DE2724800A1

DE2724800A1 - Verfahren zum herstellen einer naben-wellen-verbindung, insbesondere fuer ventilatorraeder, und durch das verfahren hergestellte verbindung

Info

Publication number: DE2724800A1
Application number: DE19772724800
Authority: DE
Inventors: Franz Kozel
Original assignee: Punker GmbH
Current assignee: Punker GmbH
Priority date: 1977-06-02
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1978-12-07
Also published as: FR2393189A1; GB1601159A; FR2393189B1; DE2724800B2; DE2724800C3; SE7806212L

Description

D 5512 - fual

Pa. Punker GmbH., 2530 Eckernförde

Verfahren zum Herstellen einer Naben-Wellen-Verbindung, insbesondere für Ventilatorräder, und durch das Verfahren hergestellte Verbindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Naben-Wellen-Verbindung, insbesondere für Ventilatorräder, bei der die Laufradnabe kraftschlüssig mit der Welle verbunden wird und ferner auf eine durch das Verfahren hergestellte Naben-Wellen-Verbindung.

Bei bekannten Naben-Wellen-Verbindungen, die insbesondere für Ventilatorräder kleinerer Leistung geeignet sind, wird die Nabe auf der glatten Welle mittels einer radialen Kleni-

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schraube kraftSchlussig befestigt. Diese Befestigung muß nicht nur das Drehmoment auf den Radkörper übertragen sondern darüber hinaus auch die axiale Lage des Rades an der Welle sichern. Diese bekannte Verbindung besitzt jedoch den Nachteil, daß sie sowohl in der Herstellung der Teile als auch in der Montage des mit der Nabe versehenen Ventilatorrades auf die Welle relativ teuer bzw. kompliziert durchzuführen ist, da mindestens eine Gewindebohrung in der Nabe und eine kleine Klemmschraube in Form einer Madenschraube vorgesehen sein muß, wobei letztere nur sehr umständlich zu montieren ist, da sie im allgemeinen innerhalb des Laufrades angeordnet ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese bekannte Naben-Wellen-Verbindung eine geringe Eigenelastizität aufweist, so daß die Gefahr besteht, daß sich die Nabe nach längerem Gebrauch mit häufigen Anläufen und/oder bei Temperaturschwankungen lockern kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Naben-Wellen-Verbindung zu schaffen, das einfacher und billiger ist, und eine Naben-Wellen-Verbindung zu schaffen, die einen größeren Elastizitätsbereich besitzt und daher betriebssicherer ist.

Zur..Lösung dieser Aufgabe ist hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens vorgesehen, daß die Nabe mit mindestens einer dünnwandigen Halspartie versehen wird, deren Bohrung

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im Verhältnis zum Wellendurchmesser eine Schiebesitzpassung erhält, daß dann die Halspartie von mindestens zwei Umfangsbereichen her derart verformt wird, daß der kleinere Innenhüllkreis etwas kleiner ist als der Wellendurchmesser, und daß die Nabe und die Welle dann auf- bzw. ineinander gepreßt werden. Hinsichtlich der Wellen-Naben-Verbindung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Nabe mindestens eine dünnwandige Halspartie besitzt, die mit einem von mindestens zwei Umfangsbereichen her nach einwärts verformbaren, im Ausgangszustand mit einer Schiebesitzpassung versehenen Innendurchmesser auf die Welle gepreßt ist.

Die erfindungsgemäße Wellen-Naben-Verbindung ist damit wesentlich einfacher und billiger herstellbar und auf die Welle kraftschlüssig montierbar. Dabei ist die Nabe zweckmäßigerweise als Drehteil ausgebildet, das bei der Herstellung auf einem Drehautomaten zylindrisch mit einer genauen Passung, vorzugsweise mit einer Schiebesitz-Passungstoleranz hergestellt wird. Die Nabe wird im Anschluß an diese Bearbeitung an ihrer Halspartie in einem Backenwerkzeug verformt, so daß sie an den betref-fenden Stellen einen kleineren Durchmesser erhält als dem Durchmesser der Welle entspricht. Beim Aufpressen der so verformten Nabe auf die Welle bzw. umgekehrt erfolgt eine genaue Zentrierung zwischen Nabe und Welle und darüber hinaus eine genaue Fuhrung, wobei nach dem Aufpressen die Halspartie der Nabe nahezu wieder ihre Ursprungsform zurückerhält. Dabei behält andererseits zumindest die Halspartie eine

