DE1575119A1

DE1575119A1 - Keilverbindung

Info

Publication number: DE1575119A1
Application number: DE19671575119
Authority: DE
Inventors: Baubles Richard Clark; Grimm David Warren
Original assignee: Amerace Corp
Current assignee: Amerace Corp
Priority date: 1966-06-13
Filing date: 1967-05-12
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1178578A; US3354757A

Description

DR₁-INS, DIPL.-ING. M.SC. "DlPI PHTS^-. CJR! «* · DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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9.5.67

U.S.Ser.Ho. 557,072

Elastic Stop Hut Oorporatioai^Dnion» Hew Jersey, U.S.A.

Keilverbindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Keilverbindungen mehrerer Keilglieder und insbesondere auf ein mit einem Innenglied zusammenwirkendes Aussenkeilglied* beiapielsweise Keilhülae mit einer Vielzahl von sich axial erstreckenden, im gleichen Winkelabstand angeordneten, gleichen Keilrippen, die jeweils symmetrisch zu einer radialen Symmetrielinie sind, radial zwischen einem kleineren, inneren, konzentrischen Kreisbogen und einem grösseren, äusseren Kreisbogen angeordnet sind und

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gegenüberliegende Flanken haben, die sich zwischen den beiden Kreisbogen erstrecken* Die Keilverbindung gemäss der Erfindung betrifft beispielsweise Muttern oder Bolzen und Schlüssel für derartige Befestiger.

Es ist bekannt, dass Schraubenschlüssel mit Keilrippen für den Antrieb, beispielsweise zum Anziehen von Muttern oder Bolzen, einen erheblichen Vorteil aufweisen und zweckmässig als Steckschlüssel ausgebildet sind. Eine Keilverbindung ergibt ein optimales gegenseitiges Zusammenwirken zwischen den inneren und äusseren, ineinanderpassenden Keilgliedern₉ wenn die Keile in der richtigen Weise ausgebildet sind,, d.ho wenn alle Keilkräfte als Drehmoment wirken und keine Kraftkomponenten in einer Richtung wirken, die das aussehe Keilglied oder den Schraubenschlüssel auseinanderzuretssen versuchen. Hieraus würde die theoretisch optimale Ausbildung für die Keilrippen der inneren und äusseren Keilgliedeir-^die Form eines gerade Seiten aufweisenden Kegelstutapfes sein, dessen Profil durch radiale Linien gebildet ist, die von der gemeinsamen Achse der beiden

Keilglie_vder des Befestigers ausgehen» Die Breite der einzelnen\Keile ergibt sich aus der relativen Festigkeit oder Härte der Komponenten, so dass die Soherbelastung der

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Keile der beiden Keilglieder ausgeglichen sein kann*

In der Praxis ist jedoch die theoretische Ausbildung ausserordentlioh schwierig am Kopf einer Mutter, eines

inneren
Bolzens oder eines anderenVKeilgliedes herzustellen« Die durch die Theorie festgelegte Ausbildung erfordert, dass jede einzelne Keilrippe eine Keilform hat, die radial n-ich aussen divergiert und die in Hassen mit den üblichen Herstellungsverfahren nur mit Schwierigkeit erzeugt werden kann·

Ein noch grösserer Haohteil ergibt sich aus der Verwendung der Keilform gemäss der Theorie insofern, als die theoretische Form nicht in der Lage ist, eine Kompensation im Einblick auf die Vielzahl der verwendeten Materialien mit unterschiedlichen Festigkeiten und Härten zu ergeben, wie sie bei der Herstellung sowohl des inneren als auch des äusseren Keilgliedes verwendet werden· Ba irgendein Schlüssel in der Lage sein sollte, in befriedigender Weise mit Befestigern aus einen relativ weichen oder schwachen Material und auch aus einem verhältnismässig kräftigen und harten Material zusammenzuwirken, ergibt sich, dass die theoretische Seilausbildung bei einen grossen Anwendungsbereich nicht mit Torteil benutzt werden kann.

