DE102004056642A1 - Profile contour for form-fit shaft-hub-connection, has geometry that represents non-circular inner and/or outer contours for technical application, where contour possesses mathematical stability different from usual profiles - Google Patents

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Abstract

The contour has a geometry that represents non-circular inner and/or outer contours for technical application for form-fit connections. The contour possesses mathematical stability different from the usual profiles such as liner and tooth profiles. The numerically approximated contour is produced by adjusting a curve to points. Eccentricities that are integral in the geometry adopt functional negative values.

Description

Die Erfindung betrifft die Geometrie einer neuen technisch einstellbaren Profilart, die unrunde Innen- und/oder Außenkonturen für technische Anwendungen bei formschlüssigen Verbindungen präsentiert. Die erfundenen Profile besitzen, anders als die üblichen Profile wie übliche Keil- und Zahnprofile, immer mathematische Stetigkeit, so dass sie erhebliche Vorteile für die Herstellung und die Montage bei den technischen Anwendungen der Profile für Welle-Nabe-Verbindungen aufweisen.The Invention relates to the geometry of a new technically adjustable Profile type, the non-round inner and / or outer contours for technical Applications with positive locking Presented connections. The invented profiles, unlike the usual profiles, have the usual wedge shape. and tooth profiles, always mathematical continuity, making them significant Benefits for manufacture and assembly in technical applications the profiles for Shaft-hub-connections exhibit.

Funktionserklärungfunction explanation

Die in der Technik bereits lange bekannten Epitrochoiden und Polygonprofile sind auf Basis der normalen Trochoiden entwickelt worden, dadurch dass ein Rollkreis auf einem Grundkreis gleitungsfrei abrollt. Derartige Profile haben zwar stetige Konturen, sie haben aber bislang nur bei kleinen Periodizitäten (Anzahl der tragenden Flanken) für die Welle-Nabe-Verbindungen technische Anwendungen gefunden, da die Geometrie derartiger Profile gegenüber Exzentrizitätsänderungen bei größeren Periodizitäten sehr empfindlich ist. Das heißt, mit zunehmender Exzentrizität beginnt sich die Konturkurve zu überschneiden, bevor eine als mehrflankig für Welle-Nabe-Verbindung geeignete Kontur gebildet werden kann. Dieser Sachverhalt hat bislang zur Folge, dass die gebräuchlichen Epithrochoiden und die darauf basierenden üblichen Polygonprofile praktisch nur bei kleinen Periodizitäten (bis vier) für Welle-Nabe-Verbindungenen „sichere" Anwendungen gefunden haben. Auf der anderen Seite haben die herkömmlichen Keil- und Zahnprofile zwar die oben genannte Einschränkung der Polygonprofile nicht, sie weisen aber keine mathematisch stetigen Konturen auf, was bei technischen Anwendungen sehr unvorteilhaft ist. Das ist zum Beispiel bei den torsionsbelasteten Keil- und Zahnprofil-Welle-Nabe-Verbindungen der Fall, wobei infolge der Flankenzentrierung praktisch mehrfache Passungen vorliegen.The in the art long known epitrochoid and polygon profiles have been developed on the basis of the normal trochoid, by that a rolling circle unrolling on a base circle smoothly. such Although profiles have continuous contours, but they have so far only at low periodicities (Number of supporting flanks) for the shaft-hub connections technical applications found since the geometry of such profiles against eccentricity changes very much at larger periodicities is sensitive. This means, with increasing eccentricity begins to overlap the contour curve, before one as mehrflankig for Shaft-hub connection suitable contour can be formed. This The facts have so far been that the common epithrochoids and the usual based on it Polygon profiles practically only at small periodicities (to four) for Shaft-hub connections found "safe" applications to have. On the other hand, the conventional wedge and tooth profiles Although the above limitation not the polygonal profiles, but they have no mathematically continuous Contours on, which is very unfavorable in technical applications is. This is the case, for example, with the torsion-loaded wedge and tooth profile shaft-hub connections the case, where due to the edge centering practically multiple Passports available.

