SE454340B

SE454340B - FIXED WHEEL FIXING DEVICE

Info

Publication number: SE454340B
Application number: SE8304953A
Authority: SE
Inventors: E J Hlinsky; W L Grube
Original assignee: Mac Lean Fogg Co
Priority date: 1982-09-20
Filing date: 1983-09-14
Publication date: 1988-04-25
Also published as: GB8324993D0; GB2127122A; CA1212975A; IT8348991A0; FR2533169B1; FR2533169A1; SE8304953D0; JPS59131015A; BR8305122A; DE3333785A1; DE3333785C2; IT1197714B; AU563956B2; GB2127122B; AU1930483A; SE8304953L

Description

4s4 340 2 _ don med dubbla hjulpar samt avsedda för ojämna vägar e dyl. Det är inte ovanligt att man specifioerar att kontroll med avseende på åtdragningsmomentet hos hjulmuttrar skall utföras så tätt som varje 800 km i en del situationer. Ehuru ett sådant förfaran- de behövs för att monteringen skall vara säker och skall få er- forderligt underhåll kan det bli obekvämt och tidskrävande. 4s4 340 2 _ ballast with double wheel pairs and intended for uneven roads or the like. It is not uncommon to specify that checking the tightening torque of wheel nuts should be performed as closely as every 800 km in some situations. Although such a procedure is required for the assembly to be safe and to receive the necessary maintenance, it can be inconvenient and time-consuming.

Det vore önskvärt att göra monteringsanordningen för hjulmuttern fjädrande eftergivande i högre grad, men detta är svårt på grund av de stora låskrafterna som uppträder och på grund av de begränsningar av storleken som bestäms av omgiv- ningen. Exempelvis skulle metoder med konventionella fjäder- brickor eller bellevillefjädrar inte lösa problemet därför att storleken hos fjäderbrickan skulle bli alltför stor, exempel- vis med diametern lO cm för en låskraft som uppgår till ca 13600 kg.It would be desirable to make the mounting device for the wheel nut resiliently resilient to a greater degree, but this is difficult due to the large locking forces that occur and due to the limitations of the size determined by the environment. For example, methods with conventional spring washers or belleville springs would not solve the problem because the size of the spring washer would be too large, for example with a diameter of 10 cm for a locking force amounting to about 13600 kg.

Bland de viktiga ändamålen med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad fastsättningsanordning, särskilt en fastsättningsanordning som med fördel kan användas för fast- spända hjul, vidare att åstadkomma en fastsättningsanordning som kan motstå förluster i låskraften vid användning, att åstad- komma en fastsättningsanordning som övervinner problemen och riskerna som utgör resultatet av att låskraften går förlorad därför att fastsättningsanordningen kryper eller inbäddas e dyl i konventionella anordningar, att åstadkomma en fastsättnings- anordning som medger ökad fjädrande eftergivlighet i den fast- spända anordningen på ett tillförlitligt och ekonomiskt sätt och utan överdrivet stora fastsättningsdelar, att åstadkomma en fastsättningsanordning som kan medföra en betydande fjädran- de eftergivlighet utan att delarna i anordningen utsätts för skador vid åtdragning och att åstadkomma en förbättrad fast- sättningsanordning för fastspända hjul, medelst vilken anord- ning olägenheterna vid fästorgan och fastsättningsanordningar som tidigare har använts för detta ändamål undanröjs.Among the important objects of the present invention is to provide an improved fastening device, in particular a fastening device which can be used to advantage for clamped wheels, further to provide a fastening device which can withstand losses in the locking force in use, to provide a fastening device which overcomes the problems and risks that result from the loss of locking force due to the fastening device creeping or embedded or the like in conventional devices, to provide a fastening device which allows increased resilient resilience in the fastened device in a reliable and economical manner and without excessive size fastening parts, to provide a fastening device which can cause a significant resilient resilience without the parts of the device being subjected to damage during tightening and to provide an improved fastening device for clamped wheels, by means of which device the attachments to fasteners and fasteners previously used for this purpose are eliminated.

- I enlighet med de ovan angivna ändamålen och ytterligare ändamål med uppfinningen åstadkommas i korthet en fastsätt- ningsanordning för att spänna fast ett eller flera fordons- hjul mellan ett nav och fastsättningsanordningen med en förut- bestämd låskraft, Fastsättningsanordningen inkluderar ett gäng- 454 340 3 försett fästorgan med en huvuddel och ett cylindriskt, axiellt orienterat gängavsnitt, varvid huvuddelen har en konfiguration med vilken ett verktyg för åtdragning av fastsättningsanord- _ ningen kan göra ingrepp. Anordningen inkluderar också en fjäd- rande eftergivligt deformerbar làsbricka som kan vrida sig i förhållande till huvuddelen och som har en mittöppning som om- ger planet för det cylindriska gängavsnittet. En anliggningsyta hos huvuddelen är bildad på fastsättningsanordningens huvuddel och har sin gränsyta mot en anliggningsyta hos en samverkande bricka som är bildad på den ena sidan av låsbrickan. En med hjulet ingripande làsyta är bildad på den motsatta sidan av lásbrickan.In accordance with the above objects and further objects of the invention, there is briefly provided a fastening device for clamping one or more vehicle wheels between a hub and the fastening device with a predetermined locking force. The fastening device includes a threaded 454 340 3 provided fastening means with a main part and a cylindrical, axially oriented threaded section, the main part having a configuration with which a tool for tightening the fastening device can engage. The device also includes a resiliently resiliently deformable lock washer which can rotate relative to the main body and which has a central opening surrounding the plane of the cylindrical thread section. An abutment surface of the main part is formed on the main part of the fastening device and has its interface with an abutment surface of a cooperating washer which is formed on one side of the locking washer. A locking surface engaging the wheel is formed on the opposite side of the lock washer.

