surfaces of the shaft and hub, so emp it is advisable to have an annular groove next to the ring profile see the material of the softer material that is displaced during joining Connection partner takes up (see claim 5).

Besonders einfach läßt sich die erfindungsgemäße Erhebung in Form eines Ringprofils auf einer Welle realisieren (siehe An spruch 6): Da die Welle mit Hilfe einer Schleifscheibe feinbe arbeitet wird, kann das Kreiskeilprofil der Welle nämlich mit einer umlaufenden Erhebung versehen werden, indem die zugehöri ge Schleifscheibe mit einer umlaufenden Nut der entsprechenden Querschnittsform versehen wird. Somit ist es aus fertigungs technischen Gründen vorteilhaft, auf der Welle eine höhere Oberflächenhärte vorzusehen als auf der Nabe, und in die Welle im Zuge der Feinbearbeitung das Ringprofil einzuschleifen.The survey according to the invention is particularly simple in Realize the shape of a ring profile on a shaft (see An Proverb 6): Since the shaft is fine-tuned using a grinding wheel works, the circular spline profile of the shaft can namely a circumferential survey by the associated grinding wheel with a circumferential groove of the corresponding Cross-sectional shape is provided. So it is from manufacturing advantageous for technical reasons, a higher on the shaft Surface hardness to be provided than on the hub and in the shaft grinding in the ring profile in the course of finishing.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; dabei zei gen:In the following the invention with reference to one in the drawings illustrated embodiment explained in more detail; thereby gene:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Keilwellen verbindung zwischen einer Welle und einer Nabe; Figure 1 is a perspective view of a spline connection between a shaft and a hub.

Fig. 2 die Einzelschritte beim Verbinden der Welle mit der Nabe in einer radialen Schnittdarstellung:2 shows the individual steps in connecting the shaft to the hub in a radial sectional view.:

Fig. 2a Nabe wird über die Welle gestreift; Fig. 2a hub is slipped over the shaft;

Fig. 2b Flächenhafte Berührung der Keilflächen; FIG. 2b shows Areal contact of the wedge surfaces;

Fig. 2c Endlage beim Verdrehen von Welle und Nabe (gewünschte Flächenpressung); Fig. 2c end position when rotating the shaft and hub (desired surface pressure);

Fig. 3a eine axiale Schnittansicht einer Welle mit Ringprofil; FIG. 3a shows an axial sectional view of a shaft with annular profile;

Fig. 3b eine Detaildarstellung des Ringprofils; FIG. 3b shows a detail of the ring profile;

Fig. 3c eine Detaildarstellung eines alternativen Ringprofils. FIG. 3c is a detail view of an alternative ring profile.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht Ausschnitte zweier Verbindungspartner 1, 1', nämlich einer Welle 2 und einer Nabe 3, welche mit einer Kreiskeilverbindung verbunden werden. Hier zu ist die Innenfläche 4 der Nabe 3 und die Außenfläche 5 der Welle 2 im Verbindungsbereich mit je drei gleichen, vorsprin genden Keilen 6, 7 versehen, die mit flacher Steigung ansteigen und von ihrem höchsten Punkt steil zum tiefsten Punkt abfallen. Die ansteigenden Keilflächen 8, 9 folgen im Idealfall dem Ver lauf einer logarithmischen Kurve, d. h. ihre Steigung ist in al len Punkten entlang ihres Verlaufs gleich. Die Außenfläche 5 der Welle 2 hat - wie aus der Schnittansicht der Fig. 2a er sichtlich - ein radiales Fügespiel 10 gegenüber der Innenfläche 4 der Nabe 3, so daß die Nabe 3 reibungsfrei über die Welle 2 gestreift werden kann. Fig. 1 shows a perspective view of portions of two link partners 1, 1 ', namely a shaft 2 and a hub 3, which are connected to a circular spline connection. Here too, the inner surface 4 of the hub 3 and the outer surface 5 of the shaft 2 in the connection area are each provided with three identical, protruding wedges 6 , 7 which rise with a flat slope and drop steeply from their highest point to the lowest point. The rising wedge surfaces 8 , 9 ideally follow the course of a logarithmic curve, ie their slope is the same in all points along their course. The outer surface 5 of the shaft 2 has - as can be seen from the sectional view in FIG. 2a - a radial joint play 10 with respect to the inner surface 4 of the hub 3 , so that the hub 3 can be slipped over the shaft 2 without friction.

