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Abnehmbares Rad, Die Erfindung bezieht sich auf drehende Körper, wie
z. B. Achsen und Räder oder gleichartige Stücke, bei welchen ein äußeres das innere
umgebende Glied von dem inneren getragenwird.
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Es ist für abnehmbare Räder bekannt, die Außennabe auf der inneren
zu befestigen, zu zentrieren und gegen Drehung durch Anwendung von in Kegellinien
verlaufenden Nuten oder parallelen Nuten mit einem besonderen konischen Sitz zu
sichern. Weiter ist der Gebrauch von gewellten Kegeloberflächen und von pyramidenartigen
Oberflächen bekannt und ebenso die Schwierigkeiten, welche die Aufgabe mit sich
bringt, ein Spiel der beiden verbundenen Körper in der Drehrichtung, welche oft
voneinander getrennt und wieder vereinigt werden, zu vermeiden.
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Mit Ausnahme der angegebenen Wellen- und Pyramidenform ergeben sich
bei der Herstellung Schwierigkeiten. Wenn z. B. ein Stück aus Blech mit Oberflächennuten,
durch Wegschneiden des Metalls, versehen wird, tritt eine Schwächung ein, und es
ist schwierig, derartige Oberflächengestaltung mit anderen Mitteln herzustellen.
Die gewellten Oberflächen bieten keine so schwierige Aufgabe und noch weniger die
Pyramidenflächen.
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Bei der HerAellung von Naben mit polygonalen Berührungsflächen ist
es fast unmöglich, mit Sicherheit eine absolute Berührung der Polygonflächen -des
einen Gliedes mit allen Flächen des anderen für die Lage herbeizuführen, in welcher
sie für den Antrieb durch ein Glied sein sollen. Es kann vorkommen, daß zwei einander
gegenüberliegende Flächen auf der inneren Nabe stärker vorspringen wie die anderen
Flächen, so daß diese beiden Flächen allein in Berührung mit den Gegenflächen der
äußeren Nabe kommen, und ein Zwischenraum bei allen anderen Flächen bleibt. Dieser
Zwischenraum gestattet eine schädliche Gleitbewegung zwischen den beiden Naben im
rechten Winkel zu der Radachse oder in der Richtung. des Raddurchmessers.
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Es wäre möglich, diese Gleitbewegung zu vermeiden, wenn die beiden
Teile eine unregelmäßige Polygonform erhalten, von denen die eine der anderen entspricht,
wobei darauf geachtet werden muß, daß keine zwei Seiten des Polygons in der Querschnittfigur
einander parallel sind. In diesem Falle kann aber das äußere Glied auf das innere
nur in einer besonderen Lage aufgesetzt werden, und nicht wie bei einem regelmäßigen
Polygon in so viel Lagen, als das Polygon Seiten hat. Deshalb würden Berührungsflächen
von unregelmäßiger Polygongestalt bei dem Gebrauch unbefriedigend sein. Das gilt
im besonderen für Radnaben.
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Der Zweck der Erfindung ist, ein äußeres Glied auf einem inneren fest
und mehr oder weniger gleichachsig derart zu befestigen, daß eine wirksame und dauerhaft
bleibende Verbindung zwischen beiden entsteht.
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Die Erfindung besteht in einer solchen Verbindung eines äußeren durch
achsiale Aufschiebung auf dem inneren Gliede zu befestigenden Gliedes mit einer
eigentümlichen Gestaltung der ineinandergreifenden Oberflächenformen, daß eine gemeinschaftliche
Drehung gesichert wird. Die Anordnung dieser Oberflächengestaltung ist so getroffen,
daß durch Anwendung einer Kraft in der Achsenrichtung zum Aufpressen des einen Teiles
auf den anderen die dichte Berührung hergestellt wird, und zwar so, daß an zwei
verschiedenen -Stellen der zu verbindenden drehenden Körper solche ineinandergreifende
Oberflächeugestaltungen gewählt werden, daß die Berührung derselben bei der achsialen
Aufschiebung des einen Teiles auf den anderen in den beiden Querschnitten durch
die Berührung der Oberflächen zwei Drehmomente von entgegengesetzter Richtung entstehen.
