DE1475419B1

DE1475419B1 - Nabenbefestigung fuer zylindrische Wellen

Info

Publication number: DE1475419B1
Application number: DE19651475419
Authority: DE
Inventors: Francois Andriussi
Original assignee: EUROTECHNI OFFICE; Automobiles Peugeot SA
Current assignee: EUROTECHNI OFFICE; Automobiles Peugeot SA
Priority date: 1964-06-17
Filing date: 1965-06-16
Publication date: 1969-10-02
Also published as: SE320550B; DK114309B; BE665412A; CH440861A; LU48855A1; GB1094610A

Description

Die Erfindung betrifft eine Nabenbefestigung mit einem Band zur drehfesten Verbindung zwischen den beiden mit radialem Abstand ineinandergreifenden zylindrischen konzentrischen Oberflächen von Welle und Nabe, das aus einem biegeelastischen Werkstoff besteht, aus dem- über den Umfang verteilt Lappen in axialen Reihen ausgeschnitten und abwechselnd den beiden Oberflächen zugeneigt sind, die einzelne Klauen gleicher Höhe und gleicher Neigung für beide Drehrichtungen bilden.
Für die Befestigung einer Nabe auf einer Welle in dieser Art ist ein ringförmiges, aus einem härtbaren Stahlblech hergestelltes Verbindungselement zur verdrehsicheren Verbindung von Wellen mit Maschinenteilen bekannt, dessen Oberflächen profilierte Vorsprünge aufweisen, die während des Zusammenfügens auf der Welle oder in der Bohrung der Nabe oder in beiden Teilen ein gleichartiges Gegenprofil erzeugen und dadurch eine drehfeste Verbindung zwischen den zusammengefügten Teilen herstellen. Hierbei bestehen die Vorsprünge aus im Querschnitt dreieckförmigen Zähnen, die verhältnismäßig schwach sind und daher leicht brechen oder sich verdrehen, wenn die Verbindung hergestellt werden soll.
Die Ausnutzung eines derartigen Verbindungselementes hinsichtlich der zu übertragenden Kräfte ist begrenzt. Dies hängt vor allem damit zusammen, daß in den durch die Vorsprünge gebildeten axialen Reihen in jeder Reihe nur einige Punkte für die Übertragung der Kräfte zur Verfügung stehen. Da die Vorsprünge abwechselnd in Richtung auf die eine und andere Seite des Verbindungselementes durchgedrückt sind, ist bei einer vorgegebenen Breite des Verbindungselements auf jeder Seite pro Reihe nur eine begrenzte Anzahl von Vorsprüngen vorhanden.
Hinzu kommt noch, daß die Reaktionskräfte von den einzelnen Vorsprüngen auf die zwischen den Vorsprüngen stehengebliebenen Abschnitte des Verbindungselements übertragen werden. Da die Vorsprünge gegeneinander versetzt sind, besteht die Gefahr, daß die rechts und links eines Vorsprunges liegenden Abschnitte sich unter der Einwirkung der Reaktionskraft durchbiegen. Ein Verbindungselement, bei dem die Vorsprünge durch Einstanzen oder Durchdrücken kleiner Winkelschnitte von beiden Seiten des, Bandes aus erzeugt werden, ist außerdem für die Fertigung unvorteilhafter als ein Band, bei dem die ausgestanzten Teile nur von einer Seite erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die .Aufgabe zugrunde, eine Nabenbefestigung der vorstehend geschilderten Art zu verbessern.
Gemäß der Erfindung besteht die Verbesserung darin, daß die Klauen jeder Reihe jeweils zu einer senkrecht zur Umfangsrichtung verlaufenden und geneigten Lamelle zusammengefaßt sind, die sich zwischen vollen Randbereichen des Bandes erstreckt und innen und außen mit je einer Schneidkante parallel zur Oberfläche des Bandes versehen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Band in an sich bekannter Weise in Umfangsrichtung gewellt, wobei die Lamellen zwischen den Wellenbergen und den Wellentälern tangential zu den Wellen ausgerichtet sind.
Ferner weist in weiterer Ausbildung der Erfindung das Band zwei axial nebeneinanderliegende umlaufende Abschnitte aus Lamellen auf, die innerhalb eines Abschnittes die gleiche Neigung haben, wobei die Neigung des einen Abschnittes der Neigung des anderen Ab-Schnittes entgegengesetzt gerichtet ist und die beiden Abschnitte des Bandes durch Stege verbunden sind. Die Stege sind zweckmäßig einer Schraubenlinie folgend geneigt ausgebildet.