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Es ergibt sich so, dass die theoretische Keilform die Unterschiede der verschiedenen Materialien in Festigkeit und Härte nicht kompensieren kann und dass dies in der Art der Profilierung liegt, bei der notwendigerweise jeder Keil des inneren Gliedes oder des Befestigers stets am Fuse des Keiles abgeschert wird, da dort die kleinste Angriffsfläche für Scherkräfte vorhanden ist und diese Fläche immer kleiner als die Fläche am Fuss der Keile des äusseren Gliedes ist_e

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Keilform zu finden, bei der die verfügbare Scherfestigkeit zwischen den Keilrippen des inneren und äusseren Gliedes besser verteilt werden kann. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei dem eingangs erwähnten Aussenkeilglied dadurch gelöst, dass die Keilrippen um einen Winkel von 360° dividiert durch einen die Zahl eins übersteigenden Faktor von zwölf im Umfangsabstand versetzt sind, dass die Flankenlinien mindestens teilweise gerade sind, am Keilfuss einen grösseren Bogenabstand als am Keilkopf haben und so nach aussen divergieren, dass der als Kontaktwinkel bezeichnete Winkel einer Flankenlinie und einer radialen Linie durch den Schnittpunkt der Flankenlinie mit dem einen gröeseren Durchmesser aufweisenden Kreisbogen derart ist,

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dass sowohl die Keilform leicht herstellbar ist als auch die Ringbeanspruohung bei einer Drehmomentsiibertragung vorzugsweise auf ein Minimum herabgesetzt wird., Hierdurch ergibt sich eine optimale Wirkung auf einem grossen Bereich von Festigkeit oder Härte dieses Gliedes für eine bestimmte Festigkeit oder Härte des Innenkeilgliedes« Die Keilausbildung ist also derartj, dass sie leicht mit üblichen Herstellungsmethoden hergestellt werden kann. Diese Aussenkeilglieder gemäss der Erfindung können mit Innenkeilgliedern zusammenwirken, die aus Materialien hergestellt sein können, die einen ver~ hältnismässig grossen Bereich in Bezug auf Festigkeit und Härte haben.

Gemäss der Erfindung ist dabei die Keilform derart, dass keine ausserordentlich hohen Kraftkomponenten auftreten, die bei Ausüben eines Drehmoments auf das Innenkeilglied das Aussenkeilglied aufzubrechen versuchen, besonders wenn das Innenkeilglied ein Befestiger, wie beispielsweise eine Mutter oder ein Bolzen, und das Ausaenkeilglied ein Steckschlüssel ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Keilform des Aussenkeilgliedes derart, dass sie mit den vor-

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handenen Keilformen, beispielsweise den üblicherweise verwendeten Sechskant- oder Zwölfpunkt-Konstruktionen, verträglich ist, wobei jedoch der hohe Wirkungsgrad aufrechterhalten wird ο

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen;

Figel eine Draufsicht auf das Befestigungsglied in Form einer die Keilform gemäss der Erfindung verwendenden Mutter,

Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht gemäss Fig.l,

Fig,3 eine Seitenansicht eines Bolzens unter Verwendung der Keilform gemäss der Erfindung,

Fig»4 eine Draufsicht auf einen Steckschlüssel₉ bei dem die Keilform gemäss der Erfindung verwendet ist,

Fig.5 einen Teilschnitt in grösserem Masstab zur Darstellung der Keilform eines Innenkeilgliedes, beispielsweise der in Fig.l und 2 dargestellten Mutter oder dea Bolaens gemäss Fig,3_y

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Fig* 6 einen Teilschnitt in grösserem Masstab zur Darstellung der Keilform eines Aussenkeilgliedes, beispielsweise eines Steckschlüssels gemäss Fig,4₉

Fig.7 einen Querschnitt zur Darstellung einer Keilhülse nach Fig.6 im Zusammenwirken mit einer Mutter gemäss Fig.l und 2,

Fig.8 einen Querschnitt zur Darstellung eines Steckschlüssels nach Fig,6 im Zusammenwirken mit einer üblichen Zwölfpunkt-mutter,

Fig,9 einen Querschnitt zur Darstellung eines Steckschlüssels nach Fig.6 im Zusammenwirken mit einer normalen Sechskantmutter.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig„l und 2 ist ein Befestiger in Form einer Keilmutter IO dargestellt, die das Innenkeilglied einer Keilverbindung darstellt, bei der eine Keilausbildung gemäss der Erfindung verwendet werden soll* Die Keilmutter 10 hat einen Mutterkörper 12, der sich axial zwischen einem Flansch 14 und einem Oberteil 16 erstreckt» Eine Gewinoe^ bohrung 18 ist in Längsrichtung entlang der Mittelachse des Mutterkörpers vorgesehen, der dauerhaft in der Bähe

