DE19813546B4

DE19813546B