DE102011017150A1 - Welle-Nabe-Verbindung und Lenksäule mit einer solchen - Google Patents

Welle-Nabe-Verbindung und Lenksäule mit einer solchen Download PDF

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DE102011017150A1
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Sascha Fricke
Dietmar Stirner
René Müller
Christian Schillak
Clemens Beier
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Volkswagen AG
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Abstract

Eine Welle-Nabe-Verbindung umfasst eine Welle (20) mit einem Kopplungsabschnitt (22), und eine Nabe (21) mit einem Kopplungsabschnitt (23), wobei die Kopplungsabschnitte (22, 23) ineinander greifen und die Welle (20) und die Nabe (21) zur Übertragung eines Drehmoments miteinander koppeln. Dabei sind die Kopplungsabschnitte (22, 23) als Polygonprofile mit Übermaßpassung ausgebildet. Hierdurch wird eine im Wesentlichen hysteresefreie Kopplung mit guten Rundlaufeigenschaften erzielt. Weiterhin wird eine Lenksäule einer Kraftfahrzeuglenkung vorgeschlagen, bei der zwei Wellenabschnitte (10, 11) durch einen Torsionsstab (12) gekoppelt sind, wobei eine oder beide der Kopplungen zwischen dem Torsionsstab (12) und den Wellenabschnitten (10, 11) durch eine solche Welle-Nabe-Verbindung gebildet wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftfahrzeuglenkungen und dort auf die Kopplung einer lenkgetriebeseitigen Ausgangswelle mit einer lenkradseitigen Eingangswelle über einen drehelastischen Torsionsstab.
  • Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Welle-Nabe-Verbindung, welche zur Kopplung des Torsionsstabs mit zumindest einer der genannten Wellen geeignet ist.
  • Über einen solchen Torsionsstab lässt sich in Zusammenwirkung mit einer Messeinrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels zwischen der Eingangswelle unter Ausgangswelle das an einer Lenksäule anliegende Drehmoment erfassen. Entsprechende Anordnungen sind beispielsweise aus DE 103 16 124 A1 , DE 10 2006 057 022 A1 und DE 10 2007 025 200 A1 bekannt. Die Festlegung des Torsionsstabs erfolgt dabei über Querbolzen, Kerbverzahnungen oder sonstige Verzahnungsgeometrien.
  • Herkömmliche Verbindungen weisen oftmals unbefriedigende Rundlauftoleranzen auf, welche sich auf den Drehmomentsensor störend auswirken können. Zudem weist der Drehmomentverlauf in Abhängigkeit des Verdrehwinkels eine Hysterese auf, so dass sich in Bezug auf die Drehmomentmessung Messungenauigkeiten ergeben.
  • Solange an einer Lenkung ein Lenkwinkelsensor am Lenkrad vorhanden ist, ist die Genauigkeit der von der Messeinrichtung zur Verfügung gestellten Signale ausreichend. Soll der Lenkwinkelsensor am Lenkrad jedoch entfallen, werden an die getriebeseitige Messeinrichtung höhere Genauigkeitsanforderungen gestellt.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Welle-Nabe-Verbindung zu schaffen, welche eine im Wesentlichen hysteresefreie Kopplung mit guten Rundlaufeigenschaften ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Welle-Nabe-Verbindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung umfasst eine Welle mit einem Kopplungsabschnitt und eine Nabe mit einem Kopplungsabschnitt, wobei die Kopplungsabschnitte ineinander greifen und die Welle und die Nabe zur Übertragung eines Drehmoments miteinander koppeln. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Kopplungsabschnitte als Polygonprofile mit Übermaßpassung ausgebildet sind.
  • Hierdurch wird eine im Wesentlichen hysteresefreie Kopplung mit guten Rundlaufeigenschaften erzielt.
  • Im Unterschied zu Kerbverzahnungen und sonstigen Verzahnungsgeometrien ergeben sich überdies ein geringerer Fertigungsaufwand sowie eine verminderte Kerbwirkung. Letzteres ermöglicht zudem geringere Nenndurchmesser.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen angegeben.