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des QberteilsVdefomiert sein kann, dass sich dort eine elliptische Bohrung ergibt, wodurch die Keilmutter 10 verriegelt wird«

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Eine Reihe von gleichen Keilen, in diesem Fall zwölf gleiche Eeilrippen 20, erstrecken eich in Längsrichtung entlang dem Umfang des Mutterkörpers 12 und ragen radial nach aussen vor. Die Keilrippen 20 sind am Umfang des Mutterkörpers im gleichen Winkelabstand angeordnet und haben eine besondere Form, die weiter unten des näheren erläutert wirdο Zwischen den Kellrippen 20 iet eine Gruppe von zwölf gleichen Keilnuten 22 angeordnet, deren Form durch die Form der Keilrippen bestimmt ist.

In Fig.3 ist ein anderes Innenkeilglied in Form eines Keilbollsens 30 dargestellt, dessen Kopf 32 sich axial zwischen einem Flansch 34 und einem Oberteil 36 erstreckt. Ein Gewindeschaft 38 ragt nach unten vom Flansch aus· Der Kopf 32 hat eine Gruppe von zwölf gleichen Keilrippen 40, die sich in Längsrichtung entlang dem Kopf 32 des Keilbolzens 30 erstrecken und radial nach aussen vorstehen. Die Keilrippen 40 sind am Umfang des Bolzenkopfes in gleichem Winkelabstand angeordnet und haben eine besondere Form, die weiter unten des näheren beschrieben wird. Eine Gruppe vpn zwölf gleichen Keilnuten 42 ist zwischen den Keilrippen 40 angeordnet, deren Form durch die Form der Keilrippen bestimmt ist»

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In Fig_c4 ist ein Aussenglied einer Keilverbindung in Form eines Steckschlüssels 50 dargestellt, der einen Schlüsselkörper 52 hat» Der Schlüsselkörper hat ein Ringteil mit einer Keilhälse 56· Der Schlüsselkörper 52 hat einen sich radial vom ßingteil erstreckenden Handgriff 58, mit dessen Hilfe der Rirgjeil 54 in bekannter Weise gedreht werden kann« Die Keilhülse 56 hat eine Gruppe vpn zwölf ähnlichen Keilrippen 60, die sich in Längsrichtung entlang der Keilhülse erstrecken und radial nach innen vom Ringteil 54 des Steckschlüssels vorstehen« Die Keilrippen 60 sind am Innenumfang der Keilhülse in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet und haben jeweils eine besondere iOrm, die weiter unten des näheren beschrieben wird ο Die Keilform ist komplementär zu der Keilform der Keilmutter 10 und des Kopfes des Keilbolzens 30„ Zwischen den Keilrippen 60 ist eine Gruppe von zwölf gleichen Keilnuten 62 angeordnet, deren Form durch die Keilrippen bestimmt ist.

In i?ig.5 ist eine erfindungsgemässe Keilform eines im wesentlichen zylindrischen Innenkeilgliedes 70 einer Keilverbindung dargestellt. Das Innenkeilglied 70 erstreckt sich axial entlang einer Längsachse 72 und hat

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zwölf gleiche Keilrippen 74, die den Keilrippen 20 und 40 der Keilmutter 10 und des Keilbolzens 30 entsprechen und die am Umfang um die Längsachse 72 in gleiohem Winkelabstand voneinander angeordnet sind, so dass sich nun eine Profilform ergibt, die in der sich radial erstreckenden Papierebene senkrecht zur Längsachse 72 nachgezeichnet ist«, Zwischen den Keilrippen 74 befinden sich Keilnuten 76, die beide in gleichem Umfangsabstand um die Längsachse angeordnet sind. Die Profile erstrecken sich radial zwischen einem Kreisbogen 80 von kleinem Durchmesser N um die Längsachse 72 und einem konzentrischen Kreisbogen 82 von grosserem Durchmesser L₉ die symmetrisch zu einer radialen Symmetrielinie 84 angeordnet sind· Wenn die Anzahl der Profile zwölf beträgt, so sind die benachbarten Symmetrielinien 84 in einem Winkelabstand von 30°«

Die Ausbildung der einzelnen Keilrippen 74 und daher auch Keilnuten 76 wird im Hinblick auf die Erzeugung eines optimalen Keiidrehmomentes bestimmt, wenn das Innenkeilglied aus einem Material hergestellt ist, das innerhalb eines grossen Bereiches in Bezug auf festigkeit und Härte liegte Ferner sollte vorzugsweise die Form der Keilrippen des Innenkeilgliedes 70 derart sein, dass sie ohne weiteres