Làsytan som är bildad på làsbrickan är 1 huvudsak konisk och lutar i förhållande till den radiella riktningen med en be- gynnelsekonvinkel hos làsytan. Huvuddelens anliggningsyta är också väsentligen konisk och lutar i förhållande till den radi- ella riktningen i en vinkel som har en tangent som är högst så stor som friktionskoefficienten mellan låsbrickan och fastsätt- ningsanordningens huvuddel, varigenom pàläggning av en ringspän- ning på låsbrickan vid átdragning av fastsättningsanordningen förhindras. _ Innan fastsättningsanordningen dras åt är làsbrickan in- gripbar med ett hjul som skall spännas fast längs en första cirkulär kontaktlinje, varvid fastsättningsanordningens huvuddel sträcker sig längs en andra cirkulär kontaktlinje mellan lås- brickan och huvuddelens anliggningsytor. De cirkulära kontakt- linjerna är radiellt och axiellt förskjutna, och den axiellt för- skjutna sträckan är betydande 1 förhållande till den radiellt - förskjutna sträckan för att man skall uppnå stora fjäderkrafter i ett kompakt arrangemang.The locking surface formed on the locking washer is substantially conical and inclined in relation to the radial direction with an initial angular angle of the locking surface. The abutment surface of the main part is also substantially conical and inclined in relation to the radial direction at an angle having a tangent not greater than the coefficient of friction between the lock washer and the main part of the fastening device, whereby applying a ring tension to the lock washer when tightening the fastening device is prevented. Before tightening the fastening device, the locking washer can be engaged with a wheel which is to be clamped along a first circular contact line, the main part of the fastening device extending along a second circular contact line between the locking washer and the abutment surfaces of the main part. The circular contact lines are radially and axially offset, and the axially offset distance is significant in relation to the radially offset distance in order to achieve large spring forces in a compact arrangement.

Huvuddelens anliggningsyta och brickans anliggningsyta bil- dar en begynnelseseparationsvinkel hos anliggningsytan, vilken vin- kel är minst lika stor som làsytans begynnelsekonvinkel. Då fast- sättningsanordningen dras åt kommer låsbrickan att fjädrande eftergivande deformeras, varvid det blir säkerställt att en separationsvinkel upprätthålls mellan brickans och huvuddelens anliggningsytor. Làsbrickan är så utformad, att då fastsätt- 454 340 4 ningsanordningen dras åt kommer låsbrickan att fjädrande efter- givande deformeras så att konvinkeln hos låsytan minskas, vilket också gäller för anliggningsytans separationsvinkel, varvid lås- ytans konvinkel är större än noll vid den förutbestämda láskraf- ten så att en avsevärd fjädrande eftergivlighet finns i anord- ningen vid slutförd åtdragning.The abutment surface of the main part and the abutment surface of the washer form an initial separation angle of the abutment surface, which angle is at least as large as the initial angle of the locking surface. When the fastening device is tightened, the locking washer will be resiliently deformed, whereby it is ensured that a separation angle is maintained between the abutment surfaces of the washer and the main part. The locking washer is designed so that when the fastening device is tightened, the locking washer will resiliently deform so that the cone angle of the locking surface is reduced, which also applies to the separation angle of the abutment surface, the cone angle of the locking surface being greater than zero at the predetermined locking - so that a considerable resilient resilience is present in the device when the tightening is completed.

Föreliggande uppfinning tillsammans med de ovan beskrivna_ ändamålen och fördelarna samt andra ändamål och fördelar hos den- samma kommer att framgá bäst av den nu följande detaljerade be- skrivningen över en föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utföringsform är àskàdliggjord på bifogade ritning, där_ fig 1 är en sektionerad delvy genom ett montage av ett fordons- hjul inkluderande en fastsättningsanordning som är utformad i enlighet med föreliggande uppfinningsprinciper, fig 2 är en längs anordningens axel tagen sektionerad vy av fastsättningsanordningen enligt fig 1 och åskådliggör anordningen före monteringen i ett hjulmontage, fig 3 är en i större skala och något schematiskt visad delvy av en axiell sektion av en del av fastsättningsanord- ningen och en hjulyta, varvid nämnda figur visar delarna i fin-W gertätt eller icke-åtdraget läge och fig 4 är en grafisk repre- sentation som visar sambandet mellan låskraften och avböjningen i ett hjulmontage som inkluderar fastsättningsanordningen enligt föreliggande uppfinning och i ett likartat hjulmontage där man_ använder sig av en konventionell, tidigare känd fastsättningsan- ordning.The present invention together with the above-described objects and advantages, and other objects and advantages thereof, will be best apparent from the following detailed description of a preferred embodiment of the invention, which embodiment is illustrated in the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a sectional partial view through an assembly of a vehicle wheel including a fastening device designed in accordance with the principles of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the fastening device according to Fig. 1 taken along the axis of the device and illustrates the device before mounting in a wheel assembly, Fig. 3 is a larger scale and somewhat schematically shown partial view of an axial section of a part of the fastening device and a wheel surface, said figure showing the parts in fine-W tight or non-tightened position and Fig. 4 is a graphical representation showing the relationship between the locking force and the deflection in a wheel assembly that includes fastening the mounting device according to the present invention and in a similar wheel assembly where a conventional, previously known fastening device is used.