Bänder gemäß vorliegender Erfindung werden zu einem Ring gebogen, der axial zwischen die beiden in konzentrischer Anordnung einander gegenüberliegender Oberflächen von Welle und Nabe geschoben wird, wobei sich die überstehenden Profilspitzen des Bandes elastisch verformen und infolgedessen einen Druck gegen die benachbarte Oberfläche ausüben. Dabei dringen sie leicht in diese Oberflächen ein und nehmen mehr oder weniger die bei der Herstellung gegebene Neigung ein. In vorteilhafter Weise wird infolge Symmetrie der überstehenden Klauen die Verbindung zwischen Welle und Nabe allein durch die Klauen bewirkt, ohne daß es notwendig ist, die Oberflächen der Welle und der Nabe noch in besonderer Weise zu bearbeiten. Im Gegensatz zu dem vorbekannten Verbindungselement mit den einzelnen Vorsprüngen werden bei der Nabenbefestigung nach der Erfindung die Kräfte für die Übertragung des Drehmoments nur durch die an beiden Schneidkanten angreifenden Klauen übertragen. Die an den Rändern des Bandes verbleibenden Streifen haben nur die Aufgabe, die einzelnen Klauen in ihrer Lage zu halten. Von der zur Verfügung stehenden Breite eines Befestigungsbandes wird somit für die Übertragung. der Kräfte im Gegensatz zu dem vorbekannten .Verbindungselement ein wesentlich größerer Anteil ausgenutzt, d. h., daß man für ein bestimmtes Drehmoment mit einer kleineren Bandbreite auskommt oder bei gleicher Bandbreite ein wesentlich größeres Drehmoment übertragen kann.
Die symmetrische Anordnung der Klauen vermeidet jede zusätzliche Unwucht in der Nabenbefestigung. Durch eine andere Verteilung der Klauen kann man auch unsymmetrische Verbindungen verwirklichen. Wenn keine Axialkräfte auftreten oder wenn diese im Verhältnis zum Arbeitsdrehmoment schwach sind, hat die Nabenbefestigurig einen ausreichenden Halt in axialer Richtung; zusätzliche Befestigungsmittel sind nicht erforderlich.
Die Aufhebung der Befestigung ist jederzeit möglich; das Band zur Nabenbefestigung kann erneut verwendet werden.
Im Falle der Verwendung eines metallischen oder leitenden Bandes bewirkt das Eindringen der Klauen in die beiden Oberflächen eine gute elektrische Verbindüng zwischen Welle und Nabe.
Mit einer geringen Anzahl unterschiedlich ausgebildeter Bänder sind zahlreiche Verbindungen für unterschiedliche Abmessungen und Belastungen herzustellen, so daß auch eine wirtschaftliche Fertigung des Bandes gewährleistet ist.. Dabei bleibt es gleich, ob das Band als endloses Band mit mehr oder weniger großer Breite in großen Längen oder in Stücken mit einer an eine bestimmte Verwendung angepaßten Länge hergestellt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Bandes zur Nabenbefestigung,.
F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Bandes nach F i g. 1, F i g. 3 eine vergrößerte Draufsicht des Bandes nach F i g. 1, F i g. 4 einen Querschnitt des Bandes in der Ebene der Linie 4-4 der F i g. 3, F i g. 5 einen Querschnitt einer Nabenbefestigung mit einem Band nach den F i g. 1 bis 4, F i g. 6 eine Seitenansicht der Nabenbefestigung nach F i g. 5, wobei die Nabe geschnitten ist, F i g. 7 eine schematische Darstellung, aus der das Einschneiden der beiden Enden einer Klaue in die Oberflächen der zu verbindenden Teile ersichtlich ist, F i g. 8 eine schematische Darstellung des durch die Klaue erzeugten Einschnittes entsprechend der F i g. 7 in einem größeren Maßstab, F i g. 9 eine perspektivische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform eines Bandes, F i g. 10 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Bandes nach F i g. 9 in einem größeren Maßstab, F i g. 11 eine Draufsicht des Bandes nach F i g. 10, F i g. 12 eine Draufsicht des Bandes mit zwei Reihen von Klauen mit entgegengesetzten Neigungen, F i g.13 einen Längsschnitt des Bandes in der Ebene der Linie 13-13 der F i g. 12, F i g. 14 einen Längsschnitt des Bandes in der Ebene der Linie 14-14 der F i g. 12, F i g. 15 eine Seitenansicht eines aus dem Band nach F i g. 12 gebildeten Ringes, F i g.16 und 17 Querschnitte des Ringes der F i g. 15 in den Ebenen der Linien 16-16 bzw. 17-17.
Bei der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform besteht das Band B1 aus einem elastisch verformbaren Material mit einer Härte, die größer ist als die Härte der miteinander zu verbindenden Werkstücke. Das Band B1 weist hintereinander angeordnete, vorspringende Klauen auf, die abwechselnd der einen und der anderen Oberfläche zugeordnet sind. Die vorspringenden Klauen bestehen jeweils aus einem zur Längsrichtung geneigten Abschnitt 1 des Bandes in Form paralleler Lamellen, die durch Ausschneiden von seitlichen Löchern 2, Bildung von Querschlitzen und Verdrehen der Lamellen in den an die Bohrungen angrenzenden Abschnitten 3 entstehen. Jede Lamelle 1 stellt einen aus beiden Oberflächen des Bandes herausragenden Abschnitt mit scharfer Kante 4 oder 5 dar. Die herausragenden Abschnitte sind in der Ebene des Bandes gesehen senkrecht zu den Längsrändern 6 und 7 gerichtet.
