DE2333040A1 - Feste verbindung eines wellenzapfens mit der nabe eines anschlussorgans, beispielsweise der gabel eines drehgelenks - Google Patents

Description

Lemforder Metallwaren AG, Lemförde / Hann.

"Feste Verbindung eines Wellenzapfens mit der Nabe eines Anschlußorgans, beispielsweise der Gabel eines Drehgelenks"

Die Erfindung bezieht sich auf eine feste Verbindung eines Wellenzapfens mit der Nabe eines Anschlußorgans, beispielsweise der Gabel eines Drehgelenks, d.h. eines zur Übertragung von Drehmomenten dienenden Bauteiles.

Die bekannten Verbindungen dieser Art werden in der Regel durch Einfügen von Zwischenteilen, wie Längskeile oder zylindrische Stifte zwischen die benachbarten Umfangsflächen der zu verbindenden Teile hergestellt und gesichert. Dabei ist es auch bekannt, die keil- oder rollenförmigen Zwischenteile als Werkzeug zum Einformen von passenden Lagerstellen zu benutzen, wie die deutsche Gebrauchsmusterschrift Nr. 6 934- 998 zeigt. Alle diese Ausführungen erfordern zusätzliche Elemente verschiedenster Art, um die Übertragung auch grösserer Drehmomente zu gewährleisten und die Verbindung gleichzeitig in axialer Richtung zu sichern. Durch diesen Mehraufwand an Teilen und die hierdurch bedingten Einbauarbeiten erhöhen sich die Herstellungskosten beträchtlich.

Aus der österreichischen Patentschrift 216 295 ist es andererseits bekannt, einen drehfesten Sitz zwischen einer Welle und einer Nabe zu schaffen, indem in die Fläche eines zuvor kegelstumpfförmig abgedrehten Wellenzapfens eine Verzahnung mit längs verlaufenden Zähnen einge-

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schnitten ist, lie sieb; beim Aufpressen der Nabe in deren ebenfalls kegÄstijmpff örmige Bohrung einprägen. Auf diese Weise lässt lieh zwar ohne Verwendung ν·η Zwischenteilen ein bedingt verdrehfester Sitz zwischen Welle und Nabe erzielen, Jedoch iat damit keine sicherung in axialer Richtung möglich, ohne daß hiefrsu besoiidere Vorkehrungen getroffen werden. Bei dieser fbekanntqn Ausführung ist deshalb der verzahnte Wellenzapfen zu einem Schraubzapfen verlängert, auf den eine Mutter aufgeschraubt ist, um die Verbindung auch in axialer/Richtung zu sichern. Dies erfordert -einen zusätzlichen Material- und Arbeitsaufwand, der eich um die Herstellung der bei dieser Verbindung benötigten kegeligen Umfangsflächen noch erhöht. Ein in _allen Ebenen unveränderlicher Festsitz ist aber infolge der kegelstumpfförmig nach vorn geneigten Umfangsflächen von «.'eile und Habe dennoch nicht zu erwarten. Diese Verbindung lockert sich nach einiger Zeit und muß deshalb immer wieder nachgestellt werden.

Durch die Erfindung sollen diese und andere Nachteile der bekannten Verbindungsarten beseitigt werden. Insbesondere wird eine feste, von zusätzlichen Befestigungsmitteln aber unabhängige und damit eine verbesserte Verbindung einer Welle mit einer Nabe angestrebt, die einen in allen Richtungen absolut sicheren Sitz der Teile gewährleistet, die dabei wenig Material erfordert, leicht hergestellt werden kann und entsprechend billig ist.

DieErfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Wellenzapfen und die Nabenbohrung Zylindrische oder nahezu zylindrische umfangsflächen aufweisen, daß die Umfangsfläche des Wellenzapfens längs verzahnt und dieser in die glatte Bohrung der Nabe eingestanzt ist.

