DE2011777A1

DE2011777A1 - Auswechselbare Universalnabe

Info

Publication number: DE2011777A1
Application number: DE19702011777
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Burrell, Alfred Augustus, Edmonton, Alberta (Kanada)
Priority date: 1969-03-14
Filing date: 1970-03-12
Publication date: 1970-09-24
Also published as: US3541871A; GB1243311A; SE364351B; DE2011777B2; DE7009125U; FR2038908A5; DE2011777C3

Description

Patentanwälte ' * .

Dipl.-Ing. K. Scliieschke

• München 13 Elltabethitraße 34

Alfred A. Burrell, City of Edmonton, Kanada

Auswechselbare Universalnabe

Die Erfindung bezieht sich auf eine austauschbare und universelle nabenartige Vorrichtung, die es erlaubt,·verschiedenartige Gegenstände aus Plastik, Nicht-Eisenmetallen und/ oder Stahl auf einer Welle anzubringen. Bisher wurden solche Gegenstände meist mit der Welle verschweißt, verschraubt oder vernietet, so daß diese Gegenstände in der Hegel aus Jüisen oder Stahl bestehen mußten.

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Die erflhdungsgemäße Nabe erlaubt di· lösbare Aufnahme verschiedener Gegenstände* Sie setzt sich aus zwei getrennten Teilen zusammen, nämlich einer Büohse alt auf der Außenseite in Längsrichtung verlaufenden zahnartigen Keilen, die durch am Umfang verteilte Zahnblöcke unterteilt sind, wobei in der Büchse innen eine Längsnut mit einem der Zahnblöcke ausgerichtet ist und die gekeilte Außenseite bei Bedarf auch verschraubt sein kann, und zum anderen aus einer Manschette mit einer axialen, zur Büchse passenden Öffnung, die in ihrer Form übereinstimmt mit den Keilen und Zahnblöcken der Büchse und auf dieser befestigbar ist. Verschiedene auf Vollen anzuordnende Gegenstände, wie Zahnräder, Kettenräder, Scheiben und dergleichen, die auf solchen Naben auswechselbar befestigt werden, besitzen Längsöffnungen, die mit den Keilen und Zahnblöcken der Nabenbüchse übereinstimmen und in Längsrichtung aufdrückbar sind, so daß eine wirksame Drehmomentverteilung erfolgt, während sie gleichzeitig auf bestimmte Weise mit der Nabenmanschette zusammenwirken»

Die erfindungsgemäße Nabe besteht somit im Prinzip aus zwei getrennten Teilen, einer Büchse und einer Manschette, die in Längsrichtung aufeinanderschiebbar und dann drehfest verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Nabe erlaubt die Anbringung von Zahnrädern, Kettenrädern, Scheiben und dergleichen auf einer Welle, wobei die normalerweise mit einem Keil versehene Nabenbüchse mit dem zu tragenden Gegenstand so zusammenwirkt, daß eine wirksame Drehmomentverteilung erfolgt.

Durch die Erfindung wird es ferner möglich, die Stärke der Nabe dadurch zu verringern, daß eine spezielle Außenverkeilung der Nabe mit der inneren Keilnut verwendet wird, so daß , bei gegebenem Außendurchmesser der Bohrungsdurchmesser in einem größeren Bereich wählbar ist.

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Durch die Verbindung von Nabe und Gegenstand mit in Längsrichtung verlaufenden Keilen und am Umfang verteilten Zahnblöcken, wird auch dann ein fester Sitz erreicht, wenn der Gegenstand während der Drehung schrittweise geschaltet· in der Drehrichtung umgekehrt und/oder synchronisiert wird.

Sei der erfindungsgemäßοη Nabe besteht die auf der Welle sitzende Büchse vorzugsweise aus Stahl, so daß eine Keilverbindung mit der Welle möglich ist, während die Manschette aus einem Nicht-Eisenmetall, Plastikmaterial oder aus einer anderen Substanz oder Materialzusammensetzung bestehen kann.

Zur ausführlicheren Erläuterung der Krfindung und ihrer Merkmale wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt:

Flg. 1 eine Vorderansicht der Nabe mit einem Gegenstand,

Fig. 2 dazu eine Ansicht von der .Rückseite,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. k, 5 bzw. 6 je eine Seitenansicht der einzelnen Teile, d.h. von Nabe, Büchse, Nabenmanschette bzw. Zahnrad,

Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch eine modifizierte Ausführungsform,

Fig. S eine Ansicht auf die Stirnseite einer weiteren Ausführuhgsferm, '

Fig» 9 eine zum Teil länge der Linie *?-9 in Fig. S geschnittene Seitenansicht,

Fig.10 eine 3tirnanaicht einer weiteren Ausführungsform,

Fig.11 hierzu eine Seitenansicht, wobei die rechte Hälfte : geschnitten ist, und '

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Fig. 12 eine Stirnansiclit der Nabenbüchse allein.

