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Abnehmbare Nabe. Die Erfindung bezieht sich auf die Kupplung der beiden
Teile einer abnehmbaren Nabe zwecks gemeinsamer Drehung und i mittels zweier Kränze
von ineinandergreifenden Riffeln an dem einen und an dem anderen Ende der Naben,
welche eine verschiedene schraubenartige Schräge haben, so daß durch das achsiale
Auftreiben der Außennabe auf die Innennabe jeder Spielraum zwischen den Riffeln
vermieden und ein Torsionsdruck auf die zur LTbertragung des Drehmoments -dienende
Fläche ausgeübt wird.
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Die Erfindung ist auch anwendbar auf alle anderen Vorrichtungen, bei
welchen eine derartige Kupplung zwischen einem inneren und äußeren Rotationskörper
hergestellt werden soll. Für diesen Zweck sind bei abnelunbaresl laben schon zwei
Paare von miteinander in Eingriff stehenden Riffeln in Zylinderform angeordnet worden,
von welchen die eine einen kleineren und die andere einen größeren Durchmesser hätte,
und diese Pdffeln sind auch schon in einer schraubenartigen Schräge angeordnet worden.
Wenn aber in diesem Fall die Schraubensteigung einen genügenden «'inkel vor sich
hat, um Festklemmungen bei der Lösung der Teile zu vermeiden, dann ist nur eine
sehr kleine achsiale Bewegung der Riffelkränze auf dem inneren Glied gegenüber dem
-äußeren möglich. Außerdem wird es schwierig, eine genügend große Berührungsfläche
zwischen je zwei. Kränzen hervorzubringen,
um die herrschenden Druckkräfte
zu übertragen, da die Anordnung von sehr starken Riffeln bei den dünnen im allgemeinen
für Naben angewendeten Metallstärken nicht angängig ist. Weiter ist auch die Länge
dieser Riffeln beschränkt, da die zwei Riffelkränze auf die ganze Nabenlänge mit
Rücksicht auf die übrigen Nabenfunktionen verteilt werden müssen. Es wird daher
immer wichtiger, . die vorhandene Metallmasse in möglichst großem Umfang für die
Druckübertragung auszunutzen und dementsprechend zu gestalten.
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Es sind auch schon Kränze von ineinandereingreifenden Riffeln vorgeschlagen
worden, die mehr oder weniger im rechten Winkel zu der Drehachse stehen. Sie sind
aber auch ungeeignet für die dünnen Metallbauweisen der abnehmbaren Nabe, weil,
wie gesagt, sehr starke Riffeln in diesen nicht leicht angebracht werden können.
Auf der andern Seite erfordern kleine Riffeln eine Beschränkung der achsialen Bewegung
zur Herstellung des Eingriffs, und man kann nicht genügend deutlich sehen, ob ein
solcher Eingriff wirklich stattgefunden .hat. Sie sind deshalb unsicher und erfordern
außerdem eine erhebliche Länge in radialer Richtung; um die nötige Druckflächen-röße
zu erzielen, und das Ergebnis davon ist wieder eine Gestalt, der die. nötige Starrheit
fehlt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist, diesen Mängeln abzuhelfen und riffelartige
Eingriffsmittel der gekennzeichneten Gattung anzuordnen, welche eine genügend große
Druckfläche für Erfüllung ihrer Aufgabe besitzen.
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Die Erfindung besteht in einer abnehmbaren Nabe o. d51., welche an
dem einen ; Ende der Nabe einen zylindrischen Kranz von zwei ineinandereingreifenden
und ineinander durch achsialen Druck verschiebbaren Riffeln enthält und in der Nähe
des anderen Endes einen Kranz solcher Riffeln auf einer kegel- förmigen Fläche,
wobei die Riffeln des einen L Kranzes so im Verhältnis zu denen des anderen I geneigt
sind, daß die Druck übertragenden Flanken der Riffeln durch die Aufpressung des
einen Nabenteils auf den anderen in dichte Berührung gebracht -werden (vgl. Patent
; 35s349).
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Von den anliegenden Zeichnungen ist Abb. i ein Längsschnitt einer
abnehmbaren Nabe, Abb. a eine Teilendansicht der Innennabe nach Abb. i, . Abb. 3
eine Teilansicht, welche einen hrainz schraubenförmiger Riffeln auf der Innenseite
der Außennabe zeigt, Abb. 4 ein Schnitt durch die kiflcln in vergrößertem Maßstab.