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Auf diese Weise wird mit den einfachsten Mitteln eine verdrehsichere und unlösbare Verbindung zwischen einem zylindrischen Wellenzapfen und einem mit einer entsprechenden Bohrung versehenen Nabe eines Kupplungsorgans geschaffen. Durch das Einpressen des als Stanzwerkzeug dienenden verzahnten Wellenzapfens entsteht in der zuvor glatten Nabenbohrung eine genau passende Verzahnung im Sinne eines Kerbzahnfestsitzes, durch den eine gleichmässig feste Anpressung der korrespondierenden Umfangsflächen über den gesamten Verzahnungsbereich erzielt wird. In axialer Richtung ist die Verbindung gegenüber normalen betrieblichen Beanspruchungen unlösbar, ohne daß hierzu besondere Sicherungselemente benötigt werden.

Erfindungsgemäss ist dabei der Fußkreisdurchmesser der Zapfenverzahnung etwas kleiner oder gleich dem Durchmesser der Nabenbohrung ausgebildet, so daß der Wellenzapfen in die Bohrung eingestanzt werden kann, wobei dann der grösste Teil der überschüssigen Materialmenge aus der Nabenbohrung geräumt wird.

Nach einem weiteren Merkaal der Erfindung ist der Wellenzapfen von der Stirnfläche her zumindest über eine Teilstrecke des verzahnten Abschnittes gehärtet. Hierdurch wird der Stanzvargang ermöglicht und gleichzeitig eine grössere Freiheit in der Wahl der Materialpaarung erreicht.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Durchmesser des sich an den Verzahnungsabschnitt anschliessenden Wellenteils gröseer als der Fußkreisdurchmesser der Zapfenverzahnung. Dadurch wird nach dem Einstanzen des Wellenzapfens in die Nabenbohrung eine den Innendurchmesser der Zapfenverzahnung überragende umlaufende Kante geschaffen, gegen die sich die Nabe abstützt. Hierdurch wird eine

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zusätzliche Sicherung gegen einen Versatz der Nabe in der einen axialen Richtung der Welle erreicht.

Vorteilhaft trägt ferner der Wellenzapfen einen über dessen Verzahnungeabschnitt nach vorn hinausragenden unverzahnten Ansatz, der in die Nabenbohrung einführbar ist· Dadurch läset sich die Welle zentrieren und das Einpressen des Zapfens erleichtern.

Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der verzahnte Wellenabschnitt zur Zapfenstirnfläche hin «it geringfügig ansteigende« Querschnitt ausgebildet. Mit dieser Ausbildung des Zapfens lässt sich unter Ausnutzung einer gegebenen elastischen Verformung der Nabe eine auf einer keilförmigen Ebene verlaufende Verzahnung mit Festsitz erzielen, die gleichzeitig einen erhöhten Widerstand gegen eine Lockerung der Nabe in der anderen axialen Sichtung bietet.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Wellenzapfen und der Nabe eines Anschlußorgans, beispielsweise der Gabel eines Drehgelenke, das darin besteht, daß die Nabenbohrung vor dem Einstanzen des verzahnten Wellenzapfens erwärmt wird. Hierdurch wird zusätzlich eine Schrumpfwirkung erzielt, die eine besonders feste Verbindung ergibt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht einer Gelenkgabel und eines Wellenzapfens vor ihrer Verbindung, teilweise gesehalttem;

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Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Verbindung

nach dem Zusammenbau der Teile; Fig. 3 eine Stirnansicht der Nabe gemäß Fig. 2; Fig. 4· einen vergrösserten Ausschnitt aus dem

Bereich "X" der Fig. 1; Fig. 5 einen Schnitt nach Linie B-B der Fig. 2

in vergrössertem Maßstab; Fig. 6 und 7 die Seitenansichten einer Gelenkgabel

und eines Wellenzapfens mit keilförmiger

Verzahnung vor und nach dem Zusammenbau.