Im allgemeinen wird das Band aus hartem Stahl mit hoher Elastizitätsgrenze hergestellt, damit es sich leicht in die Oberflächen der zu verbindenden Teile eindrücken läßt. Stähle zur Herstellung von Federn eignen sich besonders gut für die Herstellung derartiger Bänder, insbesondere ein Stahl mit 0,75 °/o Kohlenstoff, der kalt verformt oder gehärtet und angelassenist.
In den F i g. 5 und 6 ist eine Nabenbefestigung zur drehsicheren Verbindung einer Welle A mit einer Nabe M dargestellt. Die konzentrischen Flächen der Welle und der Nabe sind mit Sa bzw. Sm bezeichnet. Zwischen den beiden konzentrischen Flächen ist ein Abstand g vorhanden, der in seiner Größe zwischen der Materialstärke c des Bandes und dem Abstand h der Kanten 4 und 5 der Klauen liegt.
Zur Befestigung der Werkstücke A und M schneidet man von dem Band B1 ein Stück ab, dessen Länge etwas kleiner ist als die Länge des mittleren Umfanges des Zwischenraumes der radialen Breite g. Aus diesem Stück biegt man einen Ring E, der bei 8 (F i g. 5) offen ist. Unter elastischer Verformung der Lamellen drückt man diesen Ring zwischen die Oberflächen Sm und Sa ein. Dabei werden die Lamellen leicht gegen die Oberflächen des Bandstückes gedrückt und schneiden mit den Kanten 4 und 5 mehr oder weniger tiefe Rillen in die weicheren Oberflächen Sa und Sm der Werkstücke A und M ein, die in Längsrichtung verlaufen. Die Kanten 4 und 5 drücken gegen die Oberflächen Sa und Sm, und wenn die Welle A (oder die Nabe M) im Sinne des Pfeiles f1 (F i g. 5 und 6) umläuft, nehmen sie die Nabe M (oder die Welle A) mit. Wirksam ist also eine Keilverbindung mit einer aus der Anzahl der pro Zentimeter der Umfangsoberfläche vorgesehenen Lamellen bestimmten Anzahl von Keilen.
F i g. 7 zeigt die Endlage, die die überstehenden Enden der Klauen 1 unter Last einnehmen. Ferner sind die auf die Klauen wirkenden Kräfte dargestellt. Wenn 0T die Tangentialkraft pro Klaue (vorspringendes Teil) darstellt und u der Neigungswinkel ist, so ergibt sich für die Komponente in der Normalebene OP = 0T tg u und für die Resultierende F i g. 8 zeigt die Lage der Resultierenden ON an der Nabe M.
Bei der in den F i g. 9 bis 11 dargestellten Ausführungsform ist das Band B2 gewellt. Die Wellentäler und -berge verlaufen rechtwinklig zur Längsrichtung des Bandes. Die geneigten Lamellen 1b sind aus den Flanken der Wellen und dazu tangential gerichteten Verlängerungen gebildet.
Gemäß den F i g. 12 bis 14 besteht das Band B5 aus zwei in Längsrichtung flach nebeneinanderliegenden Abschnitten G und H und einem mittleren AbschnittL Beide Abschnitte G und H entsprechen dem einfachen, in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Band.
Die beiden Abschnitte G und H unterscheiden sich voneinander dadurch, daß die Lamellen 1g und 1h gleiche Neigungen, jedoch mit unterschiedlichen Richtungen aufweisen (s. Winkel u und v in den F i g. 13 und 14), wobei die Lamellen 1g (F i g. 13) von links oben nach rechts unten geneigt sind, während das Umgekehrte für die Lamellen 1h (F i g. 14) gilt.
Ebenso wie bei dem Band B1 (F i g. 5 und 6) wird aus dem Band B5 (F i g. 15, 16, 17) ein offener Ring geformt.
Aus dem mittleren Streifen 1 sind parallele, schräg verlaufende Öffnungen 16 ausgeschnitten, zwischen denen Stege 17 stehen bleiben, die vorzugsweise in den Zwischenräumen zwischen den Lamellen 1g und 1h enden.
Diese Stege 17 können sich in ihrer Ebene mehr oder weniger elastisch verformen, um von der in F i g. 12 voll ausgezogenen Stellung in die mit strichpunktierten Linien wiedergegebenen Stellung 17a überzugehen.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist sehr weit. Es seien erwähnt: Im Automobilbau die Nabenbefestigung bei verschiedenen Zubehörteilen: der Riemenscheibe der Wasserpumpe, des Ventilators der Lichtmaschine; die Verbindung des Scheibenwischers sowie der Kurbel des Scheibenhebers mit der zugehörigen Welle.
Bei Elektrogeräten für den Haushalt: die Befestigung der Riemenscheiben für Waschmaschinen, der Ventilatoren, der Rotoren von Staubsaugern auf ihren Wellen. Im allgemeinen Maschinenbau: die Befestigung von Riemenscheiben, Kupplungsscheiben sowie die Befestigung von Nocken, Hebeln, Kipphebeln, den Rotoren von Zentrifugalpumpen oder Ventilatoren auf ihren Wellen.
Bei elektromotorisch angetriebenen Maschinen: die Befestigung von Flügelrädern und Ventilatoren auf den Wellen der Motoren.