  • So kann beispielsweise die Passung derart gewählt sein, dass die Drehmomentübertragung durch den Profilformschluss bewirkt wird. Durch die Übermaßpassung wird zusätzlich eine Axialsicherung erzielt.
  • Als unter den vorstehend genannten Bedingungen besonders geeignete Polygonprofile haben sich P3G-Profile und D-Profile herausgestellt.
  • Die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung lässt sich überall dort einsetzen, wo an Hysterese und Rundlaufeigenschaften hohe Anforderungen gestellt werden.
  • Vorzugsweise kommt eine solche Welle-Nabe-Verbindung in einer Lenksäule einer Kraftfahrzeuglenkung zum Einsatz, welche zwei Wellenabschnitte sowie einen Torsionsstab umfasst, wobei der Torsionsstab an einem Ende mit einem der Wellenabschnitte und am anderen Ende mit dem anderen der Wellenabschnitte gekoppelt ist, und eine oder beide der Kopplungen zwischen dem Torsionsstab und den Wellenabschnitten in vorstehend erläuterter Art und Weise ausgebildet sind.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Torsionsstab an mindestens einem seiner Enden einen polygonalen Kopplungsabschnitt auf, der stirnseitig an einem kreiszylindrischen Abschnitt sitzt, welcher seinerseits an einen Stababschnitt kleineren Durchmessers anschließt. Durch den kreiszylindrischen Abschnitt wird gewährleistet, dass im Bereich der Kopplungsabschnitte infolge der Polygonprofile auftretende Spannungsspitzen bis zu dem Stababschnitt abgeklungen sind und dessen Funktion als Torsionsfeder nicht beeinträchtigen.
  • Der Nenndurchmesser der Polygonprofile liegt vorzugsweise im Bereich von 8 bis 12 Millimeter, so dass die zugehörige Lenksäule der Fahrzeuglenkung im Anbindungsbereich eines Drehmomentsensors schlank bleibt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Kopplungsabschnitte an ihren Kontaktflächen eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich von 2,5 bis 6,3 Rz auf. Hierdurch wird die Hysterese weiter reduziert.
  • Für P3G-Polygonprofile sind Nenndurchmesser im Bereich von 9 bis 10 mm für Lenkungen für Personenkraftfahrzeuge ausreichend, wobei als Passung eine Übermaßpassung, vorzugsweise eine H7/s6-Passung, gewählt wird, um eine Aufgabenteilung dahingehend zu erzielen, dass durch den Formschluss des Profils das Drehmoment und durch die Übermaßpassung eine Axialkraft aufgenommen und übertragen wird.
  • Für D-Profile haben sich Nenndurchmesser im Bereich von 9 bis 10 mm als vorteilhaft erwiesen, wobei der Durchmesser im Bereich der Profilabflachung des D-Profils um 0,8 bis 1,2 mm verjüngt ist und die Passung über die Profilabflachung eine S7/h6-Passung oder S7/h5-Passung ist.
  • In einer alternativen Ausführung weist das D-Profil eine Spiel- oder Übergangspassung auf, so dass lediglich eine formschlüssige Verbindung vorliegt und keine Axialkräfte übertragen werden können. Ist Letzteres gewünscht, muss gegebenenfalls zusätzlich eine Axialsicherung vorgesehen werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Welle-Nabe-Verbindung am Beispiel einer Lenksäule einer Fahrzeuglenkung,
  • 2 eine räumliche Ansicht des Kopplungsabschnitts der Welle aus 1 am Beispiel eines Torsionsstabs,
  • 3 eine räumliche Ansicht des Kopplungsabschnitts der Nabe aus 1 am Beispiel einer Ausgangswelle bzw. eines Lenkungsritzels,
  • 4 eine Seitenansicht des Kopplungsabschnitts der Welle gemäß 2,
  • 5 eine Frontansicht des Kopplungsabschnitts der Welle gemäß 2,
  • 6 eine Frontansicht des Kopplungsabschnitts der Nabe gemäß 3,
  • 7 eine Detailansicht eines P3G-Profils für einen Nenndurchmesser 9,4 mm,
  • 8 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Welle-Nabe-Verbindung am Beispiel einer Lenksäule einer Fahrzeuglenkung,
  • 9 eine räumliche Ansicht des Kopplungsabschnitts der Welle aus 8 am Beispiel eines Torsionsstabs,
  • 10 eine räumliche Ansicht des Kopplungsabschnitts der Nabe aus 8 am Beispiel einer Ausgangswelle bzw. eines Lenkungsritzels,
  • 11 eine Seitenansicht des Kopplungsabschnitts der Welle gemäß 9,
  • 12 eine Frontansicht des Kopplungsabschnitts der Welle gemäß 9, und in
  • 13 eine Frontansicht des Kopplungsabschnitts der Nabe gemäß 10.