På bifogade ritningar och särskilt i fig 1 visas en del av ett fordonshjulmontage som såsom helhet är betecknat 10 och som inkluderar en fastsättningsanordning med den generella be- teckningen 12 och utformad i enlighet med föreliggande uppfin- nings~principer.In the accompanying drawings and in particular in Fig. 1, a part of a vehicle wheel assembly is shown which is designated as a whole 10 and which includes a fastening device with the general designation 12 and designed in accordance with the principles of the present invention.

Det visade hjulmontaget inkluderar ett navaggregat 14 vid vilket ett par hjul 16 och 18 är fastspända medelst en fastsätt- ningsanordning som inkluderar en tapp 20 och fästanordningen 12.The wheel assembly shown includes a hub assembly 14 to which a pair of wheels 16 and 18 are clamped by means of a fastening device which includes a pin 20 and the fastening device 12.

Ehuru montaget 10 är visat med dubbla hjul skall det framhållas att föreliggande uppfinnings principer också kan tillämpas vid montage med enkla hjul.Although the assembly 10 is shown with double wheels, it should be emphasized that the principles of the present invention can also be applied to single wheel assembly.

I navaggregatet 14 ingår ett navorgan 22 och en utbord- 454 340 5 monterad bromstrumma 24. Uttrycket "nav" eller "navaggregat" e dyl som används här skall uppfattas såsom inte endast in- kluderande anordningar med utbordnav och trumma såsom är åskåd- liggjort här, varvid hjulen är spända mot trumman, utan också andra typer av arrangemang såsom montage med inombordstrummor där hjulen kan vara fastspända direkt mot ett navorgan eller någon annan del av navaggregatet. _ Beroende på fordonets storlek, hjulstorlek, lastfor- dringar och likartade faktorer är ett givet antal tappar 20 be- lägna 1 regel i ett cirkelformigt mönster kring navets 14 om- krets. Bara en enda sådan tapp är visad i fig 1, och det skall framhållas att en fastsättningsanordning 12 kan vara tilldelad varje tapp i hjulmontaget. I den visade utföringsformen är tap-_ pen halvpermanent monterad genom en presspassning in i navaggre~ gatet 14, ehuru andra konventionella typer av tappmonteringsar- rangemazig kan utnyttjas. På konventionellt sätt sträcker sig tappen utåt i axiell riktning 1 förhållande till fastsättnings- anordningens 12 axel, varvid den förlöper genom tapphål 26 i hjulen 16 och 18. Vid begynnelsefastsättningen vid navet 14 vid tidpunkten då fastsättningsanordningen 12 dras åt kan hjulen 16 och 18 centreras i förhållande till navet 14 på ett godtyckligt önskat sätt, exempelvis medelst en lämplig styranordning eller lägesinställningsanordning (inte visad). Det bör observeras att ett spel finns mellan tappen 20 och hjulen 16 och 18. När hjulen har monterats och fastsättningsanordningen 12 har dragits åt tjänar låskraften som appliceras på hjulen mellan navaggregatet 14 och fastsättningsanordningen 12 till att hindra hjulen från att röra sig i förhållande till navaggregatet.The hub assembly 14 includes a hub member 22 and an outboard brake drum 24. The term "hub" or "hub assembly" or the like as used herein is to be construed as not only including devices with an outboard hub and drum as illustrated herein. , the wheels being clamped against the drum, but also other types of arrangements such as mounting with inboard drums where the wheels can be clamped directly against a hub member or some other part of the hub assembly. Depending on the size of the vehicle, wheel size, load requirements and similar factors, a given number of pins 20 are located in a circle in a circular pattern around the circumference of the hub 14. Only one such pin is shown in Fig. 1, and it should be noted that a fastening device 12 may be assigned to each pin in the wheel assembly. In the embodiment shown, the pin is semi-permanently mounted by a press fit into the hub assembly 14, although other conventional types of pin mounting arrangements may be used. Conventionally, the pin extends outwardly in the axial direction 1 relative to the axis of the fastener 12, extending through pin holes 26 in the wheels 16 and 18. At the initial attachment to the hub 14 at the time the fastener 12 is tightened, the wheels 16 and 18 may be centered in relative to the hub 14 in any desired manner, for example by means of a suitable guide device or position adjusting device (not shown). It should be noted that there is a play between the pin 20 and the wheels 16 and 18. Once the wheels have been mounted and the fastening device 12 has been tightened, the locking force applied to the wheels between the hub assembly 14 and the fastening device 12 serves to prevent the wheels from moving relative to the hub assembly. .