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Abb. 5 bis 9 sind Diagrainnie >liversrüher tem Maßstab, welche die
Gestaltung von Einzelheiten deutlich machen, und zwar Abb. 5 eine Längsansicht,
Abb. 6 eine Draufsicht auf Abb. 5 in Richtung des Pfeils 6, Abb. 7 ein Schnitt nach
der Linie C-C der Abb. 5, von rechts gesehen, Abb. 8 eine Abwickelung und Schnitt
nach der Linie A-A, von rechts gesehen, Abb. 9 .eine Abwickelung und Schnitt nach
der Linie B-B, auch von rechts gesehen.
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In der beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung nach Abb. i ist
u die Außennabe, U die Innennabe und c die Verschlußmutter zur Anpressung der Außennabe
auf die , Innennabe in achsialer Richtung. Die Mutter c wird auf den Gewindeteil
d aufgeschraubt, an den sich ein etwas verdickter Teil e mit dem Riffelkranz
f auf der Innennabe anschließt, in welche der Rifelkranz f' auf der Außennabe
eingreift, wobei die Riffeln entsprechend Abb.3 schräg angeordnet sind und entsprechend
Abb.4 ihre Druckflächen steil, ungefähr in Richtung des Zylinderradius haben, während
die Rückenflächen geneigt sind. An der Außennabe ist ein entsprechender ItifTelkranz
f' angeordnet, der in den Kranz f eingreift, so daß bei achsialer Relativbewegung
eine Verdrehung unter Anlage der Steilflächen der Riffeln aneinander stattfindet.
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Ara anderen Ende der Innennabe isst eine Erweiterung der kegelförmigen
Fläche g an der Innennabe angebracht und auf dieser ein Riffelkranz lt von
noch näher zu beschreibender Gestalt. An der Außennabe ist ein entsprechender Riflelkranz
/z' vorhanden, de@s@t-@ Steilflanken an den Steilflanken der Rifelti /r unter Druck
anliegen, wenn die.Außennabc auf die Innennabe aufg.epreßt -wird. Die radialen Flanken
der Riffeln lt, lt' -werden zweckmäßig als Teile von Ebenen gebildet, welche
durch die Drehachse der Nabe gehen. da unter diesen Bedingungen Änderungen in der
gegenseitigen Stellung der beiden Nabenteile keinen Einfuß auf die volle Größe der
Berührungsfläche haben. Der Rücken dieser Riffeln ist annähernd zu einer besonderen
Art von Schraubenfläche gestaltet. Diese Schraubenfläche entsteht, wenn man eine
gegen- die Drehachse geneigte gerade oder, wenn erwünscht, auch gebogene Linie,
-welche dies Drehachse schneidet, eine achsiale I3ew@-gung und eine Drelibewe@@ung
ausführen 1ilit, welche dieselbe Srhraubensteilgung aufweist wie die hiffelkränze
f, %'.
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Bei der I3au%s-eise nach Abb. i his .l ist d:e Schraubensteigung,
cis h. der :Abstand eine, Schraubengans. von dein anderen ungefihr j 67,7 cin (=6,67
Zoll). Das bedeutet bei einen, mittleren, Durchmesser von ungefähr i o, 15
cni
(.l Zoll) für die Itilfeln auf- der Zylinderfläche e einen Winkel
Z von ungefähr ;6 Minuten, während der '\Vinkel der kegelförmigen Erweiterung ungefähr
einenWinkel von 30- mit der Drehachse bildet.
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Die Beziehung zwischen den schraubenförmigen Riffeln f, f'
und denen der Kegelforte ist am leichtesten zu sehen, wctin man annimmt, daß die
Mantellinie des Kegels in einem Winkel von .f5' zu der Achse steht und sich auf
dieser mit der S;eigung der angewendeten Schraubenform weiterbewegt. Die Schnittpunkte
dieser Linie mit einer zu der Achse rechtwinkligen Ebene würden eine genau definierte
Spirale mit gleichem Abstand ihrer Windungen bilden und eine gerade solche Spirale
würde auch von einer Linie gebildet werden, welche in einem anderen ZVirikel steht;
während bei einem Winkel von .15° die von der rotierenden Linie abgeschnittene Achsenstrecke
bis zu der senkrechten Ebene gleich der Strecke von der Achse bis zum Schnittpunkt
dieser Ebene ist, würde bei Änderung dieses Verhältnisses von i : I zu I : ; dieselbe
Spirale beschrieben werden, wenn die Linie sich mit einer dreifachen Schraubensteigung
bewegt.
