DE1963212U - Anordnung zur kraftschluessigen verbindung von nabe und welle. - Google Patents

Description

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Bundesbahn-Zentralamt ' ^{u J J} · U* J. ö f

Minden (Westf)

Anordnung zur kraftschlüssigen Verbindung von Habe und Welle

Vorliegende !feuerung bezweckt das Herstellen einer einfachen, kraftschlüssigen, zur Übertragung von Drehmomenten ohne Keil oder leder oder anderen Verbindungselementen geeigneten Verbindung von Nabe und Welle,

5 Die zur Zeit bekannten Herstellungsverfahren oder konstruktiven Ausbildungen solcher Verbindungen und ihre Nachteile sind im folgenden vorzugsweise anhand des Beispiels der Verbindung von Nabe und Achswelle bei Schienenfahrzeugradsätzen beschrieben und zwar deshalb, weil gerade diese besonders instruktiv Kräftebeanspruchungen der mannigfaltigsten Art, u.a. auch ausgeprägte Drücke, aufzeigen» Auch die darauffolgende Beschreibung der Wirkungsweise und Technologie des Erfindungs— gegenstandes ist aus dem gleichen Grunde auf Radsätze abgestellt* Es sei aber vorausgeschickt, daß neuerungsgemäße Verbindungen von Nabe und Welle allgemein im Maschinenbau mit Vorteil angewendet werden können, insbesondere auch dort, wo weniger komplizierte Beanspruchungen als bei Radsätzen die Konstruktion und- damit Herstellung dieser Verbindungen verein— fachen. Am Schluß der Beschreibung sind deshalb einige An— Wendungsbeispiele herausgegriffen*

Das bisher meistgebräuchliche Verfahren des Aufpressens des Hadkörpers auf die Achswelle bei Schienenfahrzeugen, die sogenannte Längspresspassung, genügt zwar — wegen der infolge der verwendeten Übermaße in der Paßfuge auftretenden Reibung — ein. axiales Verschieben der Nabe auf der Welle zu verhindern, was z*B. für ungebremste oder mit Klötzen gebremste Laufrad-

!'.^•/jfjlsi PI6S.6 Unlerigye (össchreiouno vfw jcnuuanspr} ist üis luieizi «n^eciiiin^, ·>.« a-«i-:oI rotv <taf N fos-.iimg ^ar ursprünglich eingerslehten UnMogen ob. Oi· f«ehilioh« Sedeutung <far Abweichung Ist nieihf Q£prüft< Die uisBHinglich eingereichten Untertanen befinden sit# in den Afntsokton. SIa konner» JedfefzeJt ehr.s Nswhval* —· üiVics rsiähtiichcn Interesses gebührenfrei eingesehen wsrdfcß. Auf Antrag wercten hiervon aueti FctekCjitan ader Pik*- ?.'J den öblic-hon Preisen ooHafari Oeutsehes Patenram!,

sätze ausreicht. Soll gedoch die Verbindung auch kraftschlüssig, d_#h» zur Übertragung von Drehmomenten bzw« tangentialen Schubkräften z.B» bei Treibradsätzen geeignet sein, müssen, wegen der durch die Längspresspassung in nicht genügender Größe erzielbaren Reibungskräfte, zusätzlich Keile verwendet werden.

Bei Laufradsätzen ist die Längspresspassung nach dem erstmaligen Aufpressen haltbar. Wird die Verbindung jedoch gelöst, was aus betrieblichen oder vorgeschriebenen G-ründen geschehen kann, und der gleiche Radkörper auf die vifelle zum zweitenmal aufgepreßt, zeigt der erfahrungsgemäß nunmehr erforderliche geringere Aufpreßdruck, daß die Reibung in der Paßfuge nicht mehr ihren ursprünglichen Wert erreicht hat« Diese unerwünschte Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß, infolge der zum Erzielen der notwendigen Reibung erforderlichen Übermaße und die durch sie hervorgerufenen starken Spannungen, die Sitzfläche der Nabenbohrung eine dauernde Deformation in Form einer Durchmesserzunähme bzw Übermaßabnahme erlitten hat. Bei weiteren Ab- und Aufpressen verringern sich zwar diese Differenzen, es vergrößern sich aber die schon nach dem ersten Abpressen aufgetretenen Beschädigungen der Sitzflächen von Nabe und 'Welle wie z.B. Riefen oder Ausbrüche derart, daß ein kostspieliges Nacharbeiten von Nabenbohrung und Wellensitz bzw ein Austausch des Eadkörpers oder der Welle notwendig wird,

Bei Ireibrädern werden die gleichen, durch die Längspresspassung hervorgerufenen nachteiligen Verhältnisse durch die hier erforderliche Verwendung von Keilen noch bedeutend verschlech-

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tert, weil die Keilnuten Anlaß zu Kerbrissen geben« Treibräder werden deshalb zu Kontrollzwecken öfter abgepreßt als Laufräder, was zum verstärkten Auftreten vorstehend beschriebener Mangel Anlaß gibt. Außerdem werden durch die Keile die Nabenbohrungen oval verzogen, so daß die Haben nur mit dem dem Keil gegenüberliegenden Teil der Sitzfläche der Welle satt aufliegen, was zu besonders starken Beanspruchungen dieses Teiles der Auflagefläche führt, die sich infolge der zusätzlichen Einwirkung von Seitenkräften auf den Radkörper, u.a. in balligen Verformungen des Wellensitzes äußern* lan hat deshalb die Keile durch Federn ersetzt, damit aber nicht die Nachteile der auch hier erforderlichen Nuten beseitigen können.