Gemäß der Zeichnung besteht die ganze Wellenbefestigung vorzugsweise aus zwei Hauptelementen, nämlich einer zweiteiligen Nabe mit einer ausgebohrten Büchse 1 und einer Manschette 2, die auf der Büchse 1 rerdrehungsfest angebracht ist und einem radähnlichen Gegenstand 3i etwa einem Zahnrad, einem Kettenrad, einer Scheibe oder dergleichen, wobei ein lösbarer Sitz auf der Nabe und eine wirksame Drehmomentverteilung erreicht wird. Eine derartige Konstruktion bietet an sich verschiedene konstruktive Schwierigkeiten. Beispielsweise kann man die drehfeste Verbindung zwischen der Nabenblich.se 1 und einer Welle durch einen oder mehrere Keile erreichen, so daß für die Büchse ein kräftiges Material, wie etwa Stahl, erforder-

w lieh ist. Die Nabenmanschette' 2 muß auf der Büchse sicher befestigt werden. Kritisch ist eine ausführbare Verbindung zwischen Nabe und Gegenstand 3, daß man eine derartige Verteilung des Drehmoments oder der Belastung erhält, daß man den auswechselbaren Gegenstand 3 aus einem Nicht-Eisenmetall, aus Plastik oder einem anderen Kunststoff herstellen kann. Man muß dabei eine besondere Ausrichtung der die Belastung aufnehmenden Konstruktionsmerkmale an der Außenseite der Büchse und der Keilnuten an der Innenseite anstreben, so daß das Zusammenwirken über einen Wellenkeil die Konstruktion einer Nabe von minimalem Außendurchmesser ermöglicht, so daß man die verschiedensten auswechselbaren Gegenstände auch

k kleiner Größe verwenden kann. Eine weitere Schwierigkeit besteht in einer derartigen Nebeneinanderanordnung von Gegenstand 3 und Nabenjiianscliette 2, daß man einmal einen sicheren und stabilen Sitz erhält und außerdem die selektive Anbringung des Gegenstandes auf der Nabe nach Wunsch möglich ist.

Um dies zu erreichen, ist bei der in den Fig. 1 - 6 gezeigten Vorrichtung die Nabenbüchse 1 mit einer axialen Bohrung 5 versehen, die zwei gegenüberliegende Nuten 6 aufweist. Außen besitzt die Nabe in Längsrichtung verlaufende zahnartige Keile 7, die sich mit am Umfang angeordneten. Zahnblöcken 8

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abwechseln, wobei hier zwei diagonal gegenüberliegende Paare vorhanden sind. Zwei Zahnblöcke sind mit den Nuten 6 ausgerichtet und in ihrer Lage und Breite so gewählt, dai3 sie die Nuten zum Teil aufnehmen können. Außerdem wird die Anzahl Keile auf der Nabe so gewählt, daß man, wenn wie hier vier Zahnblöcke vorgesehen sind, durch Teilen durch vier ein ungerades Zahlenverhältnis, z.B. 20/4=5, 28/4=7 erhält. Dadurch wird nicht mir der Durchmesserbereich für die Bohrung der Nabe erweitert, indem man den ¥ellenkeil in den Zahnblock und damit in einen Raum verlegt, der sonst für die Keile erforderlich ist, sondern man erhält durch diese Anordnung von Keil und Zahnblock auch ein sicheres Schrittschalten des Gegenstandes, sowohl bei gegeneinander gerichteter oder umgekehrter Anordnung, wobei diese Übereinstimmung auch dann wichtig ist, wenn der radähnliche Gegenstand neben der Nabenmanschette 2 angeordnet wird.

Die axiale, auf die Büchse passende Öffnung 9 der Manschette 2 stimmt in der Form überein mit den Keilen und Zahnblöcken der Büchse 1, so daß sich die Teile in Längsrichtung aufeinanderdrücken lassen. Außerdem sind vier um 90 versetzte Längsbohrungen 10 vorhanden, die etwa in halber Tiefe die Befestigungsschrauben 11 für den Gegenstand aufnehmen.

