DE1287367B - Keilverbindung fuer eine auf einer Welle axial verschiebbar gelagerte Nabe - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Keilverbindung für eine auf einer Welle axial verschiebbar gelagerte Nabe mit einer koaxial zur Welle verlaufenden Bohrung, einem formschlüssig in die Nabe eingreifenden, an den Enden mit einstückigen Vorsprüngen versehenen Keil aus verformbarem Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und mit einer zwischen der Nabe und der Welle vorgesehenen, aus Kunststoff bestehenden zylindrischen Gleithülse.
• Die bekannten Werkstoffe mit niedrigem Reibungskoeffizienten haben nur eine begrenzte Scherfestigkeit, so daß zur Übertragung hoher Drehmomente der Kunststoffkeil sehr stark ausgebildet sein muß: Dies ist ein Nachteil, weil Kunststoffkeile mit großen Querschnitten nur mit Schwierigkeiten ausgeformt werden können und für ihre Aufnahme entsprechend große Bauteile vorgesehen werden müssen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Keilverbindung der angegebenen Art zu schaffen, bei der der Kunststoffkeil ohne Schwierigkeiten in einer Form hergestellt werden kann und bei der Übertragung des Drehmoments nicht auf Schub, sondern auf Druck beansprucht wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kunststoffkeil einen Querschnitt in Form eines V aufweist, dessen Schenkel einen Winkel von mindestens 90° einschließen und symmetrisch zu einer Axialebene verlaufen, wobei sein Scheitel zur Wellenachse gerichtet ist.
• Zweckmäßig besteht der Keil aus vier in wechselnder Richtung unter 90° gegeneinander verlaufenden Schenkeln (W-Form), wobei jeweils zwei V-förmige Keile nebeneinander angeordnet sein können.
• Die durch die Erfindung geschaffene Bauart der Keilverbindung gestattet die Verwendung eines Keils mit kleiner Wandstärke, der leicht in einer Form hergestellt werden kann, wobei die Tiefe der Vertiefung soweit wie möglich vermindert ist, so daß auch die Nabe nicht größer zu sein braucht. Trotzdem ist die durch die Erfindung geschaffene gleitfähige Keilverbindung sowohl hinsichtlich der Festigkeit als auch hinsichtlich der Gleitfähigkeit sehr hohen Anforderungen gewachsen, so daß mit Hilfe eines einzigen Plastikkeiles bei sehr guter axialer Gleitfähigkeit verhältnismäßig hohe Drehmomente übertragen werden können.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt F i g. 1 in einem Axialschnitt einen Teil einer durchmesserveränderlichen Scheibe, die auf einer Welle montiert und erfindungsgemäß ausgebildet ist; F i g. 2 zeigt schaubildlich zwei Teile der Scheibe im auseinandergezogenen Zustand; F i g. 3 und 4 zeigen je einen Schnitt nach der Linie 3-3 bzw. 4-4 der F i g. 1; F i g. 5 zeigt im größeren Maßstab einen Querschnitt durch den Keil; F i g. 6 und 7 zeigen ebenfalls in größerem Maßstab in einem ähnlichen Querschnitt wie F i g. 5 abgeänderte Ausführungsformen des Keils; F i g. 8 zeigt schematisch die Einwirkung einer Antriebskraft auf den Keil nach F i g. 1 bis 5.
• Zur Veränderung des wirksamen Scheibendurchmessers wird der Scheibenteil 11 längs der Welle 10 bewegt, während der zweite Scheibenteil festgelegt ist. Der Scheibenteil 11 weist eine langgestreckte Nabe 13 mit einer durchgehenden Bohrung 14 auf, welche die Welle 10 aufnimmt. Die Bohrung ist mit einer Buchse 15 ausgekleidet, die einen axialen Schlitz 16 besitzt. Die Buchse 15 kann aus einem geeigneten, geformten Kunststoff hergestellt werden, der einen niedrigen Reibungskoeffizienten mit Metall hat. Die Buchse 15 ist mit Endbunden 17 und 18 versehen, die an den Enden der Bohrung 14 formschlüssig festgelegt sind, so daß die Buchse 15 gegenüber dem Scheibenteil 11 axial unbeweglich ist. Um das Einsetzen der Buchse 15 zu ermöglichen, ist diese so ausgebildet, daß einer der Bunde 17 oder 18 vom einen Ende der Nabenbohrung zum anderen bewegbar ist. Danach rastet die Buchse ein: Zur drehfesten Verbindung des Scheibenteils 11 mit der Welle 10 dient ein in einer Form hergestellter Keil 19, der in einer Keilnut 20 der Welle 10 und einer Vertiefung 21 der Nabenbohrung 14 sitzt. Der axiale Schlitz 16 in der reibungsarmen Buchse 15 bildet um den Keil 19 herum einen freien Raum.
• Gemäß F i g. 5 ist die Keilnut 20 V-förmig ausgebildet. Ihre Seitenwandungen 20 a und 20 b sind gegenüber einer durch den Scheitel 20c der Keilnut gehenden Axialebene gegengleich geneigt und erstrecken sich in rechtwinklig zueinander angeordneten Ebenen.