Die Anwendung der sogenannten Querpresspassung ohne Keil bedeutete daher einen gewissen !Fortschritt in der !fertigung von Treibradsätzen. Die Querpresspassung kann als sog» Schrumpfpassung sowohl zum lügen als auch zum Lösen der Verbindung mittels . Erwärmen der labe verwendet werden. Das Lösen kann jedoch auch durch Deh^nen der Habe mittels Drucköl erfolgen» Diese Verfahren vermeiden die Nachteile des Auf- und Abpressens und gestatten u.U. - wegen der Möglichkeit größere Übermaße anzuwenden und infolgedessen stärkere Heibung in der Paßfuge zu erzielen - einen Verzicht auf den Keil bzw. die feder.

Mangelhaft bei diesem Verfahren ist aber, daß der am ungünstigsten beanspruchte Teil der Achswelle, der Habensitz, durch die infolge der größeren Übermaße ebenso größer gewordenen Schrumpfspannungen der labe, noch stärker als bei der Längspresspassung beansprucht wird, wobei die Spannungen in der labe sogar das

hochstzulässige Maß überschreiten können. Dadurch aber vergrößert sich beträchtlich die Möglichkeit der Bildung von versteckten Anrissen und Anbrüchen in labe und Welle, die leicht zu schweren Betriebsunfällen führen können*

Hm mit einfachen Mitteln die Beibung in der Paßfuge noch weiter erhöhen zu können und die infolge des Auf- und Abpressens entstehenden Beschädigungen der Sitzfläche möglichst gering zu halten wurde vorgeschlagen, kegelige Sitzflächen von geringer Ueigung zu verwenden· Yorteilhaft bei dieser Verbindung ist, daß die zu ihrer Herstellung bzw« zum Lösen benötigten Presswege sehr kurz sind und daß infolge der Keilwirkung des Kegels bei nicht sehr hohen Aufpreßdrücken schon hohe Fugenpressungen und demzufolge eine starke Beibung erzielt wird» Nachteilig bei diesen Kegelsitzen ist jedoch, daß hier die Spurweite nicht wie bei zylindrischen Sitzen durch einfaches Verschieben des Radkörper s auf der Achswelle korrigiert werden kann und daß, — falls nicht besondere, z.T. kostspielige und komplizierte Sicherungen vorgesehen sind — die geringste axiale Verschiebung der Nabe auf dem kegeligen Wellensitz ein fast plötzliches Lösen der ganzen Verbindung zur folge hat.

Alle weiteren, bekanntgewordenen Vorschläge für kraftschlüssige, keillose Verbindungen von labe und Welle, u. zw. nicht nur bei Kadsätzen, beruhen insgesamt darauf mit mehr oder weniger komplizierten, störanfälligen und deswegen kostspieli— gen konstruktiven. Mitteln die l?ugenpressung und damit die Beibung zu erhöhen« Aus diesem Grunde haben sie in der Praxis keine Bedeutung erlangt und weil sie zum Heuerungsgegenstand nicht in unmittelbarer Beziehung stehen, kann hier ihr Anführen und ihre nähere Beschreibung unterbleiben«

Zusammenfassend kann also der grundsätzliche Nachteil aller bisher gebräuchlichen Verbindungen des ßadkörpers mit der Achswelle darin erblickt werden, daß bei diesen Verbindungen, den in der Paßfuge wirkenden axialen Verschiebe- bzvir« tangentialen Verdrehkräften nur die infolge der Pressung in der j?uge erzeugte Reibung entgegengesetzt wird, wobei zum Erreichen der erforderlichen Eeibung, im Material der Habe mittels großer Übermaße bzw. durch Keile sehr starke Dauerspannungen erzeugt werden»

Der Vollständigkeit wegen sei noch ein Verfahren erwähnt, bei welchem das Erhöhen des Reibungskoeffizienten zwischen den metallischen Sitzflächen mittels eines rauhen Mediums das ilnwen-.den geringerer Übermaße gestattet. Es wird so durchgeführt, daß in die Paßfuge eingebrachtes Öl oder Fett durch Einwirkung von Wärme verkokt wird. Die in der Fuge verbleibende Schlacke erhöht die Eeibung. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in den zum Verkoken notwendigen hohen !Temperaturen, bei denen eine Änderung des Gefüges der zu verbindenden Seile kaum zu vermeiden ist und in der Beschädigung der Sitzflächen bei dem nur mit Gewalt möglichen Lösen der zusammenbackenden Seile*

Aufgabe vorliegender Neuerung ist, die, den Verschiebe- bzw. Verdrehkräften in der Paßfuge entgegenwirkenden Eeibungskräfte, teilweise oder ganz durch solche, in ihrer Wirkung gleiche Kräfte zu ersetzen, welche nicht durch ungünstige oder gefahr¹ liehe Spannungen im Nabenmaterial oder durch reibungserhöhende Mittel in der Paßfuge hervorgerufen Y/erden#