Im Verbindungsbereich weist einer der Verbindungspartner 1 eine höhere Oberflächenhärte auf als der andere Verbindungspartner 1'; der Verbindungspartner 1 mit der höheren Oberflächenhärte ist dabei entweder aus einem inhärent härteren Werkstoff gefer tigt als der andere Verbindungspartner 1', oder der härtere Verbindungspartner 1 ist im Verbindungsbereich - z. B. mittels Oberflächenhärtung - lokal gehärtet, um in diesem Bereich eine höhere Härte zu erreichen als die Kontaktfläche auf dem anderen Verbindungspartner 1'. Im vorliegenden Beispiel ist die Außen fläche 5 der Welle 2 härter als die Innenfläche 4 der Nabe 3. Weiterhin ist auf der Außenfläche 5 der Welle 2 eine radial ab ragende lokale Erhebung 11 angeordnet, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als umlaufendes Ringprofil 12 mit nähe rungsweise konstanter Höhe 13 ausgestaltet ist. Die Höhe 13 des Ringprofils 12 ist - wie in Fig. 2a dargestellt, geringer als das radiale Fügespiel 10, so daß die Nabe 3 reibungsfrei über die Erhebung 11 der Welle 2 gestreift werden kann.In the connection area, one of the connection partners 1 has a higher surface hardness than the other connection partner 1 '; the connection partner 1 with the higher surface hardness is either made from an inherently harder material than the other connection partner 1 ', or the harder connection partner 1 is in the connection area - for. B. by means of surface hardening - locally hardened to achieve a higher hardness in this area than the contact surface on the other connection partner 1 '. In the present example, the outer surface 5 of the shaft 2 is harder than the inner surface 4 of the hub 3 . Furthermore, a radially protruding local elevation 11 is arranged on the outer surface 5 of the shaft 2 , which is designed in the present embodiment as a circumferential ring profile 12 with approximately constant height 13 . The height 13 of the ring profile 12 is - as shown in Fig. 2a, less than the radial joint play 10 , so that the hub 3 can be slipped over the elevation 11 of the shaft 2 without friction.