• Die Vertiefung 21 in der Nabe 13 ist doppel-V-förmig ausgebildet und wird von den Seitenwandungen 21 a, 21 b, 21 c und 21 d begrenzt. Der Winkel der Gesamtspannweite der Nabenvertiefung 21 ist ebenso groß wie der Winkel der Spannweite der Keilnut 20. Die Ausbildung des Keils 19 auf seinen entgegengesetzten Seiten entspricht genau der Keilnut 20 bzw. der Vertiefung 21. Mit dem Keil 19 einstückig ausgebildete Bunde 22 und 23 (F i g. 1 und 2) greifen in Schlitze 24 und 25 (F i g. 1) an den Enden der Nabe 13 ein, so daß der Keil 19 axial mit dem Scheibenteil 11 verbunden ist.
• Der Keil 19 wird aus Kunststoff in einer Form hergestellt. Durch die Verwendung dieses Materials wird bei der Axialbewegung des Scheibenteils 11 der Reibungswiderstand in der Keilnut 20 auf ein Minimum herabgesetzt. Ein derartiges Material hat zwar eine ungenügende Scherfestigkeit, doch sind die Teile so ausgebildet, daß der Keil 19 nicht auf Scherung beanspruch wird.
• Bei einer Drehung der Welle 10 im Gegensinn des Uhrzeigers entsteht ein Berührungsdruck zwischen dem Keil und der Fläche 20 b der Keilnut, wie in F i g. 8 durch die Pfeile F1 angedeutet ist. Dieser Berührungsdruck wird, da die entgegengesetzte Seitenwandung 20 a senkrecht auf der Fläche 20 b steht, von den Flächen 21 a und 21 c der Vertiefung 21 in der Nabe aufgenommen, wie durch die Pfeile F, und F3 angedeutet ist. Da die Berührungsdrücke F" und F3 dem Berührungsdruck F1 genau entgegenwirken, wird der Keil 19 nicht auf Scherung, sondern auf Druck beansprucht. Die Berührungsdrücke F2 und F3 stellen den auf den Keil 19 wirkenden Druck dar. Entgegengesetzt wirkende Drücke werden von dem Keil 19 auf die Vertiefung 21 der Nabe 21 ausgeübt. Diese Drücke haben Komponenten, die sich im Winkel um die Achse der Welle erstrecken und das Drehmoment erzeugen. Der Keil 19 überträgt daher das Drehmoment, ohne daß er auf Scherung beansprucht wird.
• Wenn die Welle in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, wirken die Flächen 21 b und 21 d der Vertiefung 21 gegen die Seitenwandung 20 a der Keilnut, so daß eine ähnliche Wirkungsweise erzielt wird.
• In dem in F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Welle 31 eine doppel-V-förmige Keilnut 30 und in der Nabe 33 eine dreifach-V-förmige Vertiefung 32 ausgebildet, um die Übertragung eines größeren Drehmoments zu ermöglichen. Der Keil 34 ist im Querschnitt W-förmig ausgebildet, wobei aufeinanderfolgende Wandungsteile sich im Winkel zueinander erstrecken und die Wandungsteile abwechselnd parallel zueinander angeordnet sind. Die dadurch gebildeten Vorsprünge des Keils sitzen passend in der Nabenvertiefung 32 und der Keilnut 30. Infolge seiner W-förmigen Gestalt weist der Keil nur eine minimale Abmessung in der Radialrichtung, so daß die Tiefe der Ausnehmungen in der Welle 31 und der Nabe 33 herabgesetzt wird. Die Keilnut 30 und die Vertiefung 32 können zur Erzielung einer hohen Genauigkeit mit je einem Zerspanungswerkzeug hergestellt werden.
• In dem in F i g. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in aneinander anschließenden Keilnuten 42 und 43 der Welle 44 zwei getrennte Keile 40 und 41 angeordnet. In der Nabe 47 sind aneinander anschließende Vertiefungen 45 und 46 ausgebildet. Zur Gewährleistung einer hohen Genauigkeit kann zum gleichzeitigen Schneiden der Vertiefungen 45 und 46 ebenfalls ein einziges Werkzeug verwendet werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Keilverbindung für eine auf einer Welle axial verschiebbar gelagerte Nabe mit einer koaxial zur Welle verlaufenden Bohrung, einem formschlüssig in die Nabe eingreifenden, an den Enden mit einstückigen Vorsprüngen versehenen Keil aus verformbarem Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und mit einer zwischen der Nabe und der Welle vorgesehenen, aus Kunststoff bestehenden zylindrischen Gleithülse, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kunststoffkeil (19) einen Querschnitt in Form eines V aufweist, dessen Schenkel einen Winkel von mindestens 90° einschließen und symmetrisch zu einer Axialebene verlaufen, wobei sein Scheitel zur Wellenachse gerichtet ist.
2. 2. Keilverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil aus vier in wechselnder Richtung unter 90° gegeneinander verlaufenden Schenkeln besteht (W-Form).
3. 3. Keilverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei V-förmige Keile nebeneinander angeordnet sind.