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe so gelöst, daß das kraftschlüssige "übertragen der in der Paßfuge auftretenden Schiebeoder Verdrehkräfte bzw, ihrer Resultierenden nicht ausschließ-

lieh durch die in der Paßfuge infolge Aufeinanderpressen, der metallischen Sitzflächen erzeugte Reibung erfolgt, sondern teilweise oder ganz von der Scherfestigkeit eines in der Paßfuge so angeordneten, geeigneten Mediums, z.B. Klebstoffes übernommen wird, daß infolge dieser Anordnung seine Scherfestigkeit zwecks Übertragung dieser Kräfte optimal zur Wirkung kommt*

Nachstehend sind Verbindungen zwischen Nabe und Achswelle gemäß dem Neuerungsgedanken anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert»

TJm die grundsätzliche ifirkungsweise dieser Verbindung an einem einfachen Pail zu erklären, ist zunächst ihre konstruktive Ausführung und Herstellung bei einem nur auf axialen (Schub- und Druckbelastung beanspruchten Laufradsatz beschrieben.

.15 Die Abb. 1 veranschaulicht eine Lauf achswelle 1 mit Außenschenkel 2. In den ÜTabensitz 3 der Welle ist eine sehr seichte, muldenförmige Umfangsnut 4 eingearbeitet, deren ^uerprofil in der Abb» 2 vergrößert dargestellt ist, die Übergänge vom zylindrischen labensitz zum Hutengrund sind möglichst flach gehalten um Kerbwirkungen auszuschließen» Zwecks Erzielen der erforderlichen axialen Schubfestigkeit der "Verbindung - die Richtung der axialen Schubkraft S_a ist durch den Pfeil in Abb· 1 und 2 angedeutet - können auch mehrere Umfangsnuten in der zur Aufnahme der Kräfte erforderlichen Anzahl in den Wellensitz eingearbeitet werden· lachdem die Nut bzw die Nuten mit Klebstoff ausgefüllt worden sind, wird bei Verwendung

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von ζ «Β» warmhärtendem Klebstoff. die-Habe zweckmäßigerweise wie bekannt aufgeschrumpft.

Die Wirkungsweise der Verbindung ist nun folgende: Die in der Fuge durch die statische Belastung (Pahrzeuggewicht) auftretenden reinen Druckkräfte werden von den hierzu vorzugsweise geeigneten, zwischen den Hüten befindlichen Berührungsflächen Eisen-Eisen bzw· Eisen-Metall aufgenommen, wogegen die Aufnahme der Verschiebekräfte überwiegend oder ganz durch die Scherfestigkeit des Klebstoffes erfolgt» Durch eine derart aufgeteilte Anordnung des Klebstoffes wird erst die einwandfreie Übertragung von Drehmomenten möglich, was mit einer über die ganze IPugenfläche aufgetragenen Klebstoffschicht nicht zu erzielen wäre, weil diese wegen der geringen Druckfestigkeit des Klebstoffes von den kombinierten Druck- und Schubkräften binnen kürzester Zeit völlig zerstört würde» ffür die, beispielsweise bei 'Kiemenscheiben infolge der dynamischen Belastung (Hiemensparmung) entstehenden Druckkräfte gilt Vorstehendes sinngemäß.

Die Huttiefe t und die Hutbreite b richten sich nach den Eigenschaften des zum Ausfüllen der Hut verwendeten Klebstoffes und sind so bemessen, daß die durch sie begrenzte Klebschicht, den mittels der Nabe an ihr angreifenden Schubkräften (=Scherkräften) ein Maximum an Scherfestigkeit entgegensetzen kann*

Es ist bekannt, daß z«B. ein auf Polyvinilacetatbasis aufgebauter, metall- bzw» eisenverbindender Klebstoff bei zweckmäßigen Abmessungen der Klebschicht eine Scherfestigkeit von ca 2 kg/mm hat. Ein anderer in die Gruppe der Epoxyharze gehörender Klebstoff, z.B_# das Polyaryläthylenoxyd, bekannt unter

der Handelsbezeichnung "Araldit", erreicht "bei richtiger Bemessung der Klebschicht sogar eine Scherfestigkeit von 4 bis 5 kg/mm . Diese sehr günstigen Festigkeitswerte werden Jedoch, wie Versuche mit letztgenanntem Klebstoff gezeigt haben - nur bei einer Klebschichtbreite («Nutbreite) b von ungefähr 3 mm und Klebschichtdicke (=Nuttiefe) t von ca 0,1 und weniger, jedoch bis höchstens 0,2 mm erreicht. Demzufolge sind die größten Scherfestigkeitswerte der Klebschichten dann erreichbar, wenn diese von schmalen und dünnen Klebstoffstreifen gebildet werden, die ihrer Länge nach senkrecht zur Richtung der auf sie einwirkenden Schubkräfte stehen. Bei anderen Klebstoffen ergeben sich für die Breite und Dicke der Klebstoffstreifen andere Abmessungen, die jedoch den vorstehend angeführten größenmäßig ähnlich sind*