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Die Erfindung besteht weiter in der besonderen Ausführung, daß zur
Vermeidung von Spielräumen in der Drehrichtung zwischen den drehenden Gliedern zwei
Zonen oder Reihen von Berührungsflächen angeordnet werden, die an verschiedenen
Stellen der Achsenlänge angebracht sind. Dabei verlaufen die Berührungsflächen nicht
in Radialebenen, sondern sind zu diesen geneigt, so daß durch einen Druck derselben
aufeinander eine Zentrierung der beiden Glieder in jeder Zone stattfindet, verbunden
mit einer Torsionsbeanspruchung in dem dazwischenliegenden Material.
Eine.
weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in der Anordnung der treibenden. und
zentrierenden Flächen zwischen dem äußeren und inneren Gliede, das heißt der Berührungsflächen,
die die Drehung zwischen den beiden Gliedern in einer Richtung hindern an oder nahe
dem Ende dieser Glieder und die Anordnung der entsprechenden Oberflächen, welche
die Drehung in der anderen Richtung hindern an oder nahe dem anderen Ende, beides
in Verbindung mit Mitteln, um das äußere Glied in der Achsenrichtung über das innere
Glied zu pressen, um die genannten Berührungsflächen fest aneinander zu schließen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in der Gestaltung
eines äußeren achsial verschiebbaren Gliedes auf ein inneres Glied mit polygonaler
oder vielflächiger Oberfläche, wobei die miteinander in Eingriff gelangenden Gestaltungen
oder Oberflächen derart sind, daß eine in der Achsenrichtung drückende Kraft den
einen Teil auf den anderen an nicht weniger als drei Paar zum Anschluß aneinander
kommender Oberflächen führt.
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Eine weitere Ausführungsform betrifft die Anordnung, insbesondere
für abnehmbare Doppelnaben, bei welcher auf dem inneren Gliede eine Polygonoberfläche
mit einer ungeraden Flächenzahl gebildet ist, der entsprechenden Oberfläche auf
der Innenseite des äußeren Gliedes entspricht, wobei wiederum Mittel vorgesehen
sind, um das äußere Glied in der Längsrichtung fest auf das innere zu pressen. Die
Erfindung bezieht sich weiter auf die Verbesserungen, die sich auf die treibende
Verbindung in der Anwendung auf Wagenräder o. dgl. beziehen, wie sie aus der folgenden
Beschreibung hervorgehen. In den mehr oder weniger schematischen Zeichnungen sind
Abb. z und 2 teilweise Ansichten einer Ausführungsform für die Naben von abnehmbaren
Rädern, Abb. 3 und q. entsprechende Ansichten einer etwas abgeänderten Ausführungsform,
Abb. 5 und 6 eine weitere Ausführungsform, bei welcher eine Reihe der Verbindungsmittel
eine leicht schraubenförmige Gestalt aufweist, Abb.7 und 8 eine Ausführungsform
mit schrägen Nocken als Verbindungsorgane, Abb. g und to eine Ausführungsform Grund
eines regelmäßigen Polygons, Abb. _= und 12 eine abgeänderte Ausführungsform nach
Abb. g und xo.
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Abb. 13 bis =6 dienen zur Verdeutlichung von Nachteilen der regelmäßigen
Polygonform. Abb. 17 und 18 ist eine Ausführungsform mit Polygonen ungeraden Flächenzahlen,
die diese Nachteile nicht besitzen.
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Abb. r9 und zo zeigen Einzelheiten der Ausführung nach Abb. 17 und
18, Abb. 21 und 7,2 eine Ausführungsform, bei welcher die Nachteile der Bauweise
nach Abb. zo auf andere Weise vermieden sind.
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Bei der Ausführung der Erfindung nach Abb. r und 2 bei abnehmbaren
Rädern ist ein innerer Nabenteil a und ein äußerer Nabenteil b vorgesehen, welche
zwei Reihen zusammengehöriger Verbindungsmittel besitzen, von denen die eine Reihe
an dem inneren Ende und die andere an dem äußeren Ende der Nabe liegt.