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durch übliche Herstellungsverfahren hergestellt werden kann, Ferner sollten auch die zugehörigen Ausaenglieder, wie ein Steckschlüssel, in einfacher Weise unter Verwendung von üblichen Herstellungsverfahren hergestellt werden können. Diese Bedingungen werden dadurch erfüllt^ dasB sioh die Keilrippen 74 des Innenkeilgliedes 70 etwas von einem relativ breiten Keilfuss bis zu einem schmäleren Keilkopf verengen, wobei die Keilnuten 76 durch gegenüberliegende Plankenlinien 90 und 92 gebildet sind, die sich zwischen den Kreisbögen 80 und 82 vom Nutboden 94 der Keilnuten 76 bis zur Nutöffnung 96 erstrecken. Die gegenüberliegenden Plankenlinien 90 und 92 erstrecken sich mindestens teilweise entlang der Linien 100 bzw. 102, die in der Papierebene liegen und einen Kreisbogen 104 von Winkel 106 entsprechend der Nutöffnung 96 bilden, der grosser ist als der kleinere Winkel 108 eines Kreisbogens 110 entsprechend dem Nutboden 94. Damit divergieren die gegenüberliegenden Planken 90 und 92 radial nach aussen um einen Winkel A, wobei benachbarte Plankenlinien 92 und 90 aufeinanderfolgender Nuten die Seiten der ein-" zelnen Keilrippen 74 bilden, die eine keilförmige Ausbildung im Hinblick auf den Winkel A haben, wobei sich eine radiale^nach aussen zu gerichtete Konvergenz der zusammen-

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gehörenden Flanken ergibt. Damit weichen die Keilrippen von theoretischen Keilformen insofern ab, als die Seiten der einzelnen Keilrippen 74 nicht radial geriohtet sind, sondern unter einem relativ kleinen Winkel B zur radialen Eichtung angeordnet sind. Wie deutlich aus Fig.5 hervorgeht, ist der Winkel B der Winkel» der zwischen der Linie 102 (oder 100) und einer radialen Linie gebildet wird, die durch den Schnittpunkt der Linie 102 (oder 100) mit dem Kreisbogen 82 des Kreises von gröeserem Durchmesser hindurchgeht. Dieser Winkel kann als ein Kontaktwinkel charakterisiert werden. Da der Kontaktwinkel die Verteilung der vorhandenen Kräfte bestimmt, wenn ein Drehmoment auf das Innenkeilglied 70 durch Berührung der Keilrippen 74 mit einem komplementären äusseren Glied ausgeübt wird, so ergibt sich, dass der Kontaktwinkel klein bleiben muss, um so diejenigen Kraftkomponenten auf einem Minimum herabzusetzen« die das komplementäre Aussenkeilglled durch Bildung von grossen ßingbeanspruchungen zerreissen. Der Winkel B muss jedoch so gross sein, dass das Innenkeilglied verhältnismässig leicht unter Verwendung der allgemein üblichen Herstellungsverfahren hergestellt werden kann»

In Fig.6 ist eine Keilausbildung eines im wesentlichen

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zylindrischen Aussenfceilgliedes 120 einer Keilverbindung gemäss der Erfindung dargestellt. Das Aussenkeilglied erstreckt sich axial entlang der Längsachse 122 und hat zwölf gleiche Keilrippen 124 entsprechend den Keilrippen 60 des Steckschlüssels 50, die in gleichem ümfangs- · anstand um die Längsachse 122 herum so angeordnet sind₉ dass sich eine in der Papierebene dargestellte Keilausbildung senkrecht zur Längsachse 122 ergibt» Die Keilrippen 124 haben identische Profile die Nachbildungen der KeIL-rippen 124 in der Papierebene sind und erstrecken sich radial nach innen zwischen einem um die Längsachse konzentrischen Kreisbogen 130 von grösserem Durchmesser LL : und einem konzentrischen Kreisbogen 132 von kleinerem Durchmesser NN, wobei die Keilrippen symmetrisch um eine radiale Symmetrielinie 134 sind« Keilnuten 136 liegen zwischen den Keilrippen 124« Wenn die Anzahl &er Keilrippen 124 zwölf beträgt, so sind benachbarte Symmetrie- _: linien 134 in einem Winkelabstand von 30°* ^;

