DE10139434B4 - Welle mit einem Zapfen - Google Patents

Abstract

Welle mit einem am einen Wellenende angeordneten Zapfen (1) mit einem Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks zum Einstecken in eine Buchse mit einem zum Querschnitt des Zapfens (1) kompatiblen Querschnitt, wobei die Spitze (4) des Zapfens (1) ein konisch angeschrägter Vieleckkopf (5) mit zu den Seitenkanten des Vielecks korrespondierenden Stegen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege schraubenförmig um einen Drehwinkel gegenüber den Seitenkanten des Zapfens (1) verdreht sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Welle mit einem am einen Wellenende angeordneten Zapfen mit einem Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks zum Einstecken in eine Buchse mit einem zum Querschnitt des Zapfens kompatiblen Querschnitt.
• Die DE 93 13 604 U1 beschreibt ein drehschlüssiges Verbindungselement zweier rotierender Teile, welche als zueinander komplementäre Sechskantstücke ausgebildet sind.
• Die DE 41 36 686 A1 , die FR 2 730 530 A1 und die GB 2 214 609 A beschreiben Zapfen mit quadratischem Querschnitt zum Einstecken in eine Buchse mit einem zum Querschnitt des Zapfens kompatiblen Querschnitt, wobei die jeweilige Spitze der Zapfen konisch angeschrägte Vierkantköpfe mit zu den Seitenkanten des Vierkants korrespondierenden Stegen sind.
• Ein derartiger Zapfen mit quadratischem Querschnitt kann beispielsweise an einem Wellenende einer Welle angebracht sein, welche z. B. in elektrischen Zahnbürsten zum Antreiben des Bürstenkopfes dient. Der Zapfen ist in eine Buchse mit einem Innenvierkantloch quadratischen Querschnitts steckbar, um die Welle drehfest mit der Buchse zu verbinden, und wieder aus der Buchse herausziehbar, um die Welle von der Buchse zu lösen. Die Welle wird von einem Elektromotor angetrieben. Auf der Buchse sitzt der Bürstenkopf der Zahnbürste.
• Bei Einführung des Zapfens in die Buchse kann es unter Umständen zum Verklemmen oder Verkanten des Zapfens im Innenvierkantloch kommen. Dies passiert dann, wenn die Mittelachse des Zapfens um ca. 40 bis 50° verdreht zur Mittelachse der Buchse aufgesetzt wird. In diesem Falle treffen die Spitzen des Zapfens stumpf auf die Seitenflächen der Buchse. Der Zapfen kann sich nicht in die richtige Position verdrehen. Dies hat zur Folge, dass entweder Zapfen oder Buchse deformiert und zerstört wird. Auch die Funktionsfähigkeit des Gerätes leidet stark, da der benötigte Strom zum Antrieb der Bürste gravierend ansteigt.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen am Ende einer Welle angeordneten Zapfen so zu gestalten, daß er ohne Verkanten und Verklemmen einerseits leichtgängig in jeder beliebigen Position in eine Buchse einführbar ist, andererseits aber trotzdem formschlüssig und spielfrei in der Buchse steckt.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch, daß die Stege schraubenförmig um einen Drehwinkel gegenüber den Seitenkanten des Zapfens verdreht sind.
• Um ein Verkanten oder Verklemmen des Zapfens beim Einführen in das Innenkantloch der Buchse zu verhindern, sieht die Erfindung drei Maßnahmen vor.
• Die erste Maßnahme liegt darin, in das vordere Ende des Zapfens einen regelmäßigen Vieleckkopf mit mehreren strahlenförmig und symmetrisch angeordneten Schlitzen einzuarbeiten.
• Die zweite erfindungsgemäße Maßnahme sieht vor, den Vieleckkopf nicht wie zu erwarten so in den Zapfen einzuarbeiten, dass der Querschnitt des Vieleckkopfes kongruent zum Querschnitt des Zapfens liegt, sondern so, dass der Querschnitt des Vieleckkopfes um einen Drehwinkel, der vorzugsweise kleiner als der halbe von zwei benachbarten Schlitzen eingeschlossene Winkel gewählt ist, gegenüber dem Querschnitt des Zapfens gedreht ist.
• Die dritte erfindungsgemäße Maßnahme ist darin zu sehen, daß der Vieleckkopf konisch unter einem Konuswinkel angeschrägt ist, der größer als 45° gewählt ist. Vorzugsweise beträgt der Konuswinkel 65,3°.
• Der Zapfen kann in die Welle eingearbeitet oder auf die Welle aufsteckbar sein.
• Bei aufsteckbarem Zapfen ist der hintere Teil um ein Anschlußteil verlängert, dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt des vorderen Teils. In das Anschlußteil ist eine zentrale Bohrung eingearbeitet, in welche die Welle oder ein Zapfen der Welle steckbar ist.
• Die Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben und erläutert.
• In der Zeichnung zeigen:
• 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zapfens in perspektivischer Ansicht von vorn,
• 2 das Ausführungsbeispiel aus 1 in perspektivischer Ansicht von hinten,
• 3 eine Frontansicht des Ausführungsbeispieles,
• 4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispieles,
• 5 einen ersten Längsschnitt und
• 6 einen zweiten Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel.
• In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zapfens in perspektivischer Darstellung von vorne gezeigt.
• Der Zapfen 1 ist aus einem Anschlußteil 3 kreisförmigen Querschnitts und einem daran anschließenden vorderen Teil 2 quadratischen Querschnitts aufgebaut. Der kreisförmige Querschnitt des Anschlußteils 3 ist größer gewählt als der quadratische Querschnitt des vorderen Teils 2, in dessen Spitze 4 ein Kreuzkopf 5 mit vier kreuzförmig angeordneten Schlitzen 6 eingearbeitet ist. Die Balken des vom Kreuzkopf 5 gebildeten Achsenkreuzes 10 verlaufen jedoch nicht parallel zu den Kanten des vorderen Teils 2 mit dem quadratförmigen Querschnitt, sondern sind um einen Winkel, der kleiner als 45° gewählt ist, gegenüber den Kanten des vorderen Teils 2 gedreht. Außerdem ist der Kreuzkopf 5 konisch angeschrägt.
• 2 zeigt das Ausführungsbeispiel aus 1 in perspektivischer Ansicht von hinten.
• In die Rückseite 7 des Anschlußteils 3 ist eine zentrale Innenbohrung 8 eingearbeitet, in welche die Welle oder ein Zapfen der Welle gesteckt wird. Der Übersichtlichkeit wegen ist die Welle nicht gezeichnet.
• 3 zeigt eine Frontansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zapfens.
• In 3 ist zu erkennen, daß der Kreuzkopf 5 um einen Drehwinkel, der vorzugsweise 27,03° beträgt, gegenüber den Kanten des vorderen Teils 2 mit dem quadratischen Querschnitt gedreht ist. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß das Achsenkreuz 10 des Kreuzkopfes 5 um diesen Drehwinkel gegenüber dem zentralen Achsenkreuz 9 des vorderen Teils 2 gedreht ist. Die Schlitze 6 des Kreuzkopfes 5 haben daher nicht die Achsen bzw. Balken des zentralen Achsenkreuzes 9 des vorderen Teils 2 als Mittellinie. Vielmehr ist das Achsenkreuz 10 des Kreuzkopfes um den angegebenen Drehwinkel um den Mittelpunkt des vorderen Teils 2 mit dem quadratischen Querschnitt gedreht.
• 4 zeigt eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zapfens 1 mit dem Anschlußteil 3, das nach vorne in das vordere Teil 2 mit dem Kreuzkopf 5 übergeht, in welchem die Schlitze 6 eingearbeitet sind. Die Spitze 4 des vorderen Teils 2 ist konisch abgeschrägt.
• 5 zeigt einen Längsschnitt AA durch das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel des Zapfens 1 parallel zu einer Kante des vorderen Teils mit dem quadratförmigen Querschnitt. In das Anschlußteil 3 ist eine zentrale Innenbohrung 8 eingearbeitet.
• Schließlich zeigt 6 einen weiteren Längsschnitt BB durch das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zapfens 1, dessen Schnittebene parallel zu einem Balken des Achsenkreuzes des Kreuzkopfes 5 liegt. Der Winkel, unter dem die Spitze 4 des vorderen Teils 2 konusförmig angeschrägt wird, beträgt vorzugsweise 65,3°.
• Wie bereits erwähnt, läßt sich der Zapfen 1 wegen seiner konusförmigen Spitze 4 und dem in die Spitze 4 eingearbeiteten Kreuzkopf 5, der gegenüber dem vorderen Teil 2 mit dem quadratischen Querschnitt um den Drehwinkel gedreht ist, ohne Verkanten und Verklemmen in die Buchse einführen. Der erfindungsgemäße Zapfen ist insbesondere für eine Antriebswelle einer elektrischen Zahnbürste geeignet, welche in eine Buchse einführbar und wieder herausfahrbar ist, die drehfest mit dem Bürstenkopf der Zahnbürste mechanisch verbunden ist. In Folge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Spitze 4 des Zapfens 1 – ein um einen Drehwinkel gedrehter Kreuzkopf 5 – können größere Fertigungstoleranzen zugelassen werden.