Fastsättningsanordningen 12 enligt föreliggande uppfin- ning inkluderar en fastsättningshuvuddel 28 som bildar ett aggre- gat med och samverkar med en låsbricka 30. När fastsättningsan- ordningen 12 är monterad i hjulmontaget på det i fig l visade sättet kommer låsbrickan 13 att vara sandwichartat införd mellan fastsättningsanordningens huvuddel 28 och en yta 32 hos hjulet 18, varvid nämnda yta 52 är belägen radiellt 1 förhållande till fastsättningsanordningens 12 axel. I den visade utföringsformen av uppfinningen utgörs fastsättningsanordningens huvuddel 28 av 454 340 6 en sexkantmutter som med fördel kan användas tillsammans med den gängförsedda tappen 20. Föreliggande uppfinnings principer kan tillämpas likaväl vid fastsättningsanordningar av andra typer än muttrar, såsom exempelvis bultar med skalle som an- vänds i andra typer av hjulmontage. Följaktligen bör uttrycket "fastsättningsanordningens huvuddel" uppfattas såsom inte en- dast omfattande huvuddelen hos en mutter utan också skallpartiet hos en skaftförsedd fastsättningsanordning. _ För ingrepp med den gängförsedda tappen 20 av hantyp in- kluderar fastsättningsanordningens huvuddel 28 ett gängavsnitt 34 av hontyp liggande väsentligen i ett cylindriskt plan som är symmetriskt kring huvuddelens 28 centrala längdaxel. För att fastsättningsanordningen 12 skall kunna dras åt på tappen 20 in- kluderar huvuddelen 28 nyckelingreppsorgan i form av plana ytor 36 hos den sexkantformade mutterns huvuddel. I samverkan med an- dra typer av huvuddelar hos fastsättningsanordningen kan gäng1_ konstruktioner av hantyp i stället för av hontyp anordnas, var- jämte skilda slag av nyckelingreppsorgan eller àtdragningsorgan kan utnyttjas för att dra at fastsättningsanordningen.The fastening device 12 according to the present invention includes a fastening main part 28 which forms an assembly with and cooperates with a locking washer 30. When the fastening device 12 is mounted in the wheel assembly in the manner shown in Fig. 1, the locking washer 13 will be sandwiched between the fastening device main part 28 and a surface 32 of the wheel 18, said surface 52 being located radially in relation to the axis of the fastening device 12. In the illustrated embodiment of the invention, the main part 28 of the fastening device 28 of 454 340 6 constitutes a hexagon nut which can advantageously be used together with the threaded pin 20. The principles of the present invention can be applied equally to fastening devices of other types than nuts, such as bolts with skulls turned in other types of wheel mounting. Accordingly, the term "main body of the fastener" should be construed as encompassing not only the main body of a nut but also the shell portion of a shanked fastener. For engagement with the male-type threaded pin 20, the body 28 of the fastener includes a female section 34 of the female member lying substantially in a cylindrical plane symmetrical about the central longitudinal axis of the body 28. In order for the fastening device 12 to be tightened on the pin 20, the main part 28 includes key engaging means in the form of flat surfaces 36 of the main part of the hexagonal nut. In cooperation with other types of main parts of the fastening device, threaded structures of male type instead of female type can be arranged, and different types of key engaging means or tightening means can be used to tighten the fastening device.

Huvuddelen 28 och brickan 30 hålls i anliggning mot var- andra medelst en fläns eller krage 38 som förlöper axiellt från fastsättningsanordningens huvuddel 28 genom ett med reducerad diameter utfört halsparti 40 hos làsbrickans 30 centrala axiella öppning 42. Änden på flänsen eller kragen 38 har större diameter än halsen 40, varför huvuddelen 28 och làsbrickan 30 hålls hop- satta men ändå medger fri vridning och en viss rörelse mellan huvuddelen 20 och brickan 30.The main part 28 and the washer 30 are held in contact with each other by means of a flange or collar 38 which extends axially from the main part 28 of the fastening device through a reduced portion neck portion 40 of the central axial opening 42 of the lock washer 30. The end of the flange or collar 38 has a larger diameter than the neck 40, so that the main part 28 and the locking washer 30 are kept together but still allow free rotation and a certain movement between the main part 20 and the washer 30.

Låsbrickans 30 sida som kan göra ingrepp med hjulytan 32 har en låsyta 44. Låsbrickans 30 motsatta sida har en brickan- liggningsyta 46. Brickanliggningsytan 46 gränsar mot och sam- verkar med en anliggningsyta 48 hos huvuddelen. Var och en av ytorna 44, 46 och 48 utgör en kontinuerlig och ringformig rota- tionsyta och har cirkulära inre och yttre omkretsar. Fastsätt- ningsanordningens huvuddel 28 är försedd med en liten fläns 50 som ger plats at huvuddelens anliggningsyta 48.The side of the lock washer 30 which can engage the wheel surface 32 has a locking surface 44. The opposite side of the lock washer 30 has a washer abutment surface 46. The washer abutment surface 46 abuts and cooperates with an abutment surface 48 of the main body. Each of the surfaces 44, 46 and 48 forms a continuous and annular surface of rotation and has circular inner and outer circumferences. The main part 28 of the fastening device is provided with a small flange 50 which provides space on the abutment surface 48 of the main part.