Wie aus Vorstehendem hervorgeht, ist es, auch bei evtl* lichtbeanspruchen der Verbindung durch starke Druckkräfte z.B. bei kleineren Schwungrädern, dennoch zweckmäßig und sogar erforderlich den Klebstoff in, in der Paßfuge geeignet angeordnete und bemessene Nuten oder Vertiefungen von anderer Flächenform einzubringen, wenn eine einiirandfreie übertragung eines bloßen Drehmomentes gewährleistet sein soll» Es ist dies mit den unterschiedlichen Elastizitätseigenschaften des Klebstoffes einerseits und des Eisens bzw· Metalls andererseits, sowie mit der Empfindlichkeit der Klebstoffschicht gegen durch Zerrung hervorgerufene Einrisse zu begründen. Derartige Eisse führen - falls die Klebschicht unter Spannung bleibt - erfahrungsgemäß zu einer fast plötzlichen Zerstörung der ganzen Schicht* Naturgemäß unterliegt der zur Herstellung der Verbindung zu verwendende Klebstoff während des Aushärtens auch einem gewissen Schwund, der aber bei den hier in Betracht kommenden

Klebstoffen nicht berücksichtigt werden muß» Er bewegt sich in der Größenordnung von 0,05 bis 0,25 % &er Abmessungen des Klebstreifens. Bei einem angenommenen Habensitzdurchmesser von 180 mm ?/ürde die Länge eines Umfangsnuten-Klebstoff-Streifens ca 565 mm betragen. Bei einem mittleren Schwand von 0,15 % wäre also die Verkürzung der Streifenlänge 0,0015 x 565 = 0,85 mm.. Diese geringfügige Verkürzung der Länge wird aber von der Elastizität des Klebstoffes ohne weiteres kompensiert» In der Breite von 3 μ schwindet der !klebstoff streifen - vorstehendes mittleres Schwundmaß von 0,15 % wiederum vorausgesetzt - um 0,004-5 mm d.i. 4,5/£ > also einen Betrag der ebenfalls aus Gründen der Klebstoffelastizität vernachlässigt werden kann* Unter der gleichen Toraussetzung nimmt die Dicke eines 0,1 mm dicken Klebstoffstreifens nur um 0,00015 mm d.i» 0,15/it ab. Dieser äußerst geringe absolute Dickenschwund kann mit Sicherheit vernachlässigt werden. Weil aber die festigkeit und Haltbarkeit einer Klebverbindung vom einwandfreien und vollständigen Haften des Klebstoffes auf der ganzen KletSCläche, sowie von der inneren Kontinuität der Klebstoffschicht abhängt, - d.h. daß die vollkommene Berührung des Klebstoffes mit den durch ihn zu verbindenden .Flächen an keiner Stelle auch nur im geringsten Ausmaß, wegen der sonst sehr schnell erfolgenden Zerstörung der ganzen Schicht, unterbrochen sein, und aus diesem Grunde die Schicht auch keine inneren Unterbrechungen aufweisen darf - kann eine zusätzliche Sicherheit für den Ausgleich dieses DickenschTrandes dadurch erzielt werden, daß die labe unter einer solchen Spannung auf den Wellensitz aufgebracht wird, daß durch das elastische Verhalten des Eadsatzwerkstoffes dieser Dickenschwund der Klebstoffschicht zusätzlich kompensiert oder sogar überkom-

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pensiert, &»h* daß die Klebstoff schicht von den, infolge des Schwindens in ihrer Dickenrichtung herrschenden Zugkräften entlastet, bzw# sogar unter mäßigen zusätzlichen Druck gesetzt wird* Ein bestimmter Druck wirkt sich erfahrungsgemäß u#a. günstig auf die durch seine molekulare Struktur bedingte Scherfestigkeit des Klebstoffes aus. Vorstehendes gilt sinngemäß, wenn, auch in geringerem Maße, für den Längen- bzw, Breitenschwund der Klebstoffstreifen# Die Scherfestigkeit der Klebschicht wird dabei in ihrer Wirkung durch die, zwischen den direkten, metallischen Berührungsflächen des Naben- und Wellenmaterials infolge des Druckes entstandene Reibung in vorteilhafter Heise zusätzlich unterstützt.

Man kann demzufolge für die Klebepassung, Ytrenn es geboten erscheint, statt eines spannungslosen Schiebesitzes z.B. einen, eine mehr oder weniger starke Pressung hervorrufenden Fest- bzw* Haftsitz anY/enden, bei welchem jedoch die in der Habe und Welle auftretenden Spannungen niemals, auch nur annähernd, die Höhe der für die bisher üblichen Preßsitze zwar notwendigen aber sehr nachteiligen Spannungen erreichen·

Anhand der Abb# 3 und 4 sei nun die Wirkungsweise einer Klebverbindung bei Treibradachsen beschrieben.