1

Zapfen

2

vorderer Teil

3

Anschlußteil

4

Spitze

5

Kreuzkopf

6

Schlitz

7

Rückseite des Anschlußteils

8

zentrale Bohrung

9

zentrales Achsenkreuz des Zapfens

10

Achsenkreuz des Kreuzkopfes

Claims (12)

1. Welle mit einem am einen Wellenende angeordneten Zapfen (1) mit einem Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks zum Einstecken in eine Buchse mit einem zum Querschnitt des Zapfens (1) kompatiblen Querschnitt, wobei die Spitze (4) des Zapfens (1) ein konisch angeschrägter Vieleckkopf (5) mit zu den Seitenkanten des Vielecks korrespondierenden Stegen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege schraubenförmig um einen Drehwinkel gegenüber den Seitenkanten des Zapfens (1) verdreht sind.
2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel kleiner ist als der halbe von zwei benachbarten Stegen eingeschlossene Winkel.
3. Welle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (1) einen quadratischen Querschnitt aufweist, dass die Buchse als Innenvierkantloch ausgebildet ist und dass der Querschnitt der Buchse quadratisch ist, dass die Spitze (4) des Zapfens (1) ein konisch angeschrägter Kreuzkopf (5) mit vier kreuzförmig angeordneten Stegen ist und dass der Drehwinkel kleiner als 45° ist.
4. Welle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel 27,03° beträgt.
5. Welle nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vieleckkopf oder Kreuzkopf (5) unter einem Konuswinkel, der größer als 45° ist, angeschrägt ist.
6. Welle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel 65,3° beträgt.
7. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (1) in die Welle eingearbeitet ist.
8. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (1) auf die Welle aufsteckbar ist.
9. Welle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den vorderen Teil (2) des Zapfens (1) ein Anschlußteil (3) größeren Querschnitts mit einer zentralen Innenbohrung (8) zum Aufstecken auf die Welle oder auf einen Zapfen der Welle anschließt.
10. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (1) und die Buchse aus Kunststoff gefertigt sind.
11. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle als Antriebswelle vorgesehen ist.
12. Welle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle zum Antrieb des drehfest mit der Buchse mechanisch verbundenen Bürstenkopfes einer elektrischen Zahnbürste vorgesehen ist.