  • Das erste Ausführungsbeispiel zeigt eine Welle-Nabe-Verbindung, welche sich insbesondere für den Einsatz in einer Lenksäule einer Fahrzeuglenkung eignet.
  • In 1 sind zwei Wellenabschnitte 10 und 11 zu erkennen, welche durch einen Torsionsstab 12 drehelastisch miteinander verbunden sind. Der Torsionsstab 12 ist innerhalb der Wellenabschnitte 10 und 11 angeordnet und verläuft koaxial zu diesen. Einer der Wellenabschnitte 10 erstreckt sich dabei als Ausgangswelle in ein nicht näher dargestelltes Lenkgetriebe und weist an einem Ende ein Ritzel 13 auf, das mit einer Zahnstange der Lenkung kämmt. Der andere Wellenabschnitt 11 der Lenksäule leitet als Eingangswelle zu einem nicht näher dargestellten Lenkrad. Ferner ist in 1 ein Drehmomentsensor 14 angedeutet, mit dem die Relativverdrehung der Wellenabschnitte 10 und 11 zueinander erfasst wird. Anhand des erfassten Drehwinkels kann unter Berücksichtigung der Torsionselastizität des Torsionsstabs 12 das an der Lenksäule anliegende Drehmoment ermittelt werden.
  • Zur Erzeugung einer hohen Messgenauigkeit kommt die nachfolgend näher erläuterte Welle-Nabe-Verbindung zum Einsatz, welche sich durch eine in Bezug auf die Abhängigkeit des Drehmoments vom Verdrehwinkel geringe Hysterese sowie durch gute Rundlaufeigenschaften auszeichnet.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Welle 20 der Welle-Nabe-Verbindung durch den Torsionsstab 12 und die Nabe 21 derselben durch die Wellenabschnitte 10 und 11 veranschaulicht.
  • Sowohl die Welle 20 als auch die Nabe 21 weisen jeweils einen in den 2 bis 6 näher dargestellten Kopplungsabschnitt 22 bzw. 23 auf. Die Kopplungsabschnitte 22 und 23 sind dabei derart konfiguriert, dass diese ineinander greifen und die Welle 20 und die Nabe 21 drehmomentübertragend miteinander koppeln.
  • Vorliegend kommen als Polygonprofile P3G-Profile zum Einsatz, die sich insbesondere für den Einsatz an einer Lenksäule als besonders vorteilhaft herausgestellt haben. Die Profilform ist durch DIN 32711-1 vorgegeben, in der entsprechende Berechnungsvorschriften für die Koordinaten der Kontur hinterlegt sind. Die erfindungsgemäße Lösung nutzt zwar die gleiche Polygonform, sieht jedoch im Unterschied zu den Maßvorgaben in DIN 32711-1 zwischen den Kopplungsabschnitten 22 und 23 eine Übermaßpassung vor. Die Übermaßpassung ist dabei derart gewählt, dass die Drehmomentübertragung durch den Formschluss der Profilform bewirkt wird. Durch das Übermaß der Passung wird zusätzlich eine Axialsicherung gewährleistet, so dass auf zusätzliche Axialsicherungsmittel verzichtet werden kann.
  • Aufgrund des gewählten Polygonprofils ist bei der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung die Kerbwirkung im Unterschied zu einer Keilwelle minimal, so dass die Welle-Nabe-Verbindung bei gleicher Drehmomentübertragungskapazität schlanker ausgeführt werden kann. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Anordnung des Drehmomentsensors 14 um die Wellenabschnitte 10 und 11 von Vorteil.