Abbildung 3 stellt eine Treibachswelle 5 mit Innenschenkel 6 dar» In den ÜTabensitz 7 sind, je nach Größe des übertragenden Drehmomentes, eine oder mehrere Längsnuten 8 auf den Umfang verteilt eingearbeitet. Die Abbildung 4 zeigt den muersclmitt der.Längsnuten 8 übertrieben dargestellt. Die je nach dem Drehsinn gerichtete tangentiale Schubkraft S₊. ist durch

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die Pfeile angedeutet, fie bereits eingangs begründet wurde, müssen die Elebstoffstreifen bzw. Hüten mit ihrer Längsrichtung senkrecht zur Sichtung der auf sie einwirkenden Schubkräfte stehen. Hier wird dieser Bedingung durch achsenparallel gerichtete Anordnung der Längsnuten 8 entsprochen. Zur Aufnahme axialer Schubkräfte, die während des Betriebes ebenfalls auf die Treibachssitze einwirken, können wiederum, wie bei den Laufachsen, eine oder mehrere Umfangsmrben 4- im Habensitz 7 vorgesehen werden. Die kombinierte Wirkungsweise der Längs- und Umfangsnuten 8 und 4 bei Treibradsätzen ergibt sich aus dem bereits bei der TJmfangsnut von Laufradsätzen Gesagten. Sinngemäß kann auch hier das bereits dort über den Vorteil der zusätzlichen Verwendung von Fest- oder Haftsitzen Bemerkte angewendet werden»

Eine weitere Möglichkeit, die Wirkung der Umfangs- und Längsnuten zu kombinieren, besteht darin, die Hüten längs einer Schraubenlinie 9 auf dem Habensitz 7 so anzuordnen, wie die Abb# 5 zeigt« Ein Teil der genuteten Habensitzfläche nach Abb» 5 ist in Abb. 6 abgewickelt gezeichnet. Hier erscheinen die unter dem Winkel CK zu Erzeugenden des Zylindermantels geneigten Schrau- !0 bennuten 9 als Gerade♦ Die Größe des finkeis Οζ richtet sich nach dem Verhältnis der tangentialen zu den axialen Schubkräften»

Die Abbildungen 7» 8 "und 9 zeigen in Abwicklung weitere Ausführungsmöglichkeiten für die Anordnung von Schraubennuten, !5 Die Abbildung 7 stellt unter dem gleichen Winkel Οζ geneigte Doppelschraubennuten 9 und Abbildung 8 Doppelschraubennuten 9 in Verbindung mit Umfangsnuten 4 dar. Diese Anordnung ist, wie später ausgeführt wird, für ein Verfahren zur Herstellung der

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Verbindungen von Bedeutung» Abbildung 9 zeigt, daß es aucli möglich ist, die auf der Außenseite A des Nabensitzes beginnenden Schraubennuten unter dem Winkel CX zu neigen, während die auf der Innenseite I beginnenden Schraubennuten unter einem anderen ifinkel J6 geneigt sind. Die Verschiedenheit der Winkel o< und ρ hat den Vorteil, daß die Schräge der Hüten bei ihrer richtigen Dimensionierung, dem während des Betriebes zwischen u#U„ weit auseinanderliegenden - Extremwerten variablen Verhältnis der Axial- und Tangentialkräfte weitgehend angepaßt γ/erden kann» Auch müssen bei gleicher Teilung der Nuten auf den Seiten A und I die Nutenanfänge einander nicht gegenüberliegen, sondern können gegeneinander versetzt oder die Teilungen t auf beiden Seiten ungleich sein Ct^ £ ^j)* Mittels vorstehender Maßnahmen wird erreicht, daß die Schnittflächen der Doppel« Schraubennuten (ähnlich wie beim Doppelhieb einer Peile) in Richtung der Schubkräfte nicht in einer Linie liegen, was insbesondere für das nachstehend erläuterte Mitübertragen der tan— gentialen Kräfte durch die Schnittflächen der Nuten von Vorteil ist»

Werden, falls erforderlich, Doppelschraubennuten in größerer Anzahl angeordnet, so können auch ihre Schnittflächen, wegen ihrer jetzt ebenfalls größeren Anzahl, für das Übertragen besonders der tangentialen Schubkräfte mitherangezogen werden» Dabei ist aber folgendes zu beachten: Weil die Klebstoffschichtbreite in Richtung der Schubkräfte das optimale Maß nicht überschreiten soll, jedoch bei beispielsweise quadratischen Schnittflächen der Nuten, die Schichtbreite der in Richtung der tangentialen Schubkräfte liegenden Diagonalenlänge dieser Quadrate entsprechen würde, wären in diesem Fall die

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lutenbreiten zwecks Reduktion der Magonalenlänge auf das optimale Maß etwas geringer zu wählen, nämlich nur um das ca 1 fache ihrer ursprünglichen Breite» Bei rhombischen oder pa-

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rallelogrammförmigen Schnittflächen ist sinngemäß zu verfahren.