Die Profile der einzelnen Keilrippen 124 sind gemäss den gleichen allgemeinen Parametern bestimmt wie die Profile und Keilnuten 76 des Innenkeilgliedes 70, wobei die Profile der einzelnen Keilrippen 124 der Ausbildung der einzelnen Keilnuten 76 entspricht. Die Keilrippen si'H'd damit von einem relativ breiten Keilfuss bis zu einem

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schmäleren Keilkopf keilförmig. Sie haben dabei einander gegenüberliegende Flankenlinien 137, 158, die sich vom inneren Keilkopf 139 bis zum äusseren Keilfuss 140 erstrecken,» Die einander gegenüberliegenden seitlichen Flankenlinien 137 und 138 erstrecken sich mindestens teilweise entlang von Linien 142 bzw. 144, die in der Papierebene liegen und einen Kreisbogen 146 eines Winkels 148 am Keilkopf 139 umfassen, der grosser ist als der kleinere Winkel 150 eines zur Längsachse konzentrischen Kreisbogens 152 ₉ der den Keilfuss 140 umfasst. Die gegenüberliegenden Flankenlinien 137 und 138 divergieren radial nach aussen unter einem Winkel C, der dem Winkel A des Innenkeilgliedes 70 entspricht, so dass die Keilrippen 124 damit eine konische Ausbildung haben. Die Keilrippen 124 weichen von der theoretischen Keilförra insofern ab, als die Seiten der einzelnen Keilrippen 124 nicht radial gerichtet sind, sondern unter einem verhältnismässig kleinen Winkel D zur radialen Richtung angeordnet sind. Wie sich deutlich aus Fig.6 ergibt, ist der Winkel D durch die Linie 144 (oder 142) und eine radiale Linie gebildet, die durch den Schnittpunkt der Linie 144 (oder 142) mit dem Bogen 130 des konzentrischen Kreises mit grösserem Durchmesser hindurchgehto Er kann als Kontaktwinkel charakterisiert werden und ist ähnlich dem Kontaktwinkel B der Keilrippen

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des Innenkeilgliedes 70. Wie oben des näheren erklärt, ist ee erwünscht, den Kontaktwinkel klein au halten, um so die Kraftkomponenten auf ein Minimum herabzusetzen₀ die übermässige Ringbeanspruchungen ergeben und die das Aussenkeilglied 120 aufzureissen versuchen, wenn das letztere mit einem komplementären Innenkeilglied 70 zusammenwirkt und ein Keildrehmoment ausgeübt wird« Der Winkel D muss jedoch so gross sein, dass das Aussenglied in einfacher Weise unter Verwendung üblicher Herstellungsverfahren hergestellt werden kanne

Wenn die Innen- und Aussenkeilglieder 70 und 120 in Keilverbindung gemäss Fig.7 gebracht werden, so passen die Keilrippen 74 des Innenkeilgliedes in die Keilnuten 136 des Aussengliedes und die Keilrippen 124 des Aussenkeilgliedes passen in die Keilnuten 76 des Innenkeilgliedes. Bei Anwenden des gewünschten Keildrehmomentes ergeben sich Beanspruchungen am Fuss der einzelnen Keilrippen 74 und 124, die die Keilrippen von den betreffenden Gliedern abzuscheren versuchen. Diese Beanspruchungen sind eine Funktion der Grosse des Drehmomentes und der Fläche der einzelnen Keilrippen quer zu diesen^ wobei sich diese Flächen in Fig.7 in Umfangsrichtung durch den seitlichen

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Abstand der Flanken der betreffenden Keilrippen ergeben. Die Scherfestigkeit der einzelnen Keilrippen 74 ist daher eine Funktion der Festigkeit des Materials, aus dem das Innenkeilglied 70 hergestellt ist, und dem nominellen seitlichen Abstand zwischen den Flanken der einzelnen Keilrippen 74» wobei dieser nominelle seitliche Abstand gleich dem nominellen seitlichen Abstand"zwischen den benachbarten seitlichen Flankenlinien 92 und 90 aufeinanderfolgender Profile ist. Der nominelle seitliche Abstand ist dabei eine Funktion des Winkele A«

In gleicher Weise ist die Scherfestigkeit der einzelnen Keilrippen 124 des Aussengliedes 120 eine Funktion der Festigkeit des Materials, aus dem das Aussenglied her» gestellt ist, und des nominellen seitlichen Abstandes zwischen den Flanken der einzelnen Keilrippen 124» wobei der nominelle seitliche Abstand gleich dem nominellen seitlichen Abstand zwischen gegenüberliegenden seitlichen Flankenlinien 137 und 138 des Profils einer Keilrippe ist» Der nominelle seitliohe Abstand ist dabei eine Funktion des Winkels C.