  • Zudem lässt sich das P3G-Profil im Vergleich zu einer Keilwelle mit geringerem Aufwand herstellen.
  • 7 zeigt eine Detailansicht des P3G-Profils mit Übermaß sowie die für die Beschreibung der Profilform relevanten Größen und Größenverhältnisse am Beispiel eines Nenndurchmessers von 9,4 mm.
  • Der in 1 dargestellte Torsionsstab 12 ist an seinen Enden mit entsprechend dimensionierten Kopplungsabschnitten 22 versehen, während an den Wellenabschnitten 10 und 11 entsprechende Ausnehmungen in Form korrespondierender Kopplungsabschnitte 23 ausgebildet sind.
  • Die Kopplungsabschnitte 22 des Torsionsstabs 12 sitzen jeweils stirnseitig an einem kreiszylindrischen Abschnitt 24. Die kreiszylindrischen Abschnitte 24 sind über einen Stababschnitt 25 verbunden, der als eigentliche Torsionsfeder dient und einen kleineren Außendurchmesser als die kreiszylindrischen Abschnitte 24 aufweist. Durch die kreiszylindrischen Abschnitte 24 wird gewährleistet, dass im Bereich der Kopplungsabschnitte 22 auftretende Spannungsspitzen bis zum Stababschnitt 25 hin abgefallen sind und die Federeigenschaften des Stababschnitts nicht beeinträchtigen. Ferner ist der Durchmesser der kreiszylindrischen Abschnitte 24 geringfügig größer als der Umkreis der polygonalen Kopplungsabschnitte 22. Letzterer liegt innerhalb der Durchmesser der kreiszylindrischen Abschnitte 24.
  • Die P3G-Polygonprofile der Kopplungsabschnitte 22 und 23 weisen einen Nenndurchmesser im Bereich von 9 bis 10 mm, beispielsweise einen Nenndurchmesser von 9,4 mm auf, während die Übermaßpassung eine H7/s6-Passung ist.
  • Zudem besitzen die Kopplungsabschnitte an ihren Kontaktflächen eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich von 2,5 bis 6,3 Rz, beispielsweise 4,0 Rz. Hierdurch wird vermieden, dass beim Verpressen der Kopplungsabschnitte 22 und 23 kein Material aus denselben herausgerissen wird, sondern vielmehr eine gleichmäßige Umformung auftritt, welche sich positiv auf die Rundlaufeigenschaften auswirkt.
  • Zur Erleichterung des axialen Fügens der Kopplungsabschnitte 22 und 23 können an diesen entsprechenden Einführschrägen in Form von Fasen vorgesehen sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich an dem Kopplungsabschnitt 23 der Nabe eine solche Fase 26 vorgesehen. Alternativ oder ergänzend kann eine Fase jedoch auch am freien Ende des Kopplungsabschnitts 22 der Welle 20 vorgesehen sein.
  • Anstelle des vorstehend erläuterten P3G-Polygonprofils können auch andere Polygonprofile mit Übermaß zum Einsatz kommen. Ein weiteres Beispiel wird nachfolgend anhand der 8 bis 13 näher erläutert. Diese beziehen sich ebenfalls auf eine Welle-Nabe-Verbindung, welche sich besonders für den Einsatz in einer Lenksäule einer Fahrzeuglenkung eignet.
