DE202021001178U1

DE202021001178U1 - Connecting element

Info

Publication number: DE202021001178U1
Application number: DE202021001178.1U
Authority: DE
Original assignee: Keller & Kalmbach GmbH
Current assignee: Keller & Kalmbach GmbH
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2021-07-19
Anticipated expiration: 2031-03-27

Abstract

Verbindungselement bestehend aus einem wellenartigen (2) und einem nabenartigen (1) Bauteil deren Außen- bzw. Innenkontur als spiegelgleiche Gleichdickkontur (3) in Form einer Spielpassung (4) ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdrehen eines der Verbindungspartner gegenüber dem anderen, sich der weichere Partner derart verformt, dass ein Reib- und Formschluss zwischen den Verbindungspartnern entsteht.

Connecting element consisting of a shaft-like (2) and a hub-like (1) component, the outer and inner contours of which are designed as a mirror-like constant-thickness contour (3) in the form of a clearance fit (4), characterized in that when one of the connection partners is rotated relative to the other, the softer partner is deformed in such a way that a frictional and form fit is created between the connection partners.

Description

Beschreibung und Stand der TechnikDescription and state of the art

Zur reibschlüssigen Verbindung zweier Bauteile wird in DE4209153 eine Welle-Nabe-Verbindung vorgeschlagen, die auf einer Kreiskeilgeometrie basiert.
Diese wird zum Beispiel eingesetzt um zwei oder mehr Bauteile in einer definierten Position mit oder ohne Einstellung einer Vorspannung zu fixieren.For the frictional connection of two components, in DE4209153 proposed a shaft-hub connection based on a circular wedge geometry.
This is used, for example, to fix two or more components in a defined position with or without setting a preload.

Das Grundprinzip basiert darauf, dass eine Welle ein außenliegendes Kreiskeilprofil erhält und eine Nabe dasselbe Profil innenliegend in Form einer Spielpassung aufeinander abgestimmt.
Diese Nabe lässt sich kräftefrei auf die Welle aufschieben und durch Verdrehen auf der Welle durch einen Reibschluss fixieren.
Dadurch kann z.B. eine Feder definiert vorgespannt werden und in dieser Lage sicher fixiert werden.
Ebenso lässt sich ein Bauteil lösesicher drehbar zwischen zwei Bauteilen fixieren.The basic principle is based on the fact that a shaft has an external circular wedge profile and a hub has the same internal profile in the form of a clearance fit.
This hub can be pushed onto the shaft without any force and can be fixed by rotating it on the shaft with a frictional connection.
In this way, for example, a spring can be pre-tensioned in a defined manner and securely fixed in this position.
A component can also be rotatably and securely fixed between two components.

In dieser Anmeldung wird ein Verbindungselement vorgeschlagen, das anstatt auf einer Kreiskeil-Geometrie auf einer Gleichdick-Geometrie basiert und das zusätzlich zum Reibschluss einen Formschluss beinhaltet.In this application, a connecting element is proposed which is based on a constant-thickness geometry instead of a circular wedge geometry and which, in addition to the frictional connection, includes a form fit.

Aufgabenstellung/Problemlösung/VorteileTask / problem solving / advantages

Aufgabenstellung war es, Verbindungelemente zu entwickeln, die eine leicht herzustellende Geometrie mit einer sicheren Arretier-Funktion mittels Formschluss ermöglichen.The task was to develop connecting elements that enable an easy-to-produce geometry with a secure locking function by means of a form fit.

Die in DE4209153 vorgeschlagene Welle-Nabe-Verbindung wird in Großserie als Verbindungselement u.a. für federvorgespannte Baugruppen eingesetzt.
Die dabei verwendete Kreiskeilgeometrie muss dafür mit sehr engen Toleranzen z.T. im Mikrometerbereich hergestellt werden um die Funktion via Reibschluss zu gewährleisten.
In der DE4209153 wird als Vorteil aufgeführt, dass anstelle einer linienförmigen Berührung der Kreiskeilprofile eine flächenförmige Berührung stattfindet, die neben einer Übertragung von Torsionsmomenten auch die Übertragung von Kräften in axialer Richtung ermöglicht.In the DE4209153 The proposed shaft-hub connection is used in large-scale production as a connecting element, among other things, for spring-loaded assemblies.
The circular wedge geometry used here has to be produced with very tight tolerances, sometimes in the micrometer range, in order to guarantee the function via frictional engagement.
In the DE4209153 is listed as an advantage that instead of a linear contact of the circular wedge profiles, there is a flat contact which, in addition to the transmission of torsional moments, also enables the transmission of forces in the axial direction.