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Die zwei Reihen von Verbindungsmitteln c und d sind im allgemeinen
in ihrer Gestalt ähnlich. Die Reihe c an dem inneren Ende hat einen größeren Radius
als die Reihe d an dem äußeren Ende, so daß die Elemente der Reihe c leicht über
die Reihe d, ohne sich ineinander zu verfangen, übergestreift werden können.
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Der äußere Nabenteil b wird auf den inneren (a) durch eine
achsiale Gleitbewegung wie gewöhnlich aufgebracht und durch eine nicht gezeichnete
Mutter auf dem Schraubengewinde e festgehalten, die mit einem Flansch oder einer
anderen nicht gezeichneten Anlagefläche an dem äußeren Ende der Außennabe b zusammenwirkt.
Durch dieses Stück wird die Kraft zum Rufpressen der Außennabe auf die Innennabe
ausgeübt.
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Die zum Eingriff gelangenden Oberflächen c und d haben die Form von
zwei Reihen winkliger oder V-förmiger, nach Kegellinien zulaufender Vorsprünge und
Nuten. Die Reihe c läuft nach dem Scheitelpunkt cl, die Reihe d nach dem Scheitelpunkt
dl zusammen. Die Sohlenlinien c2, d2 der Nuten der Außennabe b liegen in denselben
Radialebenen. Die Kammlinien s3, d3 der entsprechenden Vorsprünge auf der inneren
.Nabe a sind aber in einer kleinen Winkelentfernung versetzt. Hierdurch wird erreicht,
daß bei der Rufpressung der Außennabe auf die Innennabe die Vorsprünge c in dichte
treibende Berührung mit der einen Seite der Nuten kommen, wie bei c4 angegeben mit
einem Spielraum c6 auf der anderen Seite, daß aber die andere Reihe von Vorsprüngen
d auf der d4 gegenüberliegenden Seite mit Spielraum bei d6 zur Berührung gelangt.
-Die genannten Bedingungen sichern, daß die inneren und äußeren Naben in enger treibender
Berührung nach jeder Drehrichtung sind, und daß sie gleichzeitig mit ihren Achsen
so genau wie möglich staxrgleichachsig gehalten werden und eine Bewegung nach keiner
Richtung möglich ist.
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Bei der Bauweise nach Abb. 3 und q: ist nur eine Reihe von kegelförmig
zulaufenden Verbindungsmitteln mit großem Durchmesser c an dem inneren Ende der
Nabe vorgesehen, und die andere Reihe der Verbindungsmittel hat die Gestalt von
kleineren V-förmigen Nuten f, die der Achse parallel laufen und auf einer Oberfläche
angeordnet sind, deren Radius kleiner ist als die dünnsten Teile der anderen Reihe
Verbindungsmittel
c. Auf diese- Weise werden die beiden Reihen
von Verbindungsmitteln an dem einen oder anderen Ende. der Naben in einer kleinen
Winkelentfernung voneinander angebracht, so da.ß die dichte Berührung für den Antrieb
nach beiden Richtungen, wie oben beschrieben, gesichert ist. Wenn die Beziehung
zwischen den beiden Reihen von Verbindungsmitteln derart ist, daß das innere und
äußere Glied nur in einer Winkellage aufeinandergeschoben werden können, dann kann
eine Führungseinrichtung angebracht werden, wie z. B. das Führungsstück z an :einem
der beiden Teile, welche lose in einer Längsnut in dem andern Teil gleitet, und
zwar bevor die Hauptverbindungsmittel miteinander in Berührung kommen, tun so eine
schnelle Vereinigung der beiden Glieder zu ermöglichen.
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Bei der Bauweise nach Abb. 5 und 6 wird die Außennabe b, wie beschrieben,
auf der Innennabe a durch eine Mutter e1 auf dem Gewinde e gehalten, welche gegen
den Flansch g der Außennabe drückt.