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Die Abb. ; bis 9 sind Diagramme, welche zeigen, wie die Gestalt der
Riffelrücken bei einer vorzugsweisen Ausbildung derselben festgestellt wird, bei
welcher der -\VinkelZ' der bewegten Linie 16° :12 Minuten beträgt oder eine -Neigung
von ; auf to hat, was wiederum einer Schraubensteigung für eine zylindrische Schraube
von 63,8 cm (25,i3 Zoll) bei einem mittleren Durchmesser von 6.09 cm (=,.l
Zoll) entspricht, wobei der Winkel Y' der Kegelfläche mit der Drehachse 14` beträgt.
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In dem Diagramm sind 12 die Riffeln auf der Innennabe, welche auf
einer zylindrischen Oberfläche, nie oben beschrieben, gebildet sind, und f3 sind
die Riffeln auf der Außennabe, welche mit den Riffeln f= in Eingriff stehen. 1t'=
sind die Riffeln auf der Kzgel-3iäche der Innennabe und h3 die auf der Außennabe.
Die Tiefe der Riffeln f=' und ß
ist 0,12 cm (0,05 Zoll), und die mittlere
Tiefe der Riffeln h=, 7t3 ist dieselbe; die Länge der ersteren ist 2,539
cm (1 Zoll) und die der letzteren 2,a8 cm (o,9 Zoll).
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Die Linie A-A in Abb. 5 gibt eine Ebene in rechtem Winkel zu der Drehachse
der 'Nabe an, und die Linie 0-P liegt auf einer Fläche und in einer Ebene, welche
die Achse des Kegels enthält, auf dem die Scheitel der Riffeln h3 liegen.
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Wenn die Linie 0-P der Schraubenlinie F-G entsprechend Abb. G bewegt
,%-ird, bewegt sich ihr Schnittpunkt mit der Ebene A-A von D
zu F iii radialer
Richtung und um die Strecke C (Abb. 8) in der Umfangrichtung und getan @@t
so zu dein Punkt D'. Wenn das äußere Glied um dieselbe Strecke weiterbewegt wird,
wird ein weiterer Punkt D2 erreicht. Wird dies wiederholt, so ergibt sich als geometrischer
Ort der Schnittpunkte die Kurve D, Ds. Wenn die Schnittpunkte DA,
D.l' dieser Kurve mit Kreisen aufgesucht werden, die um den Scheitel und den Fußpunkt
der Riffeln in der Schnittebene A-A gezogen werden und miteinander durch eine gerade
Linie verbunden werden, wird der Winkel a derselben (Abb.9) derwirtschaftlich besteWinkel
für die Riftelrücken sein. ZVenn der Winkel kleiner als ca gemacht wird, wird bei
dem Ausziehen der Riffeln, Widerstand eintreten, während bei Vergrößerung von a
eine Vergrößerung des Spielraums eintritt.
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Wenn der geometrische Ort der Schnittpunkte von 0-P mit der Ebene
B-B aufgestellt wird wie in Abb.9, ergibt sich eine steilere Kurve D'#, Die als
die in der Ebene A-A. da derselben radialen Bewegungsgröße eine geringere Umfangsbewegung
entspricht. Da der Winkel a im allgemeinen auf die Längen der Riffeln konstant bleibt,
wird der Spielraum an dem weiteren Ende des Kegels bei dem Auseinanderziehen annähernd
konstant bleiben, während er sich an dem engeren Ende allmählich vergrößert, wie
oben links in Abb. 9 gezeigt: Hieraus geht hervor, daß die durch die Erzeugende
0-P beschriebene Schraubenfläche nur eine Grenzfläche darstellt zwischen den Riffeln
des inneren und äußeren Gliedes und daß kein Teil des Riftelkörpers über diese Grenzfläche
hinausgehen darf. Für die .praktischen Herstellungszwecke kann eine Annäherung an
diese Fläche verwendet werden, wie sie durch die gerade Linie D-1, D3' angezeigt
ist. Hierdurch kann die radiale Berührungsflanke der Riffeln etwas verkürzt werden
und ein gewisser Spielraum zwischen den gekrümmten oder schraubenförmigen Flanken
entstellen, in anderen Worten, zwischen den Flanken, welche in der Schnittebene
A-A eine Spiralform aufweisen.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß irgendeine besondere Spiralart
durch eine Erzeugende 0-P von einem beliebigen Winkel zur Drehachse gebildet werden
kann, wenn die Steigung der Schraube an dem anderen Ende entsprechend verändert
wird. Es ist auch möglich, die radiale Tiefe der geraden Flanken und die Zahneinteilung
der Riffeln zu bestimmen, welche ihrerseits einen kleinen Teil der Spirale bestimmt
und damit die ganze Spirale. Durch Abänderung der Schraubensteigung kann eine Spirale
mit jedem erwünschten Winkel erzeugt «-erden; je steiler die Linie ist, desto kleiner
die Ganghöhe.