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genügend große Restfederung in ihrem zuvor verformten elastischen Bereich, so daß sich diese Verbindung auch bei einer Vielzahl von Temperaturintervallen oder Erschütterungen oder Anläufen nicht lockern kann. Die erfindungsgemäße Verbindung ist also aufgrund ihrer relativ großen Eigenelastizität betriebssicherer. Sie ist darüber hinaus schneller montiert, da ein Schrauben oder eine dergleichen zeitraubende Maßnahme nicht erforderlich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung erhalten nicht nur die Nabe und die Welle eine solche Verbindung sondern auch die Ronde des Laufrades und die Welle, wobei erstere in spanloser Verformung nach innen eingezogen und zweckmäßigerweise innerhalb der entsprechend geformten Nabe angeordnet ist. Dies ist eine besonders billige Ausführungsform.

Es ist möglich, der Nabe nur eine Halspartie mit entsprechend geformtem Innendurchmesser zu geben. Werden jedoch höhere Drehmomente verlangt, so ist es vorteilhaft, die Nabe vorzugsweise beidendig mit einer derartigen Halspartie zu versehen.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt, teilweise abgebrochen, durch ein mit einer Naben-Wellen-Verbindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung versehenes Ventilatorrad,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich der Fig. 2, jedoch durch die Nabe allein und unter Darstellung der ausgeführten Verformung,

Fig. 4- einen Längsschnitt durch eine Naben-Wellen-Verbindung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Naben-Wellen-Verbindung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

Fig.6 einen Längsschnitt durch eine Naben-Wellen-Verbindung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Die in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellte erfindungsgemäße Naben-Wellen-Verbindung dient zur formschlüssigen Kraftübertragung von einer Antriebswelle 12 auf eine Nabe 13 eines Ventilatorlaufrades 14, das beim darge-

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stellten Ausführungsbeispiel aus einer mit der Nabe 13 kraftSchlussig verbundenen Radscheibe bzw. Ronde 16 und einem aussenumfangsseitigen Kranz von Schaufeln 17 besteht. Das Ventilatorlaufrad 14 kann dabei die Form eines Radialoder Axialrades besitzen. Die Verbindung von Nabe 13 und Radscheibe 16 kann ebenfalls in bekannter Weise erfolgen.

Da sich die einzelnen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Naben-Wellen-Verbindung 11 hinsichtlich der Herstellung und Ausführung des KraftSchlusses im wesentlichen gleichen, sei das wesentliche der Erfindung anhand des ersten Ausführungsbeispieles der Fig. 1-3 erläutert. Die Nabe 13, die als Drehteil auf einem Drehautomaten hergestellt wird, besitzt eine Schulterpartie 21, an der die Radscheibe bzw. Ronde 16 kraftSchlussig befestigt ist, und eine an die Schulterpartie 21 angeformte dünnwandige Halspartie 22, die sich der Radscheibe 16 abgewandt erstreckt und außenseitig zum freien Ende hin konisch verläuft. Die relativ dünnwandige Halspartie 22 wird ebenso wie die Schulterpartie 21 mit einer dem Durchmesser d der Welle 12 entsprechenden Innenbohrung versehen. Diese Innenbohrung 23 erhält mit der Herstellung eine genaue Schiebesitz-Passungstoleranz, die auf die Passung der Welle 12 abgestimmt ist. Ist dieses Drehteil mit der Bohrungspas sung hergestellt, so wird die Halspartie 22, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, zwischen die Backen 26 eines Werkzeugs 27 eingespannt. Beim dargestellten

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Ausführungsbeispiel besitzt das Werkzeug 27 drei über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Backen 26, die gemäß den Pfeilen A radial aufeinander zu bewegt werden. Dabei wird die Halspartie 22 der Nabe 13 an beim Ausführungsbeispiel drei Umfangssteilen verformt. Es versteht sich, daß die Verformung ggf. auch an zwei oder mehr als drei Stellen erfolgen kann. Diese Verformung, die in Fig. 3 der Deutlichkeit halber in ihren Verhältnissen übertrieben dargestellt ist, bewirkt ein entsprechendes Verformen der Innenbohrung 23 im Bereich der Halspartie 22 derart, daß sich an den zusammengedrückten drei Bereichen ein gemeinsamer, strichpunktiert angedeuteter innerer Hüllkreis 28 ergibt, dessen Durchmesser d¹ etwas kleiner ist als der Durchmesser d der Innenbohrung 23 an der unverformten Halspartie 22 bzw. der Durchmesser der Welle 12.