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Bei dieser Bauweise hat die eine Reihe der Verbindungsmittel f die
Gestalt paralleler Nuten wie nach Abb. 3 und q., und die andere Reihe h besitzt
auch solche Nuten von ähnlichem Querschnitt, aber in etwas größerem Abstande von
der. Achse und mit einer schwach schraubenförmigen Richtung. Die schraubenförmige
Richtung der Verbindungsmittel h hat dieselbe Wirkung wie der Winkelabstand zwischen
den Anschlußflächen bei den oben beschriebenen Ausführungsformen, nämlich die Wirkung,
eine dichte Berührung zum Antreiben in einer Richtung in der einen Reihe und eine
ebensolche Berührung in der anderen Richtung in der anderen Reihe zu erzielen. Bei
dieser Anordnung ist die Winkelbewegung zwischen den inneren und äußeren Gliedern
durch den Spielraum zwischen den parallelen Nuten bestimmt, und deshalb soll die
Schraubensteigung den Reibungswinkel nicht übersteigen,, so daß Kleinmungen vermieden
werden. . Dabei wird der Eingriff in der Achsenrichtung in die schraubenförmigen
Nuten notwendigerweise kurz sein.
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Es ist klar, daß die Verbindungsmittel f und g nach Abb. 5 und 6 beide
eine mehr oder weniger schraubenförmige Richtung haben können, unter der Voraussetzung,
da,ß die Neigung. in der einen Reihe größer als in der anderen ist oder daß die
Neigungen entgegengesetzt sind.
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Die in Abb. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform gleicht in vielen
Beziehungen der der Abb. 5 und 6. An Stelle der kurzen schraubenförmigen Nuten
h sind Nocken p mit schrägen Seitenflächen j1 auf der Innennabe a
vorgesehen, die in die Aussparungen j= der Außennahe b oder in ein zylindrisches,
mit dieser fest verbundenes Stück eingreifen. Nocken und j 1 Aussparungen dieser
Art können auch in Verbindung mit den Verbindungsmitteln c nach Abb, i, z, 3 und
q., wenn gewünscht, "verwendet: werden.
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Bei der Nabe nach Abb. g und io haben die Verbindungsmittel einen
Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks, und die so vorhandenen Oberflächen bieten
eine große . Fläche, -um den gesamten auf ihnen lastenden Druck aufzunehmen. Die
Gestaltung ist derart, daß sie. leicht durch Drücken des Nabenbaustoffes gebildet
werden kann, und das Erzeugnis hat eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Verbiegung
als das nach einigen der anderen Abbildungen, Die Zeichnung zeigt zwei achtseitige
Polygone k und 1, die aus dem Baustoff der Innennabe a und der Außennabe
b gebildet sind. Die Oberflächenlaufen pyramidenförmig, zu und die Flächenreihe
k ist so :gestaltet, daß sie leicht über die Flächenreihe 1 weggeht, wie bei den
anderen Formen der Verbindungsmittel. Die Zeichnungen zeigen zwei Reihen von Oberflächen
der Außennaben b, die symmetrisch zueinander stehen, während die zwei Reihen Oberflächen
der Innennabe a gegeneinander um einen kleinen Winkel verschoben sind. Es ist jedoch
klar, daß das .Verhältnis auch umgekehrt sein kann und da.ß nur eine von den beiden
Flächenreihen verschoben sein muß. Es ist außerdem klar, daß die eine Flächenreihe
der Achse parallel und .nur die andere pyramidenförmig sein muß.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. ii und 12 sind die Oberflächen der
beiden Reihen. von Verbindungsmitteln in beiden Nabenteilen synnmetrisch. Um hier
eine .dichte Berührung zum Treiben in einer Richtung durch die eine Reihe und zum
Treiben in der anderen Richtung durch die andere Reihe herbeizuführen, ist ein großer
Teil der Oberflächen der Reihe k der Innennabe weggeschnitten oder so gestaltet,
als ob sie auf der einen Seite weggeschnitten wären, wie bei k1 ersichtlich, und
ein großer Teil der Oberfläche der anderen Reihe 1 der Innennabe ist auf der anderen
Seite ähnlich behandelt, wie bei 11 ersichtlich. Dies hat hinsichtlich der Treibung
dieselbe Wirkung wie die Winkelversetzung der Oberflächen, und diese Gestaltung
kann, wie angegeben, an der einen Nabenhälfte oder an der anderen, je nach Zweckmäßigkeitsrücksichten,
ausgeführt werden. Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß die eine Oberflachenreihe
pyramidenförmig zuläuft und die andere der Achse parallel ist, sie können auch beide
zulaufen.