Fastsättningsanordningens huvuddel 28 och låsbrickan 30 kan lämpligen bestå av stal som kan utsättas för värmebehandling 454 340 _ 7 så att det kan få stor hårdhet. Vid låskrafterna eller låsbe- lastningarna för vilka fastsättningsanordningen 12 är utformad är låsbrickan 30 fjädrande eftergivligt deformerbar, varvid_den arbetar på så sätt att den tillhandahåller betydande fjäder- krafter 1 åtdraget läge i ett hjulmontage såsom det 1 fig l vi- sade typiska montaget. _ Låsytan 44 hos låsbrickan 30 är konisk då lásbrickan be- finner sig i sitt begynnelsetillstànd innan fastsättningsanord- ningen 12 har dragits åt. Ytan 44 lutar 1 en vinkel B i för- hållande till fastsättningsanordningens radiella riktning och lutar således 1 vinkeln B i förhållande till det radiellt an- tragta arbetsstyoket eller hjulytan 32. Såsom bäst framgår av fig 3 gäller att då fastsättningsanordningen 12 befinner sig 1 sitt fingertäta begynnelsetillstànd eller icke-åtdragna till- stånd gör låsbrickan 30 ingrepp med hjulytan 32 vid en cirkulär kontaktlinje 52 mellan låsytan 44 och ytan 52. _ Bríckanliggningsytan 46 är också konisk i den visade ut-N föringsformen av uppfinningen och lutar i vinkeln A i förhållan- de till den radiella riktningen. Huvuddelens anliggningsyta 48 är också konisk till sin konfiguration och lutar i en vinkel C 1 förhållande till den radiella riktningen. Vinkeln C är större än vinkeln A, och i begynnelseläget gör huvuddelen 28 kontakt med låsbrickan 30 längs en cirkulär kontaktlinje 54 mellan an-_ liggningsytorna 46 och 48. Ytorna 46 och 48 är ursprungligen åt- skilda med en vinkel D som är lika med vinkeln C minus vinkeln A. Ehuru ytorna 44, 46 och 48 är åskådliggjorda såsom sanna ko- ner kan vilken som helst av dessa ytor eller alla ytorna vara något rundade eller avvika något från en klassisk geometrisk kon,.varför uttrycket "kon" eller "konisk" bör uppfattas såsom inkluderande sådana variationer. _ Då fastsättningsanordningen 12 dras åt kommer fastsätt- ningsanordningens huvuddel 28 att röra sig mot arbetsstycket eller hjulytan 32, varvid làsbrickan 30 deformeras för att med- ge denna rörelse. Efter hand som làsbrickan 30 deformeras min- skar begynnelsekonvinkeln B hos låsytan, varjämte begynnelsese- parationsvinkeln D hos anliggningsytan mellan ytorna 46 och 48 minskar på likartat sätt 1 samma omfattning därför att vinkeln A 454 340 8 minskar under det att vinkeln C förblir oförändrad. Under denna deformation är det önskvärt att fastsättningsanordningens huvud- dei 28 skall vrida sig i förhållande till iasbriokan 30 och att låsbrickan 30 inte skall vrida sig i förhållande till hju- lets 18 yta 32. Det är önskvärt att en relativvridning skall ske mellan anliggningsytorna 46 och 48 som är konstruerade för detta ändamål och att icke önskvärd skada på hjulytan 32 såsom följd av vridning av låsbrickan 30 skall undvikas. Under àtdrag- ningen strävar friktionskrafter mellan huvuddelen 20 och lås- brickan 30 att bringa låsbrickan att vrida sig, under det att friktionskrafter mellan låsbrickan 30 och hjulet 18 strävar att hindra låsbriokan 30 från att röra sig. Båda kontaktcirk- larna 52 och 54 är symmetriska kring fastsättningsanordningens axel, och friktionskrafter som påläggs vid dessa cirklar verkar genom cirklarnas radier. Eftersom radien hos cirkeln 52 är be- tydligt större än radien hos cirkeln 54 kommer krafterna som strävar att bringa låsbrickan 30 att vrida sig att dämpas effek- tivt, varför brickan förblir stationär.The main part 28 of the fastening device and the locking washer 30 may suitably consist of steel which can be subjected to heat treatment 454 340 _ 7 so that it can have great hardness. At the locking forces or locking loads for which the fastening device 12 is formed, the locking washer 30 is resiliently resiliently deformable, operating in such a way that it provides significant spring forces in a tightened position in a wheel assembly such as the typical assembly shown in Fig. 1. The locking surface 44 of the locking washer 30 is conical when the locking washer is in its initial state before the fastening device 12 has been tightened. The surface 44 is inclined at an angle B in relation to the radial direction of the fastening device and is thus inclined at an angle B in relation to the radially arranged work piece or wheel surface 32. As best seen in Fig. 3, when the fastening device 12 is in its finger-tight position. initial state or non-tightened states, the lock washer 30 engages the wheel surface 32 at a circular contact line 52 between the lock surface 44 and the surface 52. The washer abutment surface 46 is also conical in the illustrated embodiment of the invention and inclined at the angle A relative to those to the radial direction. The abutment surface 48 of the main body is also conical in its configuration and inclined at an angle C1 relative to the radial direction. The angle C is larger than the angle A, and in the initial position the main part 28 makes contact with the locking washer 30 along a circular contact line 54 between the abutment surfaces 46 and 48. The surfaces 46 and 48 are originally separated by an angle D which is equal to the angle C minus the angle A. Although the surfaces 44, 46 and 48 are illustrated as true cones, any of these surfaces or all of the surfaces may be slightly rounded or deviate slightly from a classical geometric cone, hence the term "cone" or "conical "should be construed as including such variations. When the fastening device 12 is tightened, the main part 28 of the fastening device will move against the workpiece or wheel surface 32, the locking washer 30 being deformed to allow this movement. As the lock washer 30 deforms, the initial cone angle B of the locking surface decreases, and the initial separation angle D of the abutment surface between the surfaces 46 and 48 decreases similarly to the same extent because the angle A 454 340 8 decreases while the angle C remains unchanged. During this deformation, it is desirable that the head 28 of the fastening device rotate relative to the ice tray 30 and that the lock washer 30 not rotate relative to the surface 32 of the wheel 18. It is desirable that a relative rotation occur between the abutment surfaces 46 and 48 which are designed for this purpose and that undesired damage to the wheel surface 32 as a result of rotation of the lock washer 30 should be avoided. During tightening, frictional forces between the body 20 and the lock washer 30 seek to cause the lock washer to rotate, while frictional forces between the lock washer 30 and the wheel 18 seek to prevent the lock washer 30 from moving. Both contact circles 52 and 54 are symmetrical about the axis of the fastener, and frictional forces applied to these circles act through the radii of the circles. Since the radius of the circle 52 is significantly larger than the radius of the circle 54, the forces which strive to cause the locking washer 30 to rotate will be damped effectively, so that the washer remains stationary.

Fastsättningsanordningen 12 är så utformad att man er- håller en förutbestämd låskraft i en hjulmonteringsanordning.The fastening device 12 is designed so as to obtain a predetermined locking force in a wheel mounting device.