Nach den Fig. 1-5 sind die zu verbindenden Teile die angetriebene Welle 1 und die Gabel 2 eines Kreuzgelenks. Das weiterhin als Zapfen 3 bezeichnete Wellenende ist Zylindrisch ausgebildet und mit einer axialen Verzahnung versehen. Die Verzahnung ist im vorderen Bereich, beispielsweise durch Induktion, gehärtet. Die Welle weist einen über den Verzahnungsbereich nach vorn hinausragenden kurzen Ansatz 5 auf, der zum Einführen des Wellenzapfens in die zentrale Bohrung 6 der Nabe 7 der Gelenkgabel 2 dient.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Innendurchmesser (Di) der Verzahnung des Wellenzapfens vor dem Einpressen gleich dem Durchmesser der Nabenbohrung. Der Zapfen hat somit ein Übermaß gegenüber der Bohrung, das der Verzahnungatiefβ entspricht. Gegebenenfalls kann der Innendurchmesser der Verzahnung auch geringfügig kleiner sein als der Durchmesser der Nabenbohrung. Der an die Verzahnung angrenzende übrige Wellenteil hat einen Durchmesser (Dw), der etwas grosser ist als der Innendurchmesser (Di) der Zapfenversahnung. Auf diese Weise wird ein· umlaufende Kante 8 gebildet, gegen welche die Nabe nach dem Einpressen des Zapfens in der einen axialen Sichtung abgestützt ist. Der Durchmesser dta Zentrieranaatzea 5 ist dabei zweekmässig kleiner oder gleich

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den Durchmesser der Innenverzahnung (Di) des Zapfens.

Bei der Ausführungsfora 6 und 7 ist der Terzahnte Abschnitt zum Wellenende hin mit einem leidht ansteigenden Querschnitt ausgebildet, während die übrigen Abmessungen denen der Fig. Λ bis 5 entsprechen. Die Vereinigung von Welle und Nabe erfolgt hierbei in der Weise, daß die Bohrung der Gelenknabe vor dem Zusammenbau induktiv erwärmt wird. Nach der Erwärmung der Nabenbohrung wird der verzahnte Wellenzapfen eingepresst und dabei die Gegenverzahnung in die Nabenbohrung eingestanzt. Beim Abkühlen der Nabe wird zusätzlich eine Sc hrumpfs ρ an η ung erzeugt, wodurch eine über den ganzen Verzahnungsbereich noch bessere Anpressung der Zahnflächen entsteht. Durch den zum Wellenende hin ansteigenden Querschnitt der Verzahnung wird dabei gleichzeitig eine verstärkte Axialsicherung der Nabe auch in der anderen Richtung erzielt, so daß zusätzliche Axialsicherungen entfallen können.

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   Feste Verbindung eines Wellenzapfens mit der Nabe eines Kupplungsorgans, beispielsweise der Gabel eines Drehgelenks, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenzapfen und die Nabenbohrung zylindrische oder nahezu zylindrische Umfangsflächen aufweisen, daß die Umfangsflache des Wellenzapfens längsverzahnt und dieser in die glatte Bohrung der Nabe eingestanzt ist.

   2) Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußkreisdurchmesser der Zapfenverzahnung etwa gleich dem Durchmesser der Nabenbohrung ist.

   3) Verbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des sich an den Verzahnungsabschnitt anschliessenden Wellenteils grosser ist als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung. .

   4·) Verbindung nach Anspruch 1 bis 3« dadurch gekennzeichnet, daft dar Wellenzapfen von der Stirnfläche her zumindest über eime Teilstrecke des verzahnten Abschnittes gehärtet ist.

   5) Verbindung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenzapfen einen über dessen Verζahnungsabschnitt nach vorn hinausragenden unverzahnten Ansatz trägt, der in die Nabenbohrung einführbar ist.

   6) Verbindung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dar verzahnte Wellenabschnitt zur Zapfenstirnfläche hin eimen geringfügig ansteigendem Querschnitt annimmt.

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   7) Verfahren zum Verbinden eines Wellenzapfens mit der Nabe eines Anschlußorgans, beispielsweise der Gabel eines Drehgelenks, vornehmlich nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenbohrung vor dem
   Einstanzen des verzahnten Wellenzapfens erwärmt wird.

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