Es ergibt sich so, dass der oben erwähnte nominelle seitliohe Abstand sowohl beim Innen- als auch beim Aussenglied

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miteinander zusammenhängen, und zwar im Hinblick auf die Ausbildung der Profile der Keilnuten 76 des Innen-

und

gliedesyder Keilrippen 124 des Aussenkeilgliedes 120* Wenn dabei die relative !festigkeit oder Härte der für das Innen- und Aussenkeilglied gewählten Materialien in Betracht gezogen wird, ist es nun möglich _t den richtigen Winkel A und C und die richtigen Durchmesser D, L₉ ITN und LL zu wählen, um so die in allen Keilrippen 74 und 124 vorhandene Scherfestigkeit zu verteilen und zu gewährleisten, dass alle Keilrippen 74 und 124 die Scherbelastung aufnehmen, die durch das gewünschte Teildrehmoment ausgeübt .wird* Damit müsste bei einem Bruch die Abscherung an allen Keilrippen 74 und 124 auftreten. Die Winkel A und C werden dabei so gewählt, dass die Kontaktwinkel B und D und damit die entsprechenden Beanspruchungen oder die Aufreissbeanspruchung im Aussenglied ein Minimum ist, wobei vorzugsweise die inneren und äueseren Glieder leicht herzustellen sind_a

Die oben erwähnte Bedingung geht in Richtung auf das Ziel, ein gemeinsames Versagen sowohl der Innen- als auch der Aussenglieder bei einer Vielzahl von Materialien in einem Bereich von festigkeit und Härten zu erreichen und nioht

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etwa nur bei den Keilrippen lediglich eines einzigen Gliedes. Dies ergibt sich dadurch, dass die Scherkräfte über eine maximale Fläche verteilt werden, die den Keilrippen beider Glieder entspricht, wodurch die Scherfestigkeit des gesamten Keilsystems erhöht wird» I¹Ur irgendeinen Materiälbereich im Zusammenhang mit dem Innerkeilglied werden die obigen Parameter so gewählt, dass bei der Anwendung eines maximalen vorbestimmten Keildrehmomentes ein Innenkeilglied aus dem weichsten Material gerade die Tendenz hat, am Keilfuss der Keilrippen abzuscheren, während ein Innenkeilglied mit dem kräftigsten Material gerade die Tendenz ergibt, am Keilfuss der Keilrippen des Aussengliedes ein Abscheren zu bewirken. Diese beiden Bedingungen

ergeben die ausseren Konstruktionsgrenzen und die schlimmein , steri Fälle der Drehmomenteinwirkung, da/Versagen lediglich durch das Abscheren der Keilrippen eines einzigen Gliedes auftritt. Für alle anderen Bedingungen zwischen diesen Grenzen ergibt ein Bruch ein Versagen der inneren und äusseren Glieder gemeinsam, da infolge der keilförmigen Ausbildung der Keilrippen 74 und 124 die für das Abscheren in Betracht kommenden Flächen gegenüber dem Keilfuss der Keilrippen versetzt sind und eine Absoherung an allen Keilrippen 74 und 124 eintritt. Damit kann also ein maximales Keildrehmoment aufgenommen werden, bevor ein

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Versagen eintritt»

Ein kleiner Radius 160 ist vorzugsweise am Pubs aller Keilrippen in beiden Gliedern vorgesehen (s.Fig.5 und 6), um so scharfe Ecken zu vermeiden, wodurch die Beanspruchung auf eine unerwünschte Höhe am Fuss der Keilrippen ansteigen könnte„

Bei Befestigern und Schlüsseln von im wesentlichen normaler Grosse wurde festgestellt, dass die Winkel A und C vorzugsweise von der Grössenordnung von ungefähr 35° bis ungefähr 55° für einen bevorzugten nominellen Winkel von ungefähr 45° sein sollen,,

Die folgende Tabelle erläutert die Wahl der nominellen Dimensionen für Beispiele einer günstigen Keilausbildung gemäss Fig.5, wenn die Erfindung auf Mustern oder Bolzen normaler Grosse angewandt wird, die aus einem legierten Stahl mit einer Roekwell-C-Härte zwischen 30 und 58 hergestellt sind und bei denen der nominelle Winkel A 45° und der nominelle Winkel B ungefähr 13 bis 15°ist_o