Die Welle 12, die an einem Ende eine Fase 29 oder einen kleinen Konus besitzt, wird in die auf diese Weise verformte und in Fig. 3 im Bereich der Halspartie 22 dargestellte Nabe 13 vom Schulterteil 21 her eingeschoben bzw. eingepreßt. Es versteht sich, daß der Vorgang auch umgekehrt erfolgen kann, daß also die Nabe 13 mit ihrem Schulterteil 21 voraus über die Welle 12 geschoben wird. Aufgrund der Durchmesserverhältnisse von Halspartie 22 und Welle 12 spricht man bei diesem Vorgang von einem Aufpressen der Nabe 13 auf die Welle 12, wobei die Welle 12 im wesentlichen genau zentriert

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und geführt wird und die Halspartie 22 der Nabe 13 nahezu ihre Ursprungsform wieder zurückerhält. Dies ist in Fig. 2, die den aufgepreßten, d.h. den montierten Zustand der Kraftschluß-Verbindung 11 wiedergibt, in etwa dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Nabe 13 aus einem Metall besteht, das sich zwar plastisch, jedoch auch bis zu einem gewissen Grade elastisch verformen läßt. Daraus ergibt sich auch, daß nach dem Aufpressen der Nabe 13 auf die Welle 12 der elastische Bereich, d.h. die Halspartie 22 noch eine genügend große Restfederung besitzt, die gewährleistet, daß sich die Halspartie 22 der Nabe 13 gemäß den Pfeilen B an den verformten Stellen radial aktiv an die Welle 12 anlegt bzw. diese umklammert. Dadurch ist auch gewährleistet, daß sich die erfindungsgemäße Verbindung 11 auch nach öfteren und erheblichen Temperaturintervallen, Erschütterungen, Anläufen od.dgl. Betriebseigenschaften nicht lockern kann.

Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unteerscheidet sich von dem ersten lediglich dadurch, daß die Nabe 13 zusätzlich einen angeformten Ring 31 besitzt, der in einem Abstand die Halspartie 22 umgibt, wobei die Stirn 32 des Ringes 31 die Stirn der Halspartie 22 überragt und dabei eine Anschlag- bzw. Auflagefläche zum Herstellen der zwischen der Radscheibe 16 und dem Schulterteil 21 bestehenden kraftschlüssigen Nietverbindung 33 schafft. Gleichzeitig bildet der Ring 31 einen Beschädigungsschutz für die Halspartie 22. Die kraftschlüssige Verbindung 11

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ist bei diesem Ausfuhrungsbeispiel in derselben Weise hergestellt, wie dies anhänger Fig. 1-3 beschrieben wurde.

Beim in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung besitzt die Nabe 13 ausser der Halspartie 22, die sich einstückig an das eine Ende der Schulterpartie 21 anschließt, noch eine zweite Halspartie 36, die an das andere Ende der Schulterpartie 21 angeformt ist und innerhalb der Nietverbindung 33 verläuft und diese überragt. Die Halspartie 36 ist dabei ebenso wie die Halspartie 22 mit der Innenbohrung 23 mit Schiebesitz-Passungstoleranz versehen und zur Bildung der kraftschlüssigen Verbindung 11 mit der Welle 12 mit einem Werkzeug 27 derart verformt, daß der Innendurchmesser der Bohrung 23 auch dort einen kleineren Hüllkreis bildet, als dem Durchmesser der Welle 12 entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also eine zweifache kraftschlüssige Verbindung 11 dadurch hergestellt, daß der Kraftschluß an zwei Halspartien 22 und 36 wirkt, so daß bei diesem Ausführungsbeispiel das Ventilatorlaufrad 14 mit einem höheren Drehmoment von der Welle 12 aus angetrieben werden kann.

Beim in Fig. 6 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist die an die Halspartie 22 anschließende Schulterpartie 41 der Nabe 13' als Hohlkegel ausgebildet, dessen umgebogenes, abgeflachtes Ende 42 über die Niete 43 an der Radscheibe bzw. Ronde 46 befestigt ist.