Der hier gezeigte Gegenstand 3» ein Zahnrad, entspricht in seiner" Stärke etwa einem Viertel der Länge der Hülse 1. Wie erwähnt, muß es nicht aus Stahl hergestellt sein, sondern kann nach Wunsch aus einem anderen Material bestehen, das mit seiner axialen auf die Welle passenden Öffnung 12 so geformt ist, daß es mit den Keilen und Zahnblöcken der Büchse 1 übereinstimmt, sowie die Nabenmanschette 2 mit den vier Längsbohrungen 13 mit den eingelassenen Öffnungen 10 der Manschette 2 fluchtet.

Die Manschette 2 ist etwa so lang, wie die Büchse,abzüglich, der Stärke des Gegenstandes 3* Der Durchmesser der Manschette ist vorzugsweise wesentlich, kleiner als derjenige des Gegen-

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Standes. Die Manschette ist drehfest auf die Büchse aufgepreßt, so daß ihre Außenseite in einer Ebene mit einem Büchsenende liegt. Außerdem kann eine Setzschraube 16 inmitten eines Zahnblocks und fluchtend mit einer Nut durch die ausgerichteten radialen Bohrungen in Manschette 2 und Büchse 1 geschraubt werden.

Fig. 7 zeigt eine im wesentlichen der Büchse 1 gleichende Büchse 1', jedoch von größerer Länge zur Aufnahme eines stärkeren Gegenstandes 3*, insbesondere eines Zahnrades mit vier am Umfang verteilten Öffnungen 13'. Umgekehrt besitzt die Manschette 2* ausgerichtete, ebene Bohrungen 10', so daß die Schrauben 11 hier gewendet sind, durch die Bohrungen der Manschette gehen und in die eingelassenen Öffnungen des P Gegenstandes geschraubt sind.

Die modifizierte Form nach den Fig. 8 und 9 sieht ebenfalls eine Büchse 1" vor, die jedoch neben den Längskeilen 7" und den Zahnblöcken 8" ein Außengewinde 15 aufweist. Die Gewindetiefe soll 50 io der Keiltiefe nicht überschreiten und insbesondere 30 - 6O $> betragen, um ein unzulässiges Spiel in der Drehmomentaufnahme zu vermeiden. Der Gegenstand 3^M ist bei dieser Ausführungsform auf die beschriebene Weise in Längsrichtung auf die Nabe gedrückt, sitzt jedoch etwa in der Büchsenmitte. Es können wieder nach Belieben Bohrungen am Gegenstand 3 vorhanden sein, wie die Fig. 1, 3 und 6 zeigen, ^ was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist infolge zweier zusammenwirkender, innen νerschraubter Manschetten 2" und 2"', die auf gegenüberliegenden Büchsenseiten mit dem Gegenstand fest verschraubt sind. Die Manschette 2" kann zunächst auf die Büchse gebracht und durch eine Setzschraube 16^M gehalten werden, deren inneres Ende vorzugsweise die flaohe Seite eines Zahnblockes der Büchse berührt, wodurch sowohl die Nabenmanschette gegen Drehung· gesichert und in ihrer Lage gehalten ist» Wenn dann die zweite Manschette bzw. die Kontermutter 2"' fest aufgeschraubt wird, drückt sie den Gegenstand gegen die erste Manschette und fest in seine Lage.

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Dies· Nabenanordnung eignet eich zwar zur Aufnahme kleiner Gegenstände, dennoch sind hinsichtlich der Festigkeit und Genauigkeit keine Kompromisse erforderlich. Die in den Fig. 10» 11 und 12 gezeigte letzte Ausfuhrungsform verwendet jedoch die Büchse 1^nt vereinfacht mit dem Gegenstand 3!" für solche Fälle, in denen bei äußerster Platzbeschränkung nur ein kleines Drehmoment verlangt wird. Bs ist die gleiche Büchse vorgesehen, wenn man auch mit drei Zahnblöcken anstelle von vier arbeiten kann. Eine Setzschraube i6ⁿ* an der Basis der Riemenscheibe 3"' ist hier das einzige zusätzliche Element, da die Nabenmanschette entfallen ist. Bei sehr geringem Drehmomentbedarf sind die Zahnblöcke überflüssig, so daß man mit einer glatten axialen Bohrung und lediglich mit der Setzschraube arbeiten kann.

Durch die erfindungsgemäße zweiteilige Nabe wird die wirtschaftliche Herstellung in Modul- oder !Componentenform erheblich erleichtert. Allerdings sind'bei der zweiteiligen Ausführungsform die Teile so zu gestalten, daß die Anordnung genauso funktioniert} als ob die Nabe aus einem Stück bestünde. Hierfür sind die Zahnblöcke zur Befestigung der Manschette an der Büchse äußerst wichtig, ohne daß man auf die verwikkelten Keile trifft oder diese beschädi-gt, die eine Drehbewegung der Manschette und des befestigten Gegenstandes verhindern sollen.