Die Hüten können auch in nur halber Tiefe sowohl in der Wellenals auch in der Nabensitzfläche so angeordnet werden, daß sie sich nach dem Fügen decken* Diese Anordnung wird jedoch zweckmäßigerweise nur bei Umfangs- undroder Tangentialnuten angewendet*

Das Fügen der Verbindung erfolgt, wie schon eingangs erwähnt, in bekannter Weise durch Pressen oder Schrumpfen, Bei vorliegenden Verbindungen kann allerdings wegen der fehlenden bzw. nur sehr geringen Übermaße von Pressen nicht mehr gesprochen werden. Ss kommt nurmehr ein Aufschieben bzw» leichtes Aufdrücken infrage*

Als Klebmittel für die Verbindung finden geeignete kalt- oder warmhärtende Klebstoffe Verwendung. Die ersten sind flüssig, letztere können sowohl flüssig als auch fest sein, z.B. in Form von Pulver, Folien oder Fäden»

Das Einbringen des Klebstoffes in die Nuten kann vor oder nach dem Fügen der Verbindung erfolgen. Wann dies geschieht, hängt vom Aggregatzustand und der Art des Klebstoffes ab. Nachstehend sind von den verschiedenen Möglichkeiten einige Beispiele herausgegriffen und beschrieben*

1.) Kalthärtender Klebstoff wird vor dem Fügen in geeigneter Weise, z.B. durch Streichen, Sprühen usw« in die Nuten eingebracht, dann die Verbindung durch Aufschieben oder -drücken gefügt und aushärten gelassen.

2.) Warmhärtender pulverförmiger Klebstoff wird vor dem Pügen in geeigneter Weise in die Nuten der vorher erwärmten Sitzflächen eingebracht und die Verbindung mittels Schrumpfen hergestellt. Analog verfährt man mit in Streifen geschnittenen Klebstoffolien oder fadenförmigem Klebstoff«

3.) Kalthärtender Klebstoff wird, nach dem mittels Schrumpfen oder Aufdrücken erfolgten lügen, wie in Abbildung 5 dargestellt, durch den Habenkanal 10 hydraulisch in die mit den Nuten 9 in Verbindung stehende Umfangsrille 11 gedruckt, von wo aus er die einzelnen Nuten füllt. Die Beendung des B¹UIlvorganges wird bei Wellen mit Außenschenkeln am Austreten von Klebstoff an den Mündungen der Nuten erkannt. Nach beendetem lullen läßt man den Klebstoff aushärten, Dieses Verfahren kann sowohl bei Wellen mit Außen- als auch mit Innenschenkeln angewendet werden«

4.) Um den Nabenkanal 10 und die Umfangsrille 11 zu vermeiden, kann, - jedoch nur bei Wellen mit Innenschenkel - kalthärtender Klebstoff nach dem mittels Schrumpfen oder Aufdrücken erfolgten Fügen, wie in Abb. 10 dargestellt, folgendermaßen eingebracht werden» An der äußeren Stirnwand der Nabe ist mit geringem Abstand eine Nippelplatte 14 befestigt und der so zwischen Platte und Nabe gebildete Raum 16 mittels einer Dichtung 15 nach außen abgedichtet. Durch den in der Mitte der Nippelplatte vorgesehenen Nippelanschluß 17 wird der Klebstoff unter entsprechendem Druck in den Hohlraum 16 eingebracht, von wo aus er die Nuten ausfüllt. Weil der Klebstoff wegen des an. der Nabeninnenseite befindlichen Begrenzungsbundes 12 nicht an die Oberfläche treten kann, sind in der, der Nabe anliegenden Seitenfläche des Bundes 12, radiale

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bis zur Mantelfläche des Bundes reichende Nuten 13 vorgesehen an deren Mündungsstellen das Austreten des Klebstoffes festgestellt werden kann»

lach beendetem Pullen folgt wiederum das Aushärten« Die seit— liehen Anbohrungen der Nabe für die Schraubenbolzen zur Befestigung der Nippelplatte 14 können, wie Abb_# 11 zeigt, bei Verwendung von Schraubenzwingen 19 entfallen. Bei Hohlachsen kann auch, wie Abb» 14 zeigt, in die Achsbohrung ein mit einem Nippelanschluß 17 versehener Stöpsel eingeschraubt werden. Auf den Stöpsel 20 wird eine Deckplatte 21 aufgeschraubt, welche die Dichtung 15 zusammendrückt und so den Raum 16 nach außen abdichtet. Dieser ist mit dem Nippelanschluß 17 durch die Bohrungen 22 verbunden. Das Füllen der Nuten mit Klebstoff und Aushärten findet hier analog wie bei den Anordnungen nach Abb» 10 oder 11 statt, kann aber wegen der einfachen Anordnung schneller erfolgen. Noch einfacher wird die Anordnung nach Abb. 14, wenn der Stöpsel 20 an Stelle des in die Achsbohrung einzuschraubenden Gewindes glatt und leicht konisch ausgebildet ?/ird* Das Abdichten des Stöpsels gegen die Achsbohrung erfolgt mittels einer übergestülpten Dichtung und das Einpressen des Stöpsels in die Bohrungsmündung mittels eines in die innere Stirnseite des Stöpsels eingeschraubten oder eingeschweißten Rundstabes der durch die Achsbohrung durchgesteckt wird und am entgegengesetzten Bohrungsende mittels Mutter und Unterlage den Stöpsel in die Bohrung hereinzieht« Dadurch kann das Gewinde in der Achsbohrung entfallen»

Statt der Mutter mit Unterlage am entgegengesetzten Ende der Bohrung kann ein zweiter, mit Muttergewinde versehener Stopsei 20 verwendet werden, der die gleiche Anordnung nach Abb.