Begynnelsekonvinkeln B hos låsytan är så vald att ehuru vinkeln minskar under åtdragningen förblir vinkeln B större än noll när den helt utbyggda låskraften uppnås. Eftersom låsbrickan 30 åstadkommer en fjäderverkan under åtdragningen säkerställer detta att en viss reservfjäderverkan kvarstår vid full låskraft och att det finns en marginal för fel om överàtdragning skulle ske. Man föredrar att vinkeln B skall minska till nästan noll men inte ända till noll vid åtdragning till fullbordad làskraft, och helst vill man ha en minskning i vinkeln uppgående till mellan ca 75 % och 85 %. vinkeln D bör vara högst lika stor som vinkeln B så att vid åtdragning av fastsättningsanordningen 12 vinkeln D inte minskar till noll vid den fullt utbyggda låskraften och inte minskar till noll innan vinkeln B minskar till noll. Man före- drar att vinkeln D skall vara något större, exempelvis högst l° större, än vinkeln B så att detta samband blir säkerställt trots variationer i tillverkningstoleranser. 454 340 9 Storleken hos konvinkeln C för huvuddelens anliggningsyta är vald i syfte att hindra pàläggning av icke önskvärda ringpà- känningar på konbrickan 30 under àtdragning av fastsättningsan- ordningen 12. Friktionskrafterna som vid åtdragning påträffas mellan anliggningsytorna 46 och 48 utnyttjas genom valet av vinkeln C för att hindra pàläggningen av alltför stora radiellt utåt riktade krafter på låsbriokan 50, vilka krafter skulle kun- na ha den icke önskvärda följden att bringa làsbrickan 50 att förlora sin elasticitet och att inte längre tjänstgöra såsom en fjäder i hjulmontaget- Närmare bestämt gäller att efter hand som fastsättningsan- ordningen 12 dras át påläggs en kraft på làsbrickan 50 medelst anliggningsytan 48 hos fastsättningsanordningens huvuddel, var- vid nämnda kraft pàläggs i en riktning som är vinkelrät mot ytan H8. Denna kraft har en radiellt utåt riktad komposant som medelst vektoranalys fastställs vara lika med den vid ytan 48 pàlagda vinkelräta kraften gånger sinus för vinkeln C. Denna kraft strä- var att bringa làsbrickan 30 att deformeras radiellt utåt och medför en benägenhet för lásbrickan att utsättas för en skadlig töjning eller ringpåkänning.The initial angle B of the locking surface is chosen so that although the angle decreases during tightening, the angle B remains greater than zero when the fully extended locking force is reached. Since the lock washer 30 produces a spring action during the tightening, this ensures that a certain spare spring action remains at full locking force and that there is a margin for error if over-tightening should occur. It is preferred that the angle B should decrease to almost zero but not even to zero when tightening to the completed locking force, and preferably one wants a reduction in the angle amounting to between about 75% and 85%. the angle D should be at most equal to the angle B so that when tightening the fastening device 12 the angle D does not decrease to zero at the fully extended locking force and does not decrease to zero before the angle B decreases to zero. It is preferred that the angle D should be slightly larger, for example at most 1 ° greater, than the angle B so that this connection is ensured despite variations in manufacturing tolerances. The size of the cone angle C for the abutment surface of the main body is chosen in order to prevent the application of undesired ring stresses on the cone washer 30 while tightening the fastening device 12. The frictional forces found when tightening between the abutment surfaces 46 and 48 are used by the angle C in order to prevent the application of excessive radially outwardly directed forces on the locking bracket 50, which forces could have the undesirable consequence of causing the locking washer 50 to lose its elasticity and to no longer serve as a spring in the wheel assembly. As the fastening device 12 is pulled, a force is applied to the locking washer 50 by means of the abutment surface 48 of the main part of the fastening device, said force being applied in a direction perpendicular to the surface H8. This force has a radially outwardly directed component which is determined by vector analysis to be equal to the perpendicular force applied to the surface 48 times sine of the angle C. This force tends to cause the lock washer 30 to deform radially outwards and causes a tendency for the lock washer to be subjected to a damaging strain or ring strain.

Omvänt strävar friktionskrafter som utväxlas mellan an- liggningsytorna 46 och 48 till att hindra lâsbrickan 50 från att töjas eller röra sig radiellt utåt. Friktionskrafter som bildas vid gränsytan mellan ytorna 46 och 48 påläggs parallellt med dessa ytor och i átdraget läget väsentligen parallellt med ytan 48. Den komposant hos friktionskraften som är riktad radiellt inàt och som hindrar làsbrickan 50 fran att töja sig kan beräk- nas medelst vektoranalys och befinns då vara lika med den vinkel- rättpálagda kraften gånger friktionskoefficienten som erhålls vid gränsytan gånger cosinus för vinkeln C.Conversely, frictional forces exchanged between the abutment surfaces 46 and 48 strive to prevent the lock washer 50 from stretching or moving radially outward. Frictional forces formed at the interface between surfaces 46 and 48 are applied parallel to these surfaces and in the tightened position substantially parallel to the surface 48. The component of the frictional force which is directed radially inwards and which prevents the lock washer 50 from stretching can be calculated by vector analysis and is then found to be equal to the perpendicularly applied force times the coefficient of friction obtained at the interface times the cosine of the angle C.