  • Die Lenksäule umfasst, wie in 8 dargestellt, zwei Wellenabschnitte 110 und 111, die mittels eines Torsionsstabs 112 drehelastisch miteinander gekoppelt sind. Der Torsionsstab 112 ist innerhalb der beiden Wellenabschnitte 110 und 111 angeordnet und verläuft mit seinem federelastischen Bereich koaxial zu diesen. Einer der Wellenabschnitte 110 erstreckt sich dabei als Ausgangswelle in ein nicht näher dargestelltes Lenkgetriebe und weist an einem Ende ein Lenkungsritzel 113 auf, das mit einer Zahnstange der Lenkung kämmt, während das gegenüberliegende Ende mit dem Torsionsstab 112 gekoppelt ist. Der andere Wellenabschnitt 111 der Lenksäule leitet als Eingangswelle zu einem nicht näher dargestellten Lenkrad. Weiterhin ist in 8 ein Drehmomentssensor 114 dargestellt, mit dem die Relativverdrehung der Wellenabschnitte 110 und 111 zueinander erfasst wird. Anhand des erfassten Verdrehwinkels zwischen den Wellenabschnitten 110 und 111 kann unter Berücksichtigung der Torsionselastizität des Torsionsstabs 112 ein an der Lenksäule anliegendes Drehmoment ermittelt werden.
  • Zur Erzielung einer hohen Messgenauigkeit kommt die nachfolgend näher erläuterte Welle-Nabe-Verbindung zum Einsatz, welche sich durch eine in Bezug auf die Abhängigkeit des Drehmoments vom Verdrehwinkel geringe Hysterese sowie durch gute Rundlaufeigenschaften auszeichnet.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Welle 120 der Welle-Nabe-Verbindung durch den Torsionsstab 112 und die Nabe 121 der Welle-Nabe-Verbindung durch die Wellenabschnitte 110 und 111 gebildet.
  • Sowohl die Welle 120 als auch die Nabe 121 weisen jeweils einen in den 9 bis 13 näher dargestellten polygonalen Kopplungsabschnitt 122 bzw. 123 auf. Die Kopplungsabschnitte 122 und 123 sind dabei derart konfiguriert, dass diese ineinander greifen und die Welle 120 und die Nabe 121 drehmomentübertragend miteinander koppeln.
  • Die polygonalen Kopplungsabschnitte 122 und 123 weisen jeweils ein D-Profil auf. Dieses lässt sich als Kreiszylinder mit konstantem Durchmesser beschreiben, der an seinem Außenmantel 124 eine ebene Profilabflachung 125 aufweist. Ein solches Polygonprofil kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass ein Kreiszylinder entlang einer beliebigen Sekante abgetragen, beispielsweise abgefräst wird. Der Übergang zwischen der Profilabflachung 125 und dem verbleibenden kreiszylindrischen Außenmantel 124 wird mit einer Verrundung 126 versehen, um eine gute Krafteinleitung zu erreichen.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Außenkontur des Kopplungsabschnitts 122 der Welle 120 und der korrespondierenden Innenkontur des Kopplungsabschnitts 123 der Nabe 121 eine Übermaßpassung vorgesehen, die derart gewählt, dass die Drehmomentübertragung durch den Formschluss der Profilform bewirkt wird. Durch das Übermaß der Passung wird zusätzlich eine Axialsicherung gewährleistet, so dass auf zusätzliche Axialsicherungsmittel verzichtet werden kann.
  • Zudem sind Form- und Kraftschluss bei der dargestellten Lösung in gewisser Weise redundant. Bei einem Versagen des Kraftschlusses kann im Gegensatz zu zylindrischen Pressverbänden noch bis zu einem kontrollierten Abschalten der Lenkung ein Torsionsmoment übertragen werden.
  • Aufgrund des gewählten Polygonprofils ist bei der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung die Kerbwirkung im Unterschied zu einer Keilwelle minimal, so dass die Welle-Nabe-Verbindung bei gleicher Drehmomentübertragungskapazität schlanker ausgeführt werden kann. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Anordnung des Drehmomentsensors 114 um die Wellenabschnitte 110 und 111 von Vorteil, der koaxial zur Drehachse A der Lenksäule angeordnet ist.
  • Zudem lässt sich das D-Profil im Vergleich zu einer Keilwelle mit geringerem Aufwand herstellen.
  • Der in 8 dargestellte Torsionsstab 112 ist an seinen Enden mit entsprechend ausgebildeten Kopplungsabschnitten 122 versehen, während an den Wellenabschnitten 110 und 111 entsprechende Ausnehmungen in Form korrespondierender Kopplungsabschnitte 123 ausgebildet sind.