Zur Montage der Kreiskeilverbindung werden die beiden Verbin dungspartner 1, 1' unter Ausnutzung des konstruktiv vorgehalte nen radialen Fügespiels 10 ineinandergeschoben. Dann wird die Welle 2, wie in Fig. 2b durch einen Pfeil angedeutet, im Uhr zeigersinn gegenüber der Nabe 3 gedreht. Dabei vermindert sich der Abstand zwischen der Keilfläche 9 der Welle 2 und der Keilfläche 8 der Nabe 3; gleichzeitig gräbt sich, wie in Fig. 2b gestrichelt dargestellt, das Ringprofil 12 der (härteren) Welle 2 in die (weichere) Innenfläche 4 der Nabe 3 ein. Die Welle 2 wird so weit gegenüber der Nabe 3 gedreht, bis alle Keilflächen 8, 9 jeweils paarweise aneinanderliegen. Der Winkel α₁, über den diese Drehung erfolgt, hängt vom Fügespiel 10 zwi schen den beiden Verbindungspartnern 1, 1' ab. Da die Keilflä chen 8, 9 die Form logarithmischer Spiralen haben, führt diese Drehung der Welle 2 gegenüber der Nabe 3 zu einer flächenhaften Berührung der Keilflächen 8, 9; bei weiterer Drehung tritt Reib schluß und eine rasch zunehmende, überall gleich hohe Flächen pressung zwischen den Keilflächen 8, 9 ein. Die Drehbewegung wird fortgesetzt, bis entweder das vorgesehene zu übertragende Moment oder die vorgesehene Winkelstellung (Winkel α₂) zwischen Welle 2 und Nabe 3 erreicht ist. Diese Endstellung ist in Fig. 2c dargestellt. Außer im Bereich der Hohlräume 14 ist das Ring profil 12 in dieser Winkelstellung vollkommen in die Innenwand 4 der Nabe 3 eingedrungen.To assemble the circular wedge connection, the two connec tion partners 1 , 1 'are pushed together using the constructively reserved radial radial play 10 . Then, as indicated in FIG. 2b by an arrow, the shaft 2 is rotated clockwise with respect to the hub 3 . The distance between the wedge surface 9 of the shaft 2 and the wedge surface 8 of the hub 3 is reduced; at the same time, as shown in dashed lines in FIG. 2b, the ring profile 12 of the (harder) shaft 2 digs into the (softer) inner surface 4 of the hub 3 . The shaft 2 is rotated relative to the hub 3 until all the wedge surfaces 8 , 9 are in pairs. The angle α ₁ , over which this rotation takes place, depends on the joining game 10 between the two connecting partners 1 , 1 '. Since the wedge surfaces 8 , 9 have the shape of logarithmic spirals, this rotation of the shaft 2 with respect to the hub 3 leads to a flat contact of the wedge surfaces 8 , 9 ; with further rotation friction occurs and a rapidly increasing, everywhere equally high surface pressure between the wedge surfaces 8 , 9 . The rotary movement continues until either the intended torque to be transmitted or the intended angular position (angle α ₂ ) between shaft 2 and hub 3 is reached. This end position is shown in Fig. 2c. Except in the area of the cavities 14 , the ring profile 12 has completely penetrated into the inner wall 4 of the hub 3 in this angular position.

Sowohl das radiale Fügespiel 10 zwischen Welle 2 und Nabe 3 als auch die Höhe 13 des Ringprofils 12 sind in Fig. 1 und 2a bis 2c stark überhöht dargestellt. In der Praxis hat sich für Welle-Nabe-Verbindungen, deren Verbindungsbereich einen Durch messer 15 von etwa 40-50 mm hat, ein radiales Fügespiel 10 von etwa 0.03 mm als vorteilhaft herausgestellt; mit einem sol chen Fügespiel 10 läßt sich durch Verdrehung der Welle 2 gegen über der Nabe 3 um einen Drehwinkel von etwa 3° eine kraftform schlüssige Verbindung der beiden Verbindungspartner 1, 1' errei chen. Das Ringprofil 12 hat eine Höhe 13 von etwa 0.02 mm und eine Querschnittsform, die näherungsweise einem gleichseitigen Dreieck entspricht (siehe Fig. 3b). Wird eine mit einem sol chen Ringprofil 12 versehene Welle 2 um einen Drehwinkel α₂ ge genüber der Nabe 3 verdreht (wobei dieser Drehwinkel α₂ der kraftformschlüssigen Fixierung einer Welle-Nabe-Kreiskeil verbindung ohne Ringprofil 12 entspricht), so ist die mit Hilfe dieser Verbindung übertragbare axiale Kraft um 50% bis 100% hö her als bei Verbindungen ohne Ringprofil 12. Das Ringprofil 12 führt somit - trotz seiner geringen Höhe - zu einer erheblichen Verbesserung der axialen Fixierung der Nabe 3 auf der Welle 2. Auch bei hohen Axial- bzw. Schrägbelastungen der Verbindung, insbesondere bei dynamischen Belastungen, wird somit ein uner wünschter Schlupf der Nabe 3 in Axialrichtung gegenüber der Welle 2 wirkungsvoll unterbunden.Both the radial joint play 10 between the shaft 2 and the hub 3 and the height 13 of the ring profile 12 are shown greatly exaggerated in FIGS . 1 and 2a to 2c. In practice, a radial joint play 10 of approximately 0.03 mm has been found to be advantageous for shaft-hub connections, the connection area of which has a diameter 15 of approximately 40-50 mm; with a sol chen Fügespiel 10 can be achieved by rotating the shaft 2 relative to the hub 3 by an angle of rotation of about 3 ° a force-fitting connection of the two connection partners 1 , 1 'chen. The ring profile 12 has a height 13 of approximately 0.02 mm and a cross-sectional shape which approximately corresponds to an equilateral triangle (see FIG. 3b). If a shaft 2 provided with a ring surface 12 is rotated by an angle of rotation α _{2 in} relation to the hub 3 (this angle of rotation α ₂ corresponds to the positive locking of a shaft-hub circular wedge connection without a ring profile 12 ), this is with the help of this Connection transferable axial force 50% to 100% higher than with connections without ring profile 12 . In spite of its low height, the ring profile 12 thus leads to a considerable improvement in the axial fixation of the hub 3 on the shaft 2 . Even with high axial or inclined loads on the connection, in particular with dynamic loads, an undesired slippage of the hub 3 in the axial direction with respect to the shaft 2 is effectively prevented.