Durch die verbesserte Keilform wird die Herstellung der Nabe aus getrennten Teilen erforderlich, was jedoch erheblich zur Brauchbarkeit des Endprodukts beiträgt. Wenn ursprünglich jede Nabe als komplette Einheit hergestellt und verkauft wurde, so eignen sich getrennte Teile vor allem für den Zusammenbau in verschiedener Form, was nicht nur eine enorme Vielseitigkeit ergibt, sondern auch zu einer beträchtlichen Reduktion der ursprünglich investierten Inventarkosten führt.

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Wesentlich für die Zahnblöcke ist, daß sie bei jeder Nabengröße ausreichend, breit sind, um bei gegebenem innendurchmesser die erforderliche Keilverbindung zu ermöglichen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Zahnblöcke besteht darin, daß sie den Bohrungsbereich bei gegebener Nabe erweitern, indem sie es ermöglichen, den Keil der Welle zum Teil in dem Kaum unterzubringen, der sonst von gleichmäßig getrennten und komplizierten Keilzähnen eingenommen wird. Diese zusätzliche Anpassung der Keilnut erweitert den ßohrüngsbereich und erhöht den praktischen Anwendungsbereich jeder Nabengröße.

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Claims

Patentan sprüche

Auswechselbare Universalnabe zur Anbringung von Gegenständen auf einer Welle, gekennzeichnet durch eine Büchse, die die Welle in einer mit einer Längsnut versehenen Bohrung aufnimmt, und durch am Umfang nach außen ragende Längskeile mit dazwischen angeordneten Zahnblöcken, wobei die Keilnut mit einem der Zahnblöcke ausgerichtet ist.
2. Nabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse eine radial durch einen Zahnblock gehende Gewindebohrung aufweist, in der eine Setzschraube zur Befestigung der Büchse auf einer Welle sitzt«
3. Nabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse eine die Welle aufnehmende Bohrung besitzt mit einer Längsnut und mit außen in Längsrichtung verlaufenden zahnartigen Keilen, die sich mit den am Umfang verteilten Zahnblöcken abwechseln, wobei die Nut radial mit einem der Zahnblöcke ausgerichtet ist, und daß eine Manschette mit , einer axialen, die Büchse aufnehmenden Öffnung so geformt ist, daß sie mit den iieilen und den am Umfang verteilten Zahnblöcken übereinstimmt, wobei die Manschette auf die Büchse drehfest derart aufgeschoben ist, daß ihre Außenseite mit einer Stirnseite der Büchse in einer Sbene liegt·
k. Nabe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse aus Stahlb esteht und die Manschette aus Üisen, Stahl, einem Nicht-Eisenmetall, Plastikmaterial oder aus einer geeigneten anderen Substanz oder Materialzusammensetzung besteht.
5. Nabe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Aufnahme eines auf der Welle zu befestigenden Gegenstandes, der eine axiale, die Büchse aufnehmende Öffnung besitzt, die zum Aufdrücken in Längsrichtung in der Form mit den Keilen und Zahnblöcken der Büchse übereinstimmt.

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6. Nabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse außen, ein Gewinde mit einer Gewindetiefe von nicht mehr als 50 $ der Keiltiefe trägt, wobei der an der Welle anzubringende Gegenstand eine die Büchse aufnehmende axiale Öffnung besitzt, die so geformt ist, daß sie mit den Keilen und Zahnblöcken der Büchse übereinstimmt und sich darauf in Längsrichtung aufdrücken läßt, und daß zwei mit Innengewinde versehene Manschetten auf gegenüberliegende Seiten der Büchse geschraubt sind und den Gegenstand an gegenüberliegenden Seiten fest verriegeln.
7· Nabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Welle anzubringende Gegenstand eine axiale, die Büchse aufnehmende Öffnung besitzt, die so geformt ist, fc daß sie mit den Keilen und den am Umfang verteilten Zahnblöcken der Büchse übereinstimmt, wobei der Gegenstand drehfest auf die Büchse gedrückt und dicht neben der Manschette und der den Gegenstand an der Manschette haltenden Einrichtung angeordnet ist*
8. Nabe nach Anspruch 3 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung des Gegenstandes an seinem Umfang verteilte, in Längsrichtung durchgehende und in die Manschette geschraubte Schrauben vorgesehen sind.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. L Edsr

Dipl.-Ing. K. SEtI ieschke

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