Der Herstellung der in DE4209153 geforderten Geometrie durch Kaltmassivumformung für den Großserieneinsatz sind enge Grenzen gesetzt, weil durch kleinste Toleranzabweichungen gerade die geforderte axiale Kraftübertragung dadurch extrem beeinflusst wird.The manufacture of the in DE4209153 There are narrow limits to the geometry required by cold forging for large-scale production, because the smallest tolerance deviations have an extreme effect on the required axial power transmission.

Um diesen Nachteil zu überwinden, wird in dieser Anmeldung vorgeschlagen, statt des Kreiskeilprofils ein Gleichdickprofil einzusetzen, wie es in der Verbindungstechnik speziell von gewindeformenden Schrauben bekannt ist.
Durch eine Spielpassung dieses Gleichdickprofils lässt sich gleichfalls ein kräftefreies Aufschieben eines Nabenbauteils (im Folgenden als Mutter bezeichnet) auf ein Wellenbauteil (im Folgenden als Stift bezeichnet) realisieren (1).
Durch Verdrehen des Stiftes gegenüber der Mutter kommt es zum linienförmigen Reibschluss zwischen beiden Bauteilen (2). Wenn die Mutter deutlich weniger Festigkeit aufweist als der Stift, kommt es bei ausreichend großen, maßlichen Überdeckung zu einer plastischen Verformung der Mutter und so zu einem flächigen Reibschluss (3). Wenn nun der Stift zusätzlich umlaufende Rillen aufweist, kommt es dabei zusätzlich zu einem Formschluss zwischen Stift und Mutter, der die übertragbare Axialkraft deutlich steigert.In order to overcome this disadvantage, it is proposed in this application to use a profile of equal thickness instead of the circular wedge profile, as is known in connection technology especially from thread-forming screws.
With a clearance fit of this uniform thickness profile, a hub component (hereinafter referred to as a nut) can also be pushed onto a shaft component (hereinafter referred to as a pin) without any force ( 1 ).
By turning the pin in relation to the nut, there is a linear frictional connection between the two components ( 2 ). If the nut has significantly less strength than the pin, if the overlap is sufficiently large, the nut will be plastically deformed and there will be a two-dimensional frictional connection ( 3 ). If the pin now also has circumferential grooves, there is also a form fit between pin and nut, which significantly increases the axial force that can be transmitted.

Bei umlaufenden Rillen die steigungslos sind, entsteht auch durch Zug-und Druckkräfte kein Kraftanteil in Umfangsrichtung. Durch Verdrehen der Mutter gegenüber dem Stift bleibt die axiale Lage der Mutter unverändert.In the case of circumferential grooves that have no incline, there is no force component in the circumferential direction, even through tensile and compressive forces. By turning the nut with respect to the pin, the axial position of the nut remains unchanged.

Als weitere Spielart wäre auch denkbar, dass die Rillen des Stiftes mit einer Steigung versehen sind, es sich also quasi um eine Schraube handelt.
Bei einer Spielpassung zur Mutter kommt der Gewindeeffekt allerdings erst nach der Überdeckung der verdrehten Gleichdick-Konturen zum Tragen. Auf diese Weise kann ohne vorheriges Einschrauben eine gewisse Vorspannung duch Verdrehen der Mutter erzeugt werden, die aber natürlich wesentlich geringer ist, als es bei einer konventionellen Schraube-Mutter-Verbindung der Fall wäre.As a further variant, it would also be conceivable that the grooves of the pin are provided with a slope, so it is more or less a screw.
In the case of a clearance fit to the nut, however, the thread effect only comes into play after the twisted equal-thickness contours have been covered. In this way, a certain preload can be generated by turning the nut without prior screwing in, but this is of course much lower than would be the case with a conventional screw-nut connection.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 4209153 [0001, 0005, 0006]

Claims

Connecting element consisting of a shaft-like (2) and a hub-like (1) component, the outer and inner contours of which are designed as a mirror-like constant-thickness contour (3) in the form of a clearance fit (4), characterized in that when one of the connection partners is rotated relative to the other, the softer partner is deformed in such a way that a frictional and form fit is created between the connection partners.

Connecting element after Claim 1 , characterized in that the wave-like component contains circumferential, incline-free groove (4) on the constant thickness and contains a head (5) which is provided with an outer contour which is suitable for applying a torque with the aid of a tool ( 4th ).

Connecting element after Claim 1 , characterized in that the wave-like component contains circumferential grooves (4) in the form of a thread on the same thickness.

Connecting element after Claim 1 , characterized in that the hub-like component is designed in the form of a nut which instead of a thread contains the contour of equal thickness and is provided with an outer contour which is suitable for applying a torque with the aid of a tool.

Connecting element after Claim 1 , characterized in that the hub-like component is designed in the form of a bore which contains the contour of equal thickness instead of a thread. This hole can be machined or by casting or injection molding.