Um eine homogene Flächenpressung der Keilflächen 8, 9 zu errei chen, muß das im Ringprofil 12 enthaltene Zusatzvolumen ver schwindend gering sein, da ansonsten der Werkstoff, der auf grund des Eindringens des Ringprofils 12 auf der Innenfläche 4 der Nabe 3 verdrängt wird, einen Wulst um das Ringprofil 12 bildet, und ein flächenhafter Kontakt der Keilflächen 8, 9 im gesamten Verbindungsbereich - wenn er überhaupt hergestellt werden kann - nur mit außerordentlich hohem Kraftaufwand er reichbar ist. Ein besonders kleines Volumen des Ringprofils 12 läßt sich - bei vorgegebener Höhe 13 und guter mechanischer Stabilität - erreichen, wenn das Ringprofil 12 einen näherungs weise dreiecksförmigen Querschnitt hat (siehe Fig. 3b, welche einen stark vergrößerten Ausschnitt der Welle 2 der Fig. 3a darstellt). Bei anderen Formen der axial abragenden Erhebung 11 kann es notwendig sein, in der Nachbarschaft der Erhebung 11 auf der Welle 2 eine (oder mehrere) Vertiefung 16 vorzusehen, die in Zusammenbaulage von Welle 2 und Nabe 3 den von der In nenfläche 4 der Nabe 3 verdrängten Werkstoff aufnimmt. Weist das Ringprofil 12' z. B. eine solche Querschnittsform oder eine so große Höhe 13' auf, daß der verdrängte Werkstoff die Ausbil dung eines flächenhaften Kontakts zwischen den Keilflächen 8, 9 im sonstigen Verbindungsbereich stört, so wird das Ringprofil 12' zweckmäßigerweise einseitig oder beidseitig mit einer be nachbarten Ringnut 17, 17' versehen, in die der verdrängte Werk stoff der Innenfläche 4 der Nabe 3 hineinfließen kann (siehe Fig. 3c). Grundsätzlich kann das Ringprofil neben der Drei ecksform auch andere Querschnitte (z. B. halbkreisförmig oder trapezförmig oder eine Mischform dieser Querschnitte) aufwei sen.In order to achieve a homogeneous surface pressure of the wedge surfaces 8 , 9 , the additional volume contained in the ring profile 12 must be vanishingly small, since otherwise the material which is displaced due to the penetration of the ring profile 12 on the inner surface 4 of the hub 3 has a bulge forms around the ring profile 12 , and a flat contact of the wedge surfaces 8 , 9 in the entire connection area - if it can be made at all - it can only be achieved with an extremely high expenditure of force. A particularly small volume of the ring profile 12 can - with a given height 13 and good mechanical stability - be achieved if the ring profile 12 has an approximately triangular cross-section (see Fig. 3b, which represents a greatly enlarged section of the shaft 2 of Fig. 3a ). In other forms of the axially projecting elevation 11 , it may be necessary to provide one (or more) recess 16 in the vicinity of the elevation 11 on the shaft 2 , which in the assembled position of the shaft 2 and the hub 3 corresponds to the inner surface 4 of the hub 3 displaced material. Has the ring profile 12 'z. B. such a cross-sectional shape or such a great height 13 'that the displaced material disrupts the training of a two-dimensional contact between the wedge surfaces 8 , 9 in the other connection area, the ring profile 12 ' is expediently one-sided or both-sided with an adjacent annular groove 17 , 17 'provided, in which the displaced material of the inner surface 4 of the hub 3 can flow (see Fig. 3c). In addition to the triangular shape, the ring profile can also have other cross sections (e.g. semicircular or trapezoidal or a mixed form of these cross sections).