Der Kerngedanke der hier dargelegten Erfindung liegt im Einbauen von zusätzlichen komplexen Exzentrizitäten in die Geometrie des epitrochoidischen Profils, dahingehend dass die oben erläuterten Nachteile der herkömmlichen formschlüssigen Polygon-, Keil- und Zahnprofilverbindungen beseitigt werden. 1 zeigt exemplarisch ein „stetiges" Profil mit „acht" tragenden Flanken, in dessen Geometrie drei zusätzliche Exzentrizitäten kombiniert und eingebaut worden sind. Die Geometriebeschreibung der erfundenen Profilart erfolgt durch eine winkeltreue Abbildung eines Kreises auf dem Profil nach folgendem Zusammenhang: Profilkontur ≡ w(für Basiskreis) + 1.Exzentrizität·wFlankenanzahl+1 (für herkömmliche Epitrochoide) + 2.Exzentrizität·w2·Flankenanzahl+1 + 3.Exzentrizität·w3·Flankenanzahl+1 + Einbauen weiterer Exzentrizitäten. The core idea of the invention set forth herein is to incorporate additional complex eccentricities into the geometry of the epitrochoidal profile to eliminate the above-discussed disadvantages of the conventional positive polygon, wedge and tooth profile connections. 1 shows an example of a "steady" profile with "eight" bearing flanks, in the geometry of three additional eccentricities have been combined and installed. The geometry description of the invented profile type is made by an angle-faithful mapping of a circle on the profile according to the following relationship: Profile contour ≡ w (for base circle) + 1st eccentricity · w Cross Number + 1 (for conventional epitrochoid) + 2. eccentricity · w 2 · number of edges + 1 + 3. eccentricity · w 3 · number of edges + 1 + Incorporate further eccentricities.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Keil- und Zahnprofilen bieten die erfundenen Profile drei vorteilhafte für die technischen Anwendungen entscheidende Eigenschaften an:

  • a) Zum einen sind die Konturen der Profile stetig. Diese Eigenschaft ermöglicht die gleichmäßige Zentrierung des Profils auf dem gesamten Profilumfang und nicht nur auf den tragenden Flanken.
  • b) Darüber hinaus sind die Krümmungen an der Profilkontur (r1 und r2 gemäß 1) mit Hilfe von kombinierten und in der Profilgeometrie zusätzlich eingebauten Exzentrizitäten einstellbar. Diese Eigenschaft ermöglicht die Anpassung des Profils an zu erfüllende Funktionen sowie an die Belastung und an die Fertigungseinschränkungen.
  • c) Die dritte vorteilhafte Eigenschaft der erfundenen Profilgeometrie ist, dass die Anzahl der tragenden Profilflanken beliebig gewählt werden kann.
In contrast to conventional wedge and tooth profiles, the invented profiles offer three advantageous properties which are decisive for technical applications:
  • a) On the one hand, the contours of the profiles are continuous. This feature allows for even centering of the profile over the entire profile circumference, not just on the supporting flanks.
  • b) In addition, the curvatures on the profile contour (r 1 and r 2 according to 1 ) with the aid of combined eccentricities additionally installed in the profile geometry. This feature allows the profile to be matched to the functions to be performed, the load and the manufacturing constraints.
  • c) The third advantageous feature of the invented profile geometry is that the number of load-bearing profile edges can be chosen arbitrarily.

2 bis 10 stellen einige Beispiele für die erfundenen Profilgeometrien dar. 2 to 10 are some examples of the invented profile geometries.

Es zeigen:It demonstrate:

1: Die Kontur eines „stetigen" Profils mit „acht" tragenden Flanken und „drei" zusätzlich eingebauten Exzentrizitäten. Die angegebenen Zusammenhänge von D1 und D2 gelten für:

Figure 00020001
r1 und r2 bezeichnen die Krümmungen an Fußbereich und Kopfbereich der jeweiligen tragenden Flanken. Diese Krümmungen sind ebenso durch die genannten Exzentrizitäten einstellbar. 1 : The contour of a "steady" profile with "eight" bearing flanks and "three" additional built-in eccentricities The relationships of D 1 and D 2 given apply to:
Figure 00020001
r 1 and r 2 denote the curvatures at the foot region and the head region of the respective supporting flanks. These curvatures are also adjustable by said eccentricities.