  • Die Kopplungsabschnitte 122 des Torsionsstabs 112 sitzen jeweils stirnseitig an einem kreiszylindrischen Abschnitt 127. Die kreiszylindrischen Abschnitte 127 des Torsionsstabs 112 sind über einen Stababschnitt 128 verbunden, der als eigentliche Torsionsfeder dient und einen kleineren Außendurchmesser als die kreiszylindrischen Abschnitte 127 aufweist. Durch die kreiszylindrischen Abschnitte 127 wird gewährleistet, dass im Bereich der Kopplungsabschnitte 122 auftretende Spannungsspitzen bis zum Stababschnitt 128 hin abgeklungen sind und die Federeigenschaften des Stababschnitts 128 nicht beeinträchtigen. Der Durchmesser der kreiszylindrischen Abschnitte 127 entspricht dabei dem Durchmesser der kreiszylindrischen Außenmäntel 124 der polygonalen Kopplungsabschnitte 122. Beide gehen kantenfrei ineinander über und sind so besonders einfach herstellbar. Die D-Form des Profils wird durch einen einfachen Beschnitt am Außenumfang der polygonalen Kopplungsabschnitte 122 erhalten. Der Fertigungsaufwand ist dabei geringer als bei einem P3G-Polygonprofil.
  • Das D-Profil kann sowohl als Längs- oder Querpressverband ausgeführt werden. Zur Montage ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel am Stirnende des polygonalen Kopplungsabschnitts 122 der Welle 120 eine Einführschräge 129 vorgesehen, die vorliegend als Fase am kreiszylindrischen Bereich ausgebildet ist, während die Profilabflachung 125 ohne eine solche dargestellt ist, jedoch auch mit einer Fase versehen werden kann. Alternativ oder ergänzend kann eine entsprechende Einführschräge auch am Kopplungsabschnitt 123 der Welle 121 vorgesehen sein.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Nenndurchmesser der D-Profile im Bereich von 9 bis 10 mm. Dargestellt ist ein Profil mit einem Durchmesser von 10 mm. Im Bereich der Profilabflachung ist der Durchmesser des D-Profils um 7 bis 15%, hier beispielhaft um 0,8 bis 1,2 mm verjüngt. Vorliegend ist eine Verjüngung von 1 mm dargestellt, so dass sich im Bereich der Profilabflachung eine Profilweite von 9 mm ergibt. Wie bereits ausgeführt, weist die Welle-Nabe-Verbindung eine Übermaßpassung auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist hierzu die über den Mittelpunkt des kreiszylindrischen Mantels 124 gemessene Profilweite im Bereich der Profilabflachung 125 eine S7/h5-Passung auf. Die gleiche Passung kann auch zwischen den Durchmessern der kreisförmigen Abschnitte der Profilform vorgesehen werden. Zudem besitzen die Kopplungsabschnitte 122 und 123 an ihren Kontaktflächen eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich von 2,5 bis 6,3 Rz, beispielsweise 4,0 Rz. Hierdurch tritt beim Verpressen eine gleichmäßige Umformung auf, die sich günstig auf die Rundlaufeigenschaften auswirkt.