Zur Erzeugung von Kreiskeilprofilen können unterschiedliche spanende und spanlose Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen. Zur Herstellung des Kreiskeilprofils auf der Welle 2 eignet sich insbesondere das Fließpressen oder das Ziehen, während das Profil auf der Nabe 3 insbesondere durch Räumen oder durch Tau melstoßen hergestellt werden kann. Die Feinbearbeitung der Keilfächen 9 auf der Welle 2 erfolgt mit Hilfe einer Schleif scheibe, die zweckmäßigerweise mit einer umlaufenden Ringnut versehen ist, deren Querschnittsform der Negativform des auf der Welle zu erzeugenden Ringprofils 12, 12' entspricht; auf diese Weise kann die Welle 2 im Zuge der Feinbearbeitung der Außenfläche mit dem Ringprofil 12, 12' versehen werden, ohne daß hierfür ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt notwendig ist.Different cutting and non-cutting manufacturing processes can be used to create circular wedge profiles. To produce the circular spline profile on the shaft 2 , extrusion or drawing is particularly suitable, while the profile on the hub 3 can be produced particularly by broaching or thawing. The fine machining of the wedge surfaces 9 on the shaft 2 is carried out with the aid of a grinding wheel, which is expediently provided with a circumferential annular groove, the cross-sectional shape of which corresponds to the negative shape of the ring profile 12 , 12 'to be generated on the shaft; In this way, the shaft 2 can be provided with the ring profile 12 , 12 'in the course of the fine machining of the outer surface, without an additional machining step being necessary for this.

Neben dem in Fig. 3b gezeigten einfachen Ringprofil 13 kann die Welle 2 auch mehrere weitere Ringprofile 13" sowie weitere beliebig geformte Erhebungen 11 wie z. B. abragende Noppen 18, Ringabschnitte 19 etc. aufweisen; diese Beispiele für unter schiedliche Ausführungsformen der radial abragenden lokalen Er hebungen 11 sind in Fig. 3a gestrichelt dargestellt.In addition to the simple ring profile 13 shown in FIG. 3b, the shaft 2 can also have a plurality of further ring profiles 13 ″ and further projections 11 of any shape, such as protruding knobs 18 , ring sections 19, etc.; local elevations 11 are shown in dashed lines in Fig. 3a.

Die bisher sehr allgemein beschriebene "Nabe" 3 kann ein (Zahn-)Rad, ein Nocken, eine weitere Welle etc. sein. Weiterhin können Außen- bzw. Funktionsflächen der Nabe 3 eine beliebige (funktionsbedingte) Oberflächenhärte aufweisen, solange die In nenfläche 4 der Nabe 3 weicher ist als die ihr in Zusammenbau lage gegenüberliegende, das Ringprofil 12, 12' aufweisende, Au ßenfläche 5 der Welle 2.The "hub" 3 described so far in general terms can be a (toothed) wheel, a cam, a further shaft, etc. Furthermore, outer or functional surfaces of the hub 3 can have any (function-related) surface hardness, as long as the inner surface 4 of the hub 3 is softer than the assembly position opposite it, which has the ring profile 12 , 12 'and has an outer surface 5 of the shaft 2 .