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Beispiel	7.80	6.58
" 1	" 9.65	8.23
2	11.45	9.88
3	13.46	11.45
4	15.36	13.23
Ul	17.19	14.85
6	19.10	16.53
7	22.86	19.83 .
8

Die folgende Tabelle erläutert die Wahl der nominellen Abmessungen für günstige AusfOhrungsbeispiele der Keilauebildung gemäß Pig. 6, wenn sie als Keilhülse im Zusammenhang mit KeiUnuttern oder -bolzen der obigen Tabelle verwendet wird, wobei die Keilhülsen aus legiertem Stahl mit einer Rockwell-C-Härte ', von 50 hergestellt sind, der nominelle Winkel C 45° und der nominelJtre Winkel*D ungefähr 14 bis 15° ist.

Beispiel	L in mm	I» in mm
1	8.00	6.65
2	'9.85	8.31
3	11 75	9.96
4	13.66	11.63
Ul	15.56	13.31
6	17.39	14.93
7	19.30	16.61
8	23.06	19.91

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Die zwölf Keile aufweisende Keilausbildung des Außenkeilglledes 120 ergibt eine Konstruktion» die im besonderen günstig zur Verwendung mit einem Zwölf punkt-Innenkellglied, beispielsweise einer Zwölfpunktmutter 200 genäß Pig. 8, oder mit einem normalen Sechskant-Innenkeilglied, wie beispielsweise einer Sechskantmutter 201 nach Fig. 9, ist. Zu diesem Zweck haben die einzelnen Keilrippen 124 Hilfsseitenlinien 202 (siehe Pig. 6), ,die symmetrisch zur Symmetrielinie 134 sind und entlang von Linien 204 und 206 liegen» die radial nach außen um einen Winkel E divergieren. Durch die Wahl des richtigen Winkels E ergeben die seitlichen Hilfslinien Eilfsseitenflächen für das Zusammenwirken mit der Zwölfpunktmutter 200, und zwar entlang von begrenzten Bereichen, jedoch an besonders erwünschten Stellen innerhalb der Täler der zwölf Funkte. Die durch die Hilfeseitenlinien gebildeten HilfeSeitenflächen an benachbarten Paaren von Keilrippen 124' berühren ferner die Flächen einer normalen Sechskantmutter 201, so daß sich auch dort eine wirksame Kraftübertra*». gung ergibt. Der Winkel E ist wesentlich größer als der Winkel 0 und ist so gewählt, daß er der neigung der Seitenflächen der Sechskantmutter und der Zwölfpunktmutter angepaßt ist. Eine bevorzugte nominelle Größe für den Winkel E 1st ungefähr 150°.

Die folgende !Tabelle zeigt die Verträglichkeit der Kellausbildung gemäß der obigen Tabelle mit den üblichen Sechskant- und tFwölfpunkt-Muttern und -bolzen bei einer nominalen Breite W zwischen entgegengesetzten Flächen.

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A 35 726 h h-24 9.5.1967	Beispiel	- 22 -	W in nun
	1	6.35
	2	7.92
	3	9.52
	4	11.12
	5	12.70
	6	14.27
	7	15.87
	8	19.05

Zwar zeigen die oben erwähnten, bevorzugten Ausführungefonaen gemäß der Erfindung Innen- und Außenkeilglieder mit zwölf Keilrippen, doch kann die Zahl der Keilrippen an beiden Gliedern auch herabgesetzt werden, ohne daß dadurch das günstige Zusammenwirken der inneren und äußeren Glieder oder das günstige Zusammenwirken einer Keilhülse mit einer Natter und einem Bolzen von Sechskant- oder Zwölfpunkt-Ausbildung herabgesetzt wird. Die Keilrippen sind dabei derart orientiert, daß frenachbarte Symnetrielinien 84 oder 134 winkelmäßig gegeneinander um einen Winkel versetzt sind, der gleich 360° dividiert durch einen die Zahl eins übersteigenden faktor von 12 ist, beispielsweise einen Faktor zwei, drei, vier, sechs und zwölf. Damit können benachbarte Symmetrielinien 84 gegeneinander um Winkel von 30°, 60°, 90°, 120° oder 180° versetzt sein, und für benachbarte Symmetrielinien 134 gilt das gleiche. Die Zwölfkeil-Auebildung wird jedoch bevorzugt, da diese Ausbildung eine nie-

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drigere spezifische Flächenbeanspruchung an den Flanken der Seilrippen in Tergleich zu einer kleineren Anzahl von Keil* rippen ergibt.