Claims

Patentansprüche: 1. Nabenbefestigung mit einem Band zur drehfesten Verbindung zwischen den beiden mit radialem Abstand ineinandergreifenden zylindrischen konzentrischen Oberflächen von Welle und Nabe, das aus einem biegeelastischen Werkstoff besteht, aus dem über den Umfang verteilt Lappen in axialen Reihen ausgeschnitten und abwechselnd den beiden Oberflächen zugeneigt sind, die einzeln Klauen gleicher Höhe und gleicher Neigung für beide Drehrichtungen bilden, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Klauen jeder Reihe jeweils zu einer senkrecht zur Umfangsrichtung verlaufenden und geneigten Lamelle zusammengefaßt sind, die sich zwischen vollen Randbereichen des Bandes erstreckt und innen und außen mit je einer Schneidkante (4, 5 ... 4h, 5h) parallel zur Oberfläche des Bandes versehen ist.
2. Nabenbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band in an sich bekannter Weise in Umfangsrichtung gewellt ist und die Lamellen (1 b) zwischen den Wellenbergen und den Wellentälern tangential zu den Wellen ausgerichtet sind.
3. Nabenbefestigung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band zwei axial nebeneinanderliegende umlaufende Abschnitte (G, H) aus Lamellen aufweist, die innerhalb eines Abschnittes die gleiche Neigung haben und wobei die Neigung (u) des einen Abschnittes der Neigung (v) des anderen Abschnittes entgegengesetzt gerichtet ist, und die beiden Abschnitte (G, H) des Bandes durch Stege (17) verbunden sind.
4. Nabenbefestigung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (17) einer Schraubenlinie folgend geneigt sind.