Die radiale Tiefe der Riffeln wird aber nach praktischen
Erwägungen zu bestimmen sein, bei welchen die .Dicke des Materials eine entscheidende
Riolle spielt, und die wünschenswerteste Größe des Winkels A wird in hohem .Maß
durch die Form beeinflußt werden, welche notwendig ist, um die Belastung der Riffeln
auszuhalten.
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Nachdem so die allgemeine Riffelform bestimmt ist, muß der Winkel
Y oder Y' des kegelförmigen Teils mit dem Winkel Z, Z' der Schraubensteigung
wachsen, und umgekehrt, um dieselbe Riffelgestalt zu behalten. Der '@Vinkel Z, Z'
der Schraubensteigung wird aber aus Erwägungen über die Vermeidung von Klemmungen
bei dem Auseinanderziehen bestimmt und ebenso durch den Wunsch, eine zu große Belastung
und deshalb zu große Spannung bei dem Aufschrauben der Mutter zu vermeiden, während
ein kleiner Winkel Y; Y' eine große achsiale Bewegung von dem Punkt ab ergibt,
an welchem das letzte Paar Riffeln miteinander in Berührung ist, bis zu der Lage
des'endgültigen Eingriffs,.
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In der Beschreibung und Zeichnung sind die Druckflanken der Riffeln
als radial' oder als in einer die Drehachse enthaltenden Ebene liegend bezeichnet.
Diese Form ist zweckmäßig aus dem Standpunkt der Herstellung, aber es ist möglich,
daß in einzelnen Fällen es wünschenswert ist, diese Flanken als aus Teilen von Ebenen
zusammengesetzt zu bilden, welche tangential zu einem der Drehachse gleichachsigen
Zylinder sind. In' noch anderen Fällen kann auch ein anderer Rotationskörper als
ein Zylinder am zweckmäßigsten sein.
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Die mit einer steilen Druckflanke und einem geneigten Rücken versehenen
Riffe11i r können auch V-förmige oder andere Querschnitte erhalten, wenn dies aus
praktischen i Gesichtspunkten zweckmäßig erscheint. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung
der Zähne ist es möglich, in hohem Maßstab, wenn nicht vollständig, Spielraum zwischen
den drucklosen Zahnseiten zu vermeiden und so I die gesamte, auf dem Umfang der
in Eingriff stehenden Kränze vorhandene Materialmenge zur Aufnahme und Übertragung
der j Druckkräfte von dem einen Nabenteil auf den anderen nutzbar zu machen und
damit die Höchstleistung der Materialn.enge zu erreichen.
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Anstatt der gezeichneten geraden form der drucklosen Riffelflanke
kann auch eine ;ekrümmte verwendet «erden, wenn bauliche Rücksichten (lies verlangen.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform der Riffeln auf den' zylindrischen
Kränzen sind diese als schraubenförmig bezeichnet und die Flanken der Riffeln auf
der kegelförmigen Oberfläche als radial und entsprechend Teilen; von durch die Achse
gehenden Ebenen. Es ist natürlich klar, daß, solange ein Unterschied besteht und
die Riffeln. des einen Kranzes einen Winkel zu den Riffeln des anderen Kranzes bilden,
es nicht darauf ankommt, welcher von beiden gerade und welcher schraubenförmig ist.
Tatsächlich können beide schraubenförmig, aber von verschiedenem Steigungswinkel
sein.