Man ser således att den radiellt utåt riktade kraften mot- verkar den radiellt inåt riktade friktionskraften. Det är önsk- värt att friktionskraften skall vara minst lika stor som den radiellt utåt riktade kraften för att nedbringa pàläggningen av ringpàkänningar pà làsbrickan 30 till ett minimum. Följaktligen bör friktionskraften (friktionskoeffioienten gånger den vinkel- rätt pàlagda kraften gånger cosinus för vinkeln C) vara större än eller lika med den radiellt utàt riktade kraften (den vinkel- 454 3400 10 rätt riktade kraften gånger sinus för vinkeln C). Eftersom den vinkelrätt riktade kraften eller normalkraften är en faktor i både de inåt och utåt riktade radiella krafterna kan nämnda kraft strykas ur beräkningen, varvid friktionskoefficienten Sånåer oosinus för vinkeln C bör vara större än eller lika med sinus för vinkeln C. Med andra ord bör friktionskoefficienten vara större än eller lika med tangens för vinkeln C.It can thus be seen that the radially outwardly directed force counteracts the radially inwardly directed frictional force. It is desirable that the frictional force be at least equal to the radially outward force to reduce the application of ring stresses to the lock washer 30 to a minimum. Consequently, the frictional force (the coefficient of friction times the perpendicularly applied force times the cosine of the angle C) should be greater than or equal to the radially outwardly directed force (the perpendicularly directed force times the sine of the angle C). Since the perpendicularly directed force or normal force is a factor in both the inward and outwardly directed radial forces, said force can be omitted from the calculation, whereby the coefficient of friction Sånåer oosinus for angle C should be greater than or equal to sine for angle C. In other words, the coefficient of friction should be greater than or equal to the tangent of angle C.

Det har fastställts att vid användning av stålmaterial uppgår den minsta friktionskoefficienten som erhålls vid gräns- ytan för anliggningsytorna till ca 0,15. Såsom följd av detta bör vinkeln C företrädesvis vara ca 8,5° så att tangens för nämnda vinkel inte överskrider friktionskoefficienten.It has been established that when using steel material, the minimum coefficient of friction obtained at the interface for the abutment surfaces amounts to approximately 0.15. As a result, the angle C should preferably be about 8.5 ° so that the tangent of said angle does not exceed the coefficient of friction.

Det är viktigt att fästanordningen 12 inte skall vara allt- för stor i radiell riktning för att medge att den får plats i det till buds stående utrymmet i konventionella hjulmonteringsan- ordningar. För att betydande fjäderkrafter skall kunna uppnås utan stor radiell storlek är den axiella förskjutningen hos låsbrickan 30 betydande i jämförelse med den radiella förskjutningen. Den axiella förskjutningen definieras såsom avståndet i axiell rikt- ning mellan kontaktcirklarna 52 och 54, och den radiella förskjut- ningen definieras såsom avståndet i radiell riktning mellan kon- taktcirklarna 52 och 54. Man föredrar att den axiella förskjut- ningssträckan (förskjutningsavståndet) skall uppgå till åtminstone hälften av den radiella förskjutningssträckan (försk3utningsav- ståndet) för att stora låsbelastningar skall kunna erhållas inom låsbrickans 30 fjädringsförmåga.It is important that the fastening device 12 should not be too large in the radial direction to allow it to fit in the available space in conventional wheel mounting devices. In order for significant spring forces to be achieved without a large radial size, the axial displacement of the lock washer 30 is significant in comparison with the radial displacement. The axial displacement is defined as the distance in the axial direction between the contact circles 52 and 54, and the radial displacement is defined as the distance in the radial direction between the contact circles 52 and 54. It is preferred that the axial displacement distance (displacement distance) should be to at least half of the radial displacement distance (displacement distance) in order to be able to obtain large locking loads within the resilience of the lock washer 30.

I en 1 enlighet med föreliggande uppfinning utförd fast- sättningsanordning visade det sig att följande dimensioner och parametrar medförde att uppfinningens ändamål kunde nås. Dessa dimensioner och parametrar är angivna här i åskådliggörande syf- te med avseende på en föredragen utföringsform av uppfinningen och de utgör inte någon begränsning.In a fastening device made in accordance with the present invention, it was found that the following dimensions and parameters meant that the object of the invention could be achieved. These dimensions and parameters are set forth here for illustrative purposes with respect to a preferred embodiment of the invention and do not constitute a limitation.

