DE1287367B

DE1287367B - Wedge connection for a hub mounted axially displaceably on a shaft

Info

Publication number: DE1287367B
Application number: DE1965E0028509
Authority: DE
Inventors: Luenberger Frederick Otto
Original assignee: Emerson Electric Co
Current assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 1964-01-24
Filing date: 1965-01-15
Publication date: 1969-01-16
Also published as: GB1020260A

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.The invention relates to a spline connection for one on a shaft axially displaceable hub with a bore running coaxially to the shaft, one that engages positively in the hub and has one-piece projections at the ends provided wedge made of deformable plastic with a low coefficient of friction and with one made of plastic and provided between the hub and the shaft cylindrical sliding sleeve.

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.The known materials have a low coefficient of friction only a limited shear strength, so that the transmission of high torques Plastic wedge must be very strong: This is a disadvantage because plastic wedges with large cross-sections can only be formed with difficulty and for accordingly large components must be provided for their inclusion.

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.The invention is therefore based on the object of a wedge connection to create the specified type, in which the plastic wedge without difficulty can be made in a mold and not when transmitting the torque is stressed on thrust, but on pressure.

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.This object is achieved according to the invention in that the plastic wedge has a cross-section in the form of a V, the legs of which have an angle of at least Include 90 ° and extend symmetrically to an axial plane, with its apex is directed to the shaft axis.

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.Appropriately, the wedge consists of four in alternating directions below 90 ° mutually extending legs (W-shape), with two V-shaped Wedges can be arranged side by side.

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.The design of the wedge connection created by the invention permits the use of a wedge with a small wall thickness that is easily made in a mold can be, with the depth of the recess reduced as much as possible, so that the hub need not be larger either. Even so, that is due to the invention created sliding wedge connection both in terms of strength and in terms of lubricity grown very high demands, so that with the help a single plastic wedge with very good axial sliding properties high torques can be transmitted.

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.Embodiments of the invention are described with reference to the drawing. In this FIG. 1 in an axial section a part of a variable diameter Disc mounted on a shaft and constructed according to the invention; F i g. Fig. 2 shows a perspective view of two parts of the disc in the expanded state; F. i g. 3 and 4 each show a section along the line 3-3 and 4-4 of FIG. 1; F. i g. Figure 5 shows, on a larger scale, a cross-section through the wedge; F i g. 6 and 7 also show on a larger scale in a similar cross-section as FIG. 5 modified embodiments of the wedge; F i g. 8 shows the action schematically a driving force on the wedge according to FIG. 1 to 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.To change the effective disk diameter, the disk part 11 is moved along the shaft 10 while the second disk part is fixed. The disk part 11 has an elongated hub 13 with a through hole 14 which receives the shaft 10. The bore is lined with a bush 15 which has an axial slot 16. The bushing 15 can be made from a suitable molded plastic that has a low coefficient of friction with metal. The bushing 15 is provided with end collars 17 and 18 which are positively fixed at the ends of the bore 14 so that the bushing 15 is axially immovable with respect to the disk part 11. In order to enable the bushing 15 to be inserted, it is designed so that one of the collars 17 or 18 can be moved from one end of the hub bore to the other. The socket then engages: For the non-rotatable connection of the disk part 11 to the shaft 10, a wedge 19 made in a mold is used, which is seated in a keyway 20 of the shaft 10 and a recess 21 of the hub bore 14. The axial slot 16 in the low-friction bushing 15 forms a free space around the wedge 19.

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.According to FIG. 5, the keyway 20 is V-shaped. Their side walls 20 a and 20 b are inclined in opposite directions with respect to an axial plane passing through the apex 20 c of the keyway and extend in planes arranged at right angles to one another.

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.The recess 21 in the hub 13 is double-V-shaped and is delimited by the side walls 21 a, 21 b, 21 c and 21 d. The angle of the total span of the hub recess 21 is the same as the angle of the span of the keyway 20. The formation of the wedge 19 on its opposite sides corresponds exactly to the keyway 20 and the recess 21. Collars 22 and 23 formed in one piece with the wedge 19 ( Figs. 1 and 2) engage in slots 24 and 25 (Fig. 1) at the ends of the hub 13 so that the wedge 19 is axially connected to the disk part 11.

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.The wedge 19 is made of plastic in a mold. By using this material, the frictional resistance in the keyway 20 is reduced to a minimum during the axial movement of the disk part 11. Such a material has insufficient shear strength, but the parts are designed so that the wedge 19 is not subjected to shear stress.

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.When the shaft 10 rotates counterclockwise, there is contact pressure between the key and the surface 20b of the keyway, as shown in FIG. 8 is indicated by the arrows F1. Since the opposite side wall 20 a is perpendicular to the surface 20 b, this contact pressure is absorbed by the surfaces 21 a and 21 c of the recess 21 in the hub, as indicated by the arrows F and F3. Since the contact pressure F "and F3 the contact pressure F1 counteract exactly the wedge 19 is not subjected to shear but at pressure. The contact pressures F2 and F3 represent the forces acting on the wedge 19 pressure. Oppositely acting pressures on of the wedge 19 the recess 21 of the hub 21. These pressures have components which extend angularly about the axis of the shaft and which generate the torque. The wedge 19 therefore transmits the torque without being subjected to shear stress.

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.When the shaft is rotated in the opposite direction, act the surfaces 21 b and 21 d of the recess 21 against the side wall 20 a of the keyway, so that a similar effect is achieved.

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 the one shown in FIG. 6, a double-V-shaped keyway 30 is formed in the shaft 31 and a triple-V-shaped recess 32 is formed in the hub 33 in order to enable the transmission of a greater torque. The wedge 34 is W-shaped in cross section, successive wall parts extending at an angle to one another and the wall parts being arranged alternately parallel to one another. The protrusions of the key thereby formed fit snugly in the hub recess 32 and the keyway 30. Due to its W-shaped shape, the key has only a minimal dimension in the radial direction so that the depth of the recesses in the shaft 31 and the hub 33 is reduced . The keyway 30 and the recess 32 can each be produced with a cutting tool in order to achieve a high degree of accuracy.

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.In the one shown in FIG. 7, two separate keys 40 and 41 are arranged in adjoining keyways 42 and 43 of the shaft 44. Adjacent depressions 45 and 46 are formed in the hub 47. To ensure a high level of accuracy, a single tool can also be used to cut the depressions 45 and 46 at the same time.

Claims

Claims: 1. Wedge connection for a hub axially displaceably mounted on a shaft with a coaxially to the shaft extending bore, a form-fitting engaging in the hub, provided at the ends with one-piece projections wedge made of deformable plastic with a low coefficient of friction and with one between the hub and the shaft provided, made of plastic cylindrical sliding sleeve, characterized in that the plastic wedge (19) has a cross-section in the form of a V, the legs of which enclose an angle of at least 90 ° and extend symmetrically to an axial plane, its apex being directed to the shaft axis.

2. Wedge connection according to the claims 1 and 2, characterized in that the wedge from four in alternating directions below Legs running 90 ° against each other (W-shape).

3. Wedge connection after Claim 1, characterized in that there are two V-shaped wedges next to one another are arranged.