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Die Radscheibe 46 ist in spanloser Verformung mit einer in die hohle Schulterpartie 41 ragenden Halspartie 47 versehen. Diese Halspartie 47 schafft in entsprechender Weise wie die Halspartien 22,36 der Naben 13 eine kraftschlüssige Verbindung 11' mit der Welle 12. Die Halspartie 47 erhält also ebenfalls einen Innendurchmesser 48 mit einer Schiebesitz-Passungstoleranz und wird anschließend in einem Werkzeug, entsprechend der Fig. 3₅ verformt, worauf die Radscheibe 46 mit der Nabe 13 auf die Welle 12 aufgepreßt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch die Nabe 13' in spanloser Verformung hergestellt werden. Damit ergibt sich eine besonders einfache und billige Ausführungsform der erfindungsgemäßen kraftschlüssigen Verbindung 11, die aufgrund der Verformung der Nabe 13' und der zusätzlichen Radscheibennabe in Form der Halspartie 47 zweifach wirkt.

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Leerseite

Claims

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Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer Naben-Wellen-Verbindung, insbesondere -für Ventilatorräder, bei der die Laufradnabe kraftschlüssig mit der Welle verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13, 13') mit mindestens einer dünnwandigen Halspartie (22, 36) versehen wird, deren Bohrung (23) im Verhältnis zum Wellendurchmesser eine Passung, vorzugsweise Schiebesitzpassung erhält, daß dann die Halspartie (22, 36) von mindestens zwei Umfangsbereichen her derart verformt wird, daß der kleinere Innenhüllkreis (28) etwas kleiner ist als der Wellendurchmesser, und daß die Nabe (13) und die Welle (12) dann auf- bzw. ineinander gepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenbohrung (23) mit einer Schiebesitzpassung versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13, 13') beim Aufpressen auf die Welle (12) bzw. die Welle beim Einpressen in die Nabe genau geführt und zentriert wird und daß die Halspartie (23, 36) dabei etwa

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auf ihre Ursprungsforin zurückgebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (23,36)
in einem Backenwerkzeug (27) verformt wird.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (23,36)
an drei vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordneten Umfangsbereichen verformt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13) als Drehteil hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13) an einem
oder beiden Enden mit einer Halspartie (23,36) versehen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Ronde (16) des Laufrades (14-) mit einer an mehreren Umfangsbereichen verformten Halspartie (4-7) versehen wird, die auf die Welle (12) gepreßt wird.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (4-7) der Ronde (46) zur Nabe (13¹) hin eingezogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (47) der Ronde (46) und die mit einem Hohlkegelteil (41) versehene Nabe (13*) durch spanlose Verformung hergestellt werden.

11. Durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellte Naben-Wellen-Verbindung, bei der die Nabe kraftschlüssig auf der Welle sitzt, dadurch gekennzeichnet , daß die Nabe (13»13') mindestens eine dünnwandige Halspartie (23,36) besitzt, die mit einem von mindestens zwei Umfangsbereichen her nach einwärts verformbaren, im Ausgangszustand mit einer Passung versehenen Innendurchmesser auf die Welle (12) gepreßt ist.

12. Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenbohrung
sitzpassung besitzt.

daß die Nabenbohrung (23) im Ausgangszustand eine S hiebe-

13. Verbindung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (23,36) der Nabe (13,13·) vor dem Aufpressen auf die Welle (12) derart verformt ist, daß der Durchmesser des kleinsten Innenhüllkreises (28) etwas kleiner ist als der Durchmesser der Welle (12).

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14. Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (22,36) an vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordneten drei Umfangsberexchen verformt ist.

15· Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13) ein Drehteil ist.

16. Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13^3') an einem Ende eine dünnwandige Halspartie (22) besitzt.

17· Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13) an beiden Enden eine dünnwandige Halspartie (22,36) besitzt.

18. Verbindung nach Anspruch 16 oder 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (22,36) von einem angeformten Schutzring (31) im Abstand umgeben ist, dessen Stirnfläche (32) die Stirn der Halspartie (36) überragt.

19» Verbindung nach Anspruch 16 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Halspartie (22) an einem als HoHkegel (41) ausgebildeten Teil der Nabe (13¹) angeformt ist.

2o. Verbindung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,

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daß in den Hohlkegel (41) eine Halspartie (47) der Ronde (46) des Laufrades (14) eingezogen ist.

21. Verbindung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Eondenhalspartie (47) mit einem von mehreren Umfangsbereichen aus entsprechend vorgeformten Innendurchmesser auf die Welle (12) aufgepreßt ist.

22. Verbindung nach etem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13) und die Rondenhalspartie (47) in spanloser Verformung hergestellt sind.

23- Verbindung nach Anspruch 19 oder 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (I3¹) und die Ronde (46) miteinander vernietet sind.

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