I' Nominell tapp- och mutterstorlek 19,05 mm Angiven låskraft 13600 kg Axiell avböjning vid angiven låskraft 0,635 mm Ätdragningsvridmoment vid angiven låskraft 3,45 kgm Axiell förskjutning 9,14 mm Radiell förskjutning 14,22 mm 454 540 ll vinkeln A 5°45' vinkeln B 2°35' vinkeln c 8°55' vinkeln D 2°50' I fig 4 är den i hög grad förbättrade fastspänningskarak- teristiken eller làskarakteristiken hos fastsättningsanordningen 12 enligt föreliggande uppfinning àskàdliggjord grafiskt i jäm- förelse med ett typiskt tidigare känt arrangemang. Linjen 56 vi- sar sambandet mellan pálagd låskraft och axiell avböjning som är typiskt för en tidigare känd hjulmonteringsanordning. Man ser att med làskraften 13600 kg erhålls en axiell avböjning av ca 0,15 mm. För varje minskning i axiell avböjning omfattande 0,025 mm till följd av krypning eller inbäddning av muttern härrörande från sådana faktorer som vibrationer, temperaturva- riationer e dyl minskar làskraften med ca 2721 kg, vilket even- tuellt kan ge upphov till_skador pà hjulmonteringsanordningen samt ett farligt tillstånd. ' Linjen 58 visar sambandet mellan làskraft och axiell av- böjning i en anordning för hjulmuttermontering inkluderande fastsättningsanordningen 12 enligt föreliggande uppfinning. I detta fall blir vid en angiven làskraft av 13600 kg den axiella avböjningen lika med 0,655 mm. Om en axiell avböjning av 0,025 mm går förlorad till följd av krypning eller inbäddning av fast- sättningsanordningen kommer làskraften endast att minska med något över H53 kg, varför en tillräcklig làskraft kvarstår för att säkerställa att hjulmontaget förblir intakt. Förbättringen i làskraft/avböjningskarakteristiken beror i första hand på fjädringsverkan hos làsbrickan 50 och beror i mindre omfattning på det förhållandet att användning av làsbrickan 30 ökar den effektiva längden hos tappen 20.I 'Nominal pin and nut size 19.05 mm Specified locking force 13600 kg Axial deflection at specified locking force 0.635 mm Tightening torque at specified locking force 3.45 kgm Axial displacement 9.14 mm Radial displacement 14.22 mm 454 540 ll angle A 5 ° 45 'angle B 2 ° 35' angle c 8 ° 55 'angle D 2 ° 50' In Fig. 4, the greatly improved clamping characteristic or locking characteristic of the fastening device 12 according to the present invention is graphically illustrated in comparison with a typical prior art arrangement. Line 56 shows the relationship between applied locking force and axial deflection which is typical of a previously known wheel mounting device. It can be seen that with the locking force of 13600 kg an axial deflection of about 0.15 mm is obtained. For any reduction in axial deflection of 0.025 mm due to creep or embedding of the nut due to such factors as vibrations, temperature variations, etc., the locking force decreases by about 2721 kg, which can possibly cause damage to the wheel mounting device and a dangerous condition. . Line 58 shows the relationship between locking force and axial deflection in a wheel nut mounting device including the fastening device 12 of the present invention. In this case, at a specified locking force of 13600 kg, the axial deflection becomes equal to 0.655 mm. If an axial deflection of 0.025 mm is lost due to creep or embedding of the fastening device, the locking force will only decrease by slightly more than H53 kg, so that a sufficient locking force remains to ensure that the wheel assembly remains intact. The improvement in the locking force / deflection characteristic is primarily due to the resilience of the lock washer 50 and is due to a lesser extent to the fact that use of the lock washer 30 increases the effective length of the pin 20.

Ehuru uppfinningen har beskrivits under hänvisning till detaljer i den visade utföringsformen skall det framhållas att sådana detaljer inte avses begränsa uppfinningens omfattning såsom den är definierad i de efterföljande patentkraven.Although the invention has been described with reference to details in the illustrated embodiment, it is to be understood that such details are not intended to limit the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims

454 340 12 PATENT REQUIREMENTS

A device comprising a mounted vehicle wheel, the device comprising in combination a hub assembly comprising an element for receiving a threaded fastening device, at least one vehicle wheel, and a fastening assembly screwed to said element for receiving a fastening device for reading said vehicle wheel between said hub and said fastening assembly with a predetermined locking force, characterized in that said fastening assembly includes a threaded fastening device (12) with a main part (28) and with a threaded portion (3U) arranged substantially in a cylinder parallel to the central longitudinal axis of the main part (28) and enclosing it, said main part (28) including a section (36) with which a tool can engage for tightening the fastening device (12) against a radial surface of said wheels, that a resilient resilient deformable lock washer (30) is rotatable relative to said hu head portion (28) and has a central axial opening surrounding said cylindrical plane and inserted between the main part (28) of the fastening device and said wheels (16, 18), that a bearing surface (H8) formed on the main part (28) of the fastening device cooperates with an abutment surface (H6) located on one side of said locking washer and facing the first-mentioned abutment surface, that on the opposite side of the locking washer (30) a locking surface (HU) is formed, that said locking surface (UH) is conical and inclined with an initial angle ( B) of the locking surface in relation to the radial direction, that the abutment surface (H8) of said body (28) is conical and inclined in relation to the radial direction by an angle (C) with the tangent at most equal to the coefficient of friction between the lock washer and the main part , said locking washer (30) is arranged before engaging the fastening assembly to engage said wheel along a first circular contact line between said locking surface and the wheel and is arranged to be engaged with the main part of said fastening device along a second circular contact line between the abutment surface of the lock washer (30) and the abutment surface of the main part (H8), that said second circular contact line has a smaller radius than said first circular contact line, that said first and second circular contact lines are radially and axially offset, the axial displacement distance being at least half of the radial displacement distance, that the thickness of said lock washer between said abutment surface of said lock washer and said locking surface is substantially equal to said axial displacement distance thick with toroidal shape, that the abutment surface of said body (28) and the abutment surface of said lock washer form between the abutment surfaces an initial separation angle (D) which is at least equal to the initial angle (B) of said lock surface, and that said lock washer, upon tightening said fastening assembly and deformation assembly hence id reduces the cone angle (B) of the locking surface and the separation angle (D) of the abutment surfaces, the cone angle (B) of said locking surface being greater than zero at the predetermined locking load.

Device according to claim 1, characterized in that said abutment surface of said main body is inclined at an angle (C) of less than 90 °.

Device according to claim 2, characterized in that said abutment surface of said main body is inclined at an angle (C) greater than 80 °.

4. A device according to claim 1, characterized in that the initial separation angle (D) of said abutment surfaces is in the area equal to or at most greater than the initial cone angle (B) of said locking surface.

5. A device according to claim 1, characterized in that said main part comprises a flanged nut and that the abutment surface of said main part is formed on said flange.

Device according to claim 1, characterized in that the initial separation angle (D) of said abutment surface and the initial cone angle (B) of said locking surface are both smaller than 40.