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Die Bauweisen nach Abb. g bis 12 bieten Vorteile hinsichtlich der
Leichtigkeit, mit welcher große Festigkeit für eine Vorrichtung aus Blech erzielt
werden kann; sie sind aber unbefriedigend, wie aus den Abb..13 bis Z6.hervorgeht
In den Abb. 13 und 14 laufen die Verbindungsmittel ununterbrochen über die ganze
Nabe,
während nach Abb. 15 und 16 zwei getrennte Reihen von
Verbindungsmitteln in verschiedenen Schnittebenen vorhanden sind. Bei allen Gestaltungen
jedoch, wie sie durch die gewöhnlichen Herstellungsverfahren erzeugt werden können,
liegt die Möglichkeit vor, daß ein Eingriff auf zwei entgegengesetzten parallelen
Seiten stattfindet, wie bei m, m' angegeben (Abb. 13) daß jedoch, wie -bei m2, m3,
m4 und m6 ersichtlich, an den anderen Seiten ein Spielraum besteht, so daß
eine radiale Verschiebung parallel mit den in enger Berührung befindlichen Flächen
stattfinden kann.
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Nach Abb. 15 und 16 kann derselbe Einwand gemacht werden, hier ist
eine enge Berührung bei n, n1, o, o' an dem inneren Ende der Nabe und bei
P, pi, q, q1 an dem äußeren Ende der Nabe, und Spielraum tritt -auf bei n2, n3,
n4 und 14s, p2, p3, p4 und P5 und außerdem bei 02, 03, 04 und o5 und q2,
q3, q4 und qs.
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Die Abb. 17 und 18 zeigen eine Nabenbauweise mit fortlaufenden Verbindungsmitteln,
bei welchen der obige Nachteil vermieden ist, und zwar dadurch, daß eine ungerade
Seitenzahl für das Polygon gewählt worden ist. Bei dieser Gestalt führt ein Preßdruck
durch eine Befestigungsmutter auf dem Gewinde e zu einer engen Berührung von wenigstens
drei Paaren von Anschlußflächen, wie bei y, y' und y2 in Abb. 17 zu ersehen. Da
von den drei Flächenpaaren keine zwei parallel zueinander sind, ist eine radiale
Verschiebungsbewegung parallel zu einem solchen Oberflächenpaar unmöglich, und obwohl
unvermeidbare Zwischenräume entstehen mögen, wie bei r3, y4, y5 und r6 ersichtlich,
so entsteht durch diese jedoch keine relative Bewegung der beiden Nabenteile.
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In den angegebenen Abbildungen, die mehr oder weniger schematisch
sind, ist der mögliche Spielraum gegenüber der praktischen Ausführung erheblich
übertrieben, um ihn klar hervortreten zu lassen.
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Die Abb. ig und 2o illustrieren in etwas mehr ins einzelne gehender
Weise die Bauart einer Nabe mit zwei Reihen von Verbindungsmitteln in verschiedenen
Querschnitten, von denen jede Reihe im Querschnitt ein regelmäßiges Vieleck mit
einer ungeraden Seitenzahl ist. Für diese Bauweise ist ersichtlich, daß an dem inneren
Ende der Nabe dichte Berührung zum Treiben in einer Richtung bei t, t' und
t2 stattfindet und an dem äußeren Ende der Naben eine ähnliche Berührung zum Treiben
in entgegengesetzter Richtung bei v, v' und v2, Auch hier sind die Zwischenräume
wie bei 13, t4 und il und v3, v4, v5 und ve übertrieben gezeichnet.
Die obige Beschreibung bezieht sich nur auf abnehmbare Räder, offensichtlich ist
die Erfmdung aber gleich anwendbar auf viele andere Vorrichtungen, wie z. B. das
Aufsetzen einer Nabe auf eine Welle oder einer Riemenscheibe auf eine Welle, kurz
für alle: Zwecke, bei welchen ein Glied auf einen anderen undrehbar befestigt wird
und in treibender Verbindung mit ihm stehen soll.