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14 auf der entgegengesetzten Seite der Bohrung ermöglicht. Mit dieser Einrichtung kann auf beiden Seiten der Achswelle gleichzeitig mit Klebstoff gefüllt werden»

5.) Wärmhärtender flüssiger Klebstoff kann, wie in Beispiel 1 eingebracht werden, nach dem Fügen muß Jedoch die Habe auf die zum Aushärten des Klebstoffes notwendige Temperatur erwärmt werden«

6.) Warmhärtender flüssiger Klebstoff wird jedoch zweckmäßigerweise nach den Verfahren der Beispiele 3 bzw 4 eingebracht, wobei es von Torteil ist, das vorhergehende fügen durch Aufschrumpfen vorzunehmen und die Hüten erst zu füllen, nachdem die Schrumpftemperatur auf die Aushärtetemperatur abgesunken ist*

Das Lösen dieser Verbindungen kann je nach Art des verwendeten Klebstoffes in bekannter Weise durch Abdrucken bzw. Abziehen nach vorherigem Anwärmen oder Abschrumpfen erfolgen»

Um den an den Hutenmündungen freiliegenden Klebstoff vor Vifit- - terungs- oder sonstigen Korrosionseinflüssen zu schützen, kann, wie die Abbildungen 12 und 13 zeigen, bei Wellen mit Innenschenkel in die Paßfuge an der Wellenstirnseite 1 und in den Begrenzungsbund 12 eine Dichtungsrinne 18 eingedreht und mit korrosionsfestem Material z.B« geeignetem Kunstharz ausgefüllt werden. Bei Achswellen mit Außenschenkeln wird analog verfahren, wobei jedoch nur die Außenseiten der Nabenbohrung mit einer Phase versehen werden.

Die Nuten in den Sitzflächen können "beispielsweise durch Einschleifen hergestellt werden* Weil erfahrungsgemäß der Klebstoff auf leicht rauhen Oberflächen besser haftet als auf glatten, ist es zweckmäßig, die glatte Oberfläche der

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eingeschliffenen Nuten durch geeignete Mittel, z.B» feinen Schmirgel, Händelrädchen u_# dgl· leicht aufzurauhen. Die Nuten können wegen ihrer geringen Tiefe jedoch auch vorteilhafter- ?/eise mittels Prägerollen von geeignetem Profil eingeprägt werden, wodurch eine Verdichtung des Oberflächenmaterials eintritt» Zum gleichzeitigen Erzielen der erwünschten leichten Oberflächenrauhigkeit können die Prägerollen mit geeignet eingekerbten Prägeflächen ausgestattet sein*

Vorstehend beschriebene Beispiele der Herstellung und Anordnung der Nuten und Ausführung von Klebverbindungen können auch bei kegeligen Sitzflächen angewendet werden. Die hierbei üblichen Sicherungen sind jedoch nicht erforderlich und können deshalb entfallen,

Wie schon erwähnt, hat die Verkleinerung bzw. der Entfall der Übermaße eine Verringerung bzw» Beseitigung der Nabenspaimungen zur Folge» Dies wirkt sich naturgemäß auch vorteilhaft auf die Größe der Spannungen in der Radscheibe bzw in den Speichen aus. Dieser Umstand ist für die Weiterentwicklung der Konstruktion von Leichtbauradsätzen von Bedeutung.

Ein weiterer Vorteil des Neuerungsgegenstandes ist, daß wegen der geringen oder fehlenden "Übermaße, bei Anwendung des Schrumpf Verfahrens zum Aufweiten der Nabe, bedeutend geringere Temperaturen als bisher angewendet werden können* Diese Temperaturen können, bei gleichzeitiger Anwendung des bereits bekannten Unterkühlens der Achswelle noch weiter herabgesetzt werden oder es kann sogar ohne Erwärmung der Nabe mit bloßer Unterkühlung gefügt werden, wobei für die Tiefe der Unterkühltemperatur das Gleiche gilt wie für die Höhe der Erxfärmungstemperaturen, d.h.,

daß sie geringer sein können» Dadurch werden die Gefahren von Gefügeänderungen des Materials praktisch völlig "beseitigt und bei richtiger Bemessung des Verhältnisses von ErT/ärmungs- zur Unterkühlungstemperatur kann ein optimaler Wirkungsgrad des Verfahrens j bezüglich seines zeitlichen Ablaufes und demzufolge seiner Wirtschaftlichkeit erzielt werden»

Wird zum Erwärmen beim Aufschrumpfen ein bereits bekanntes Verfahren der gleichzeitigen Erwärmung von Habe und ]?elge mit unterschiedlichen Temperaturen angewendet - dieses kann ebenfalls mit Unterkühlung kombiniert werden - so können die in der Radscheibe bzw» in den Speichen beim üblichen einfachen Erwärmen entstehenden und verbleibenden sehr starken Spannungen entweder überhaupt nicht oder höchstens in solchem Maße auftreten, daß sie - was bisher nicht möglich war - mit völliger Sicherheit beherrscht werden können. Dieser Umstand kommt ebenfalls der Entwicklung der Leichtbauradsätze zugute»