  • In einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist zwischen den D-förmigen Kopplungsabschnitten 122 und 123 keine Übermaßpassung, sondern eine Spiel- oder Übergangspassung vorgesehen, wobei die Verjüngung im Bereich der Profilabflachung im Bereich von 7 bis 15% bezogen auf den Nenndurchmesser des kreiszylindrischen Mantelbereichs liegt. In diesem Fall kann die Welle-Nabe-Verbindung zur generellen Drehmomentübertragung genutzt werden. Sollten Axialkräfte wirken, muss gegebenenfalls eine axiale Sicherung vorgesehen werden, wenn keine Axialverschiebbarkeit gewünscht ist.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Wellenabschnitt
    11
    Wellenabschnitt
    12
    Torsionsstab
    13
    Ritzel
    14
    Drehmomentssensor
    20
    Welle
    21
    Nabe
    22
    Kopplungsabschnitt der Welle
    23
    Kopplungsabschnitt der Nabe
    24
    kreiszylindrischer Abschnitt
    25
    Stababschnitt
    26
    Fase
    110
    Wellenabschnitt
    111
    Wellenabschnitt
    112
    Torsionsstab
    113
    Lenkungsritzel
    114
    Drehmomentssensor
    120
    Welle
    121
    Nabe
    122
    Kopplungsabschnitt der Welle
    123
    Kopplungsabschnitt der Nabe
    124
    kreiszylindrischer Mantel
    125
    Profilabflachung
    126
    Verrundung
    127
    kreiszylindrischer Abschnitt
    128
    Stababschnitt
    129
    Einführschräge
    A
    Drehachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10316124 A1 [0003]
    • DE 102006057022 A1 [0003]
    • DE 102007025200 A1 [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 32711-1 [0040]
    • DIN 32711-1 [0040]

Claims (10)

  1. Welle-Nabe-Verbindung, umfassend: eine Welle (20; 120) mit einem Kopplungsabschnitt (22; 122), und eine Nabe (21; 121) mit einem Kopplungsabschnitt (23; 123), wobei die Kopplungsabschnitte (22, 23; 122, 123) ineinander greifen und die Welle (20; 120) und die Nabe (21; 121) zur Übertragung eines Drehmoments miteinander koppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsabschnitte (22, 23; 122, 123) als Polygonprofile mit Übermaßpassung ausgebildet sind.
  2. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermaßpassung derart gewählt ist, dass die Drehmomentübertragung durch den Profilformschluss bewirkt wird.
  3. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dass die Polygonprofile als P3G-Profile oder als D-Profile ausgebildet sind.
  4. Lenksäule einer Kraftfahrzeuglenkung, umfassend: zwei Wellenabschnitte (10, 11; 110, 111), und einen Torsionsstab (12; 112), der an einem Ende mit einem der Wellenabschnitte (10; 110) und am anderen Ende mit dem anderen der Wellenabschnitte (11; 111) gekoppelt ist, wobei eine oder beide der Kopplungen zwischen dem Torsionsstab (12; 112) und den Wellenabschnitten (10, 11; 110, 111) nach einem der vorgenannten Ansprüche ausgebildet ist.
  5. Lenksäule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (12; 112) an mindestens einem seiner Enden einen polygonalen Kopplungsabschnitt (22, 23; 122, 123) aufweist, der stirnseitig an einem kreiszylindrischen Abschnitt (24; 127) sitzt, welcher seinerseits an einen Stababschnitt (25; 128) kleineren Durchmessers anschließt.
  6. Lenksäule nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nenndurchmesser der Polygonprofile im Bereich von 8 bis 12 Millimeter liegt.
  7. Lenksäule nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsabschnitte (22, 23; 122, 123) an ihren Kontaktflächen eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich von 2,5 bis 6,3 Rz aufweisen.
  8. Lenksäule nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nenndurchmesser der P3G-Polygonprofile im Bereich von 9 bis 10 mm liegt und die Passung eine H7/s6-Passung ist.
  9. Lenksäule nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nenndurchmesser der D-Profile im Bereich von 9 bis 10 mm liegt, der Durchmesser im Bereich der Profilabflachung des D-Profils um 0,8 bis 1,2 mm verjüngt ist und die Passung über die Profilabflachung eine S7/h5-Passung ist.
  10. Lenksäule einer Kraftfahrzeuglenkung, umfassend: zwei Wellenabschnitte (110; 111), und einen Torsionsstab (112), der an einem Ende mit einem der Wellenabschnitte (110; 111) und am anderen Ende mit dem anderen der Wellenabschnitte (110; 111) gekoppelt ist, wobei eine oder beide der Kopplungen zwischen dem Torsionsstab (112) und den Wellenabschnitten (110; 111) als Welle-Nabe-Verbindung ausgebildet ist, deren Welle (120) und Nabe (121) jeweils einen Kopplungsabschnitt (122, 123) aufweisen, welche ineinander greifen und die Welle (120) und die Nabe (121) zur Übertragung eines Drehmoments miteinander koppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsabschnitte (122, 123) als D-Profile mit Spiel- oder Übergangspassung ausgebildet sind.
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