2: Die Profilgeometrie mit 6 tragenden Flanken und „vier" Exzentrizitäten: 2 : The profile geometry with 6 bearing flanks and "four" eccentricities:

Figure 00020002
Figure 00020002

3: Die Profilgeometrie mit 8 tragenden Flanken und „vier" Exzentrizitäten: 3 : The profile geometry with 8 bearing flanks and "four" eccentricities:

Figure 00020003
Figure 00020003

4: Die Profilgeometrie mit 12 tragenden Flanken und „vier" Exzentrizitäten: 4 : The profile geometry with 12 bearing flanks and "four" eccentricities:

Figure 00020004
Figure 00020004

5: Die Profilgeometrie mit 12 tragenden Flanken und „vier" Exzentrizitäten: 5 : The profile geometry with 12 bearing flanks and "four" eccentricities:

Figure 00020005
Figure 00020005

6: Die Profilgeometrie mit 18 tragenden Flanken und „vier" Exzentrizitäten: 6 : The profile geometry with 18 bearing flanks and "four" eccentricities:

Figure 00020006
Figure 00020006

7: Die Profilgeometrie mit 32 tragenden Flanken und „vier" Exzentrizitäten: 7 : The profile geometry with 32 bearing flanks and "four" eccentricities:

Figure 00020007
Figure 00020007

8: Die Profilgeometrie mit 42 tragenden Flanken und „vier" Exzentrizitäten: 8th : The profile geometry with 42 supporting flanks and "four" eccentricities:

Figure 00020008
Figure 00020008

9: Die Profilgeometrie mit 24 tragenden Flanken und „drei" Exzentrizitäten: 9 : The profile geometry with 24 bearing flanks and "three" eccentricities:

Figure 00030001
Figure 00030001

10: Die Profilgeometrie mit 16 tragenden Flanken und „drei" Exzentrizitäten: 10 : The profile geometry with 16 bearing flanks and "three" eccentricities:

Figure 00030002
Figure 00030002

Claims (5)

Die Profilkonturen für formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen, deren Geometrie durch Einbauen von zusätzlichen komplexen positiven „so genannten" Exzentrizitäten in die Geometrie der bereits bekannten herkömmlichen Epitrochoieden erzeugt werden. Hierbei lässt sich die Geometrie der erfundenen Profilart durch eine winkeltreue Abbildung eines Kreises auf dem Profil nach folgendem Zusammenhang beschreiben: Profilkontur ≡ w(für Basiskreis) + 1.Exzentrizität·wFlankenanzahl+1 (für herkömmliche Epitrochoide) + 2.Exzentrizität·w2·Flankenanzahl+1 + 3.Exzentrizität·w3·Flankenanzahl+1 + Einbauen weiterer Exzentrizitäten. The profile contours for positive shaft-hub connections, the geometry of which by incorporating additional complex positive "so-called" eccentricities in the geometry of the already known forth conventional Epitrochoieden be generated. Here, the geometry of the invented profile type can be described by an angle-faithful mapping of a circle on the profile according to the following relationship: Profile contour ≡ w (for base circle) + 1st eccentricity · w Cross Number + 1 (for conventional epitrochoid) + 2. eccentricity · w 2 · number of edges + 1 + 3. eccentricity · w 3 · number of edges + 1 + Incorporate further eccentricities. Die numerisch angenäherten Profilkonturen, die durch die Anpassung einer Kurve an die Punkte, die nach im ersten Patentanspruch dargestelltem Prinzip ermittelt werden, erzeugt werden. Dieser Vorgang ist zum Beispiel in der Programmierung bei den Fertigungsprozessen mit Hilfe von numerisch gesteuerten Fertigungsmaschinen üblich.The numerically approximated profile contours, the by fitting a curve to the points that follow in the first Claim described principle can be determined generated. This process is for example in the programming of the manufacturing processes customary with the help of numerically controlled production machines. Die in die Profilgeometrie eingebauten Exzentrizitäten können funktionsbedingt auch negative Werte annehmen.The eccentricities built into the profile geometry may be functional also accept negative values. Die Geometrie der Profilkonturen, die durch die Konjugierung des im ersten Patentanspruch dargelegten Zusammenhanges erzeugt werden.The geometry of the profile contours caused by the conjugation of the relationship set forth in the first claim become. Die Anwendungen von Geometrien und Profilkonturen der oben dargestellten Art als Innen- und/oder Außenprofil für Antriebswellen, Welle-Nabe-Verbindungen und andere technische Anwendungen wie Zahn- und Kettenräder, Schraubenköpfe und Kupplungen.The applications of geometries and profile contours the type shown above as an inner and / or outer profile for drive shafts, Shaft-hub connections and other technical applications such as dental and Sprockets, screw heads and couplings.
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