Keilhülsen, die eine Keilform geaäß der Erfindung verwenden, sind damit sowohl mit den üblichen Sechekant-Konstruktionen als auch den nunmehr viel verwendeten Zwölfpunkt-Konstruktiönen verträglich. Venn eine solche Verträglichkeit nicht erforderlich ist, sind die Hilfsseitenfläohen natürlich nicht notwendig, und die Keilrippen der Keilhülse wurden dann die Ausbildung gemäß Fig. 4 haben.

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Claims

- - 1575Λ19 A 35 726 h - 24 - 27.4.1967 Patentansprüche

1. Mit einem Innenglied zusammenwirkendes Außenkeilglied, beispielsweise Keilhülse mit einer Vielzahl von sich axial erstreckenden, im gleichen Winkelabstand angeordneten, gleichen Keilrippen, die jeweils symmetrisch zu einer radialen Symmetrielinie sind, radial zwischen einem kleineren, inneren, konzentrischen Kreisbogen und einem größeren, äußeren Kreisbogen angeordnet sind und gegenüberliegende Flanken haben, die sich zwischen den beiden Kreisbogen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilrippen (124) um einen Winkel von 360° dividiert durnh einen die Zahl eins übersteigenden Paktor von zwölf im Umfangsabstand versetzt sind, daß die Flankenlinien (137, 138) mindestens teilweise

gerade sind, am Keilfuß (140) einen größeren Bogenabstand als am Keilkopf (139) haben und so nach außen divergieren, daß der als KontaÖv/inkel bezeichnete Winkel einer Flankenlinie (137, 138) und einer radialen Linie durch den Schnittpunkt der Flankenlinie (137, 138) mit dem einen größeren Durchmesser aufweisenden Kreisbogen (146) derart ist, daß sowohl die Keilform leicht herstellbar ist als auch die Ringbeanspruchung bei einer Drehmomentsübertragung vorzugsweise auf ein Mininum herabgesetzt wird.

2. Außenkeilglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (137, 138) der Keilrippen C124) unter einem Winkel von mehr als 35° _s jedoch weniger als 55° divergieren.

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3. Außenkeilglied nach Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Keilrippen (124) zwölf ist.

4. Außenkeilglied nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Keilrippen unter einem Winkel von ungefähr 45° divergieren.

5. Außenkeilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktvdnkel (D) ungefähr 13 - 15° ist,

6. Außenkeilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilrippen (124) am Übergang.

von den flanken zum Keilkopf je eine Hilfsseitenfläche (202₉ haben, die symmetrisch zur Symmetrielinie (134) der Keilrippen (124) sind und miteinander einen Winkel bilden, der erheblich größer als 55° 1st.

7. AußenkeÜgiied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- , durch gekennzeichnet, daß der Winkel der Hilfeseitenflächen ungefähr 150° ist.

8. Außenkeilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenkeilglied (70) Keilrippen (74) und Kellnuten hat, die komplementär zu den Keilnuten und Keilrippen (124) des Außenkeilglledes (120) sind.

9* Außenkeilglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nominellen seitlichen Abstände benachbarter und gegenüberliegender Flanken (137, 138} 90, 92) der Keilrippen beider Keilglieder (120, 70) so gewählt sind, daß die Scherfestigkeit auf beide Kellglieder (120, 70) in vorbestimmter Weise verteilt ist.

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ORIGINAL IMSPECTED

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10. Außenkeilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenkeilglied ein Steckschlüssel (50) ist.

11. Außenkeilglied nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenkeilglied eine Keilmutter (10) ist, an deren Umfang die Seilrippen (20) angeordnet sind.

12. Außenkeilglied nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenkeilglied ein Keilbolzen (30) ist, an dessen umfang die Keilrippen (40) angeordnet sind.

13· Außenkeilglied nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenkeilglied (120) mit einem Innenkeilglied (201) zusammenwirkt, das Sechskantflächen hat.

14· Außenkeilglied nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenkeilglied (120) mit einem Innenkeilglied (200) zusammenwirkt, das einen Zwölfpunktumfang hat.

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