Ein weiterer die Hotiaufeigenschaften bei Lagerheißlauf verbessernder Vorteil der Klebverbindungen kann durch folgende Maßnahme erzielt werden: Zwischen die metallischen Berührungsflachen der Verbindung oder/und in den Klebstoff werden geeignete Gleitmittel, wie beispielsweise Graphit, Molybdändisulfid (im Handel z.B. als "Molycot" erhältlich), o.,a* eingebracht« Im Falle eines Heißlaufes des Lagers erwärmen sich infolge Wärmeübertragung Welle und Habe, wobei der sie verbindende Kleb-

Ü5 stoff erweicht, so daß sich die Habe auf der felle drehen kann. Das eingebrachte Gleitmittel verhindert nun für eine zumindest solange Zeit das festfressen der Habe auf der Welle, daß inzwischen entweder ein Unglück oder die Zerstörung von Maschinenteilen vermieden werden kann.

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Bei den bisher üblichen Preßverbindungen gilt der zur Herstellung der Verbindung angewandte Aufpreßdruck als Kriterium für die Güte des Verbandes» Verbindungen gemäß vorliegender Erfindung können ebenfalls auf ihre Güte überprüft xverden, indem sie, wie schon bekannt, einer je nach Art des Sitzes vorher festgelegten, Axial- oder/und Verdrehbelastung unterzogen werden. Vorteilhafterweise kann auch in bereits bekannter Weise eine Güteprüfung der Verbindung mittels Ultraschall vorgenommen werden»

Ein Absinken der festigkeit des Verbandes während des Betriebes infolge von Stoßen und Schwingungen ist nicht zu befürchten, weil die neueren Kunststoffkleber erfahrungsgemäß schwingungs- und vibrationsfest sind.

Wie bereits eingangs bemerkt, können kraftschlüssige Verbindüngen gemäß* vorliegender ^feuerung nicht nur bei Radsätzen, sondern auch bei anderen Maschinenelementen Verwendung finden, besonders dort, wo es auf einfache Konstruktion bzw. Herstellung und Ge?j±chtsersparnis ankommt, oder wo die bisherigen Verbindungselemente die Festigkeit der zu verbindenden Teile ungünstig beeinflussen, wie z.B, Keile oder ledern·

Von den vielen weiteren Verwendungsmöglichkeiten seien nach-. stehend einige Beispiele angeführt:

Befestigung von Riemenscheiben, Zahnrädern (auch in Getrieben) Befestigung von Sehwungrädern, Rotoren elektrischer Maschinen, Zusammensetzen von Kurbelwellen (Kraftfahrzeugmotoren), Kurbelzapfen bei Lokomotivradsätzen, Gebläse, Kreiselpumpen usw#

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Die Erfindung ist auch anwendbar für alle weiteren Arten der Befestigung von Maschinenelemente^ "bei denen zwischen den zu verbindenden Teilen Schub- und/oder Druckkräfte auftreten z.B. zwischen einer Habe und einem Kugellageraußenring oder einer Welle und einem Kugellagerinnenring, oder KoIbenstangenkreuzkopfverbindungen, überlappten Mähten an Behältern oder Kesseln, zur Sicherung von Muttern bei Schraubenverbindungen usw.

Bei Verbindungen gemäß vorliegender Erfindung ist es auch möglich, den Klebstoff in bekannter Weise durch Nachbehandlung mit z.B. Ultraschall, Gammastrahlen usw» noch zusätzlich zu verfestigen,

Claims (4)

1. P.Ä.135 579*10.3.6?

   Schutzansprüche

   1» Kraftschlüssige Verbindung von labe und Welle dadurch gekennzeichnet, daß Nabe und Welle miteinander verklebt sind, wobei zur Aufnahme des Klebstoffes in der !fellen- oder/und Nabensitzfläche Nuten oder Vertiefungen in derartiger Lage (oß.fo ) und Verteilung (t,,, t_T) und von solchen Abmessungen

   / * Ja. J-

   (b, t) angeordnet sind, daß die Scherfestigkeit der so gebildeten Klebelemente bei Schiebesitzen ganz oder bei Preßsitzen zum Teil die axialen und tangentialen Schubkräfte aufnimmt»
2. 2. Kraftschlüssige Verbindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten/nach dem lügen der zu verbindenden Teile mittels eines Nabenkanals (10) und einer Umfangsrille (11) oder mit Hilfe einer abgedichteten Nippelplatte (14) bzw eines in die Achsbohrung einschraubbaren Stöpsels (20) und einer Deckplatte (21) auf einer Seite der Achswelle oder zweier, mittels eines Stabes verbundener, glatter Stöpsel (20) und zweier Deckplatten (21) auf beiden Seiten der Achswelle gleichzeitig mit Klebstoff gefüllt werden.
3. 5. Kraftschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 1 u 2 dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Erwärmen der Nabe bei gleichzeitigem Unterkühlen der Welle oder, wie bekannt, nur durch Erwärmen der Nabe oder nur durch Unterkühlen der Welle gefügt wird.
4. 4. Kraftschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ihre metallischen Berührungsflächen oder/und in den Klebstoff geeignete Gleitmittel z.B. Graphit, Molybdändisulfid ο,a. eingebracht sind.