Die oben beschriebene Ausführungsform einer Welle 2 mit Ring profil 12, 12', welche mit einer Nabe 3 gefügt wird, deren In nenwand 4 weicher ist als die Außenwand 5 der Welle 2, ist fer tigungstechnisch besonders günstig, da das Ringprofil 12, 12' während der Feinbearbeitung der Welle 2 ohne Zusatzaufwand in die Außenwand 5 eingeschliffen werden kann. Alternativ kann je doch auch die Innenwand der Nabe 3 die größere Oberflächenhärte aufweisen und mit einer radial abragenden Erhebung 11 versehen sein, welche sich beim drehenden Verbinden der Nabe 3 mit der Welle 2 in die weichere Außenfläche der Welle 2 eingräbt. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht nur auf Kreiskeil verbindungen mit drei Keilen, sondern auch auf Kreiskeilverbin dungen beliebiger Zähligkeit anwendbar.The above-described embodiment of a shaft 2 with ring profile 12 , 12 ', which is joined with a hub 3 , whose inner wall 4 is softer than the outer wall 5 of the shaft 2 , is particularly favorable in terms of production technology, since the ring profile 12 , 12 ' can be ground into the outer wall 5 during the finishing of the shaft 2 without additional effort. Alternatively, the inner wall of the hub 3 can also have the greater surface hardness and be provided with a radially projecting elevation 11 , which digs into the softer outer surface of the shaft 2 when the hub 3 is rotatably connected to the shaft 2 . Of course, the invention is not only applicable to circular wedge connections with three wedges, but also to circular wedge connections of any number.

Die erfindungsgemäße Axialfixierung der Keilwellenverbindung mit Hilfe radial abragender lokaler Erhebungen 11 ist überall dort anwendbar, wo Welle-Nabe-Verbindungen starken axialen Be lastungen ausgesetzt sind, insbesondere bei Verbindungen schrägverzahnter Zahnräder und Kegelräder mit einer Welle, in Getrieben (z. B. Vorlegewelle), an Pumpenrädern, an Riemenschei ben von Zahnriemen etc.The axial fixing of the spline connection according to the invention with the aid of radially protruding local elevations 11 can be used wherever shaft-hub connections are exposed to strong axial loads, in particular when connecting helical toothed gears and bevel gears to a shaft, in gearboxes (e.g. countershaft) , on pump wheels, on pulleys of toothed belts etc.

Claims

1.shaft-hub connection,

in which a plurality of wedge-shaped elevations and on the inner surface of the hub the same number of corresponding wedge-shaped recesses are arranged on the peripheral surface of the shaft,
- The slope of the wedge surfaces essentially follows the course of a logarithmic spiral and is so flat that self-locking is given depending on the material and nature of the surfaces of the wedge surfaces

characterized by

- That the two connection partners ( 1 , 1 ') have different surfaces hardness in their mutual contact areas,
- And that the connection partner ( 1 ) with the larger surface hardness in the connection area with a radially in the direction of the softer connection partner ( 1 ') protruding local elevation ( 11 ) is provided, which spans the circumference of the harder connection partner ( 1 ) in sections,
- The maximum height ( 13 ) of the elevation ( 11 ) is so small that the two connection partners ( 1 , 1 ') can be streaked over one another.

2. shaft-hub connection according to claim 1, characterized in

- That the radially protruding local elevation ( 11 ) is formed by a circumferential ring profile ( 12 , 12 '), which has an approximately constant height ( 13 , 13 ') over its entire circumference relative to the remaining peripheral surface of the hard ren connection partner ( 1 ) ,
- The height ( 13 , 13 ') of the ring profile ( 12 , 12 ') is smaller than the radial joint play ( 10 ) of the connecting partners ( 1 , 1 ').

3. shaft-hub connection according to claim 2, characterized in that the ring profile ( 12 ) has an approximately triangular gene cross-section.

4. shaft-hub connection according to claim 1, characterized in that the connection partner ( 1 ) with the larger surface hardness in the connection area has a recess ( 15 ), the elevation ( 11 ) in the axial direction is immediately neighbors.

5. shaft-hub connection according to claims 2 and 4, characterized in that the recess ( 15 ) is formed by a circumferential annular groove ( 16 , 16 ') which is arranged in the immediate vicinity of the ring profile ( 12 ').

6. shaft-hub connection according to claim 1, characterized in that the connection partner ( 1 ), which has the greater surface hardness and is provided with the cantilevered elevation ( 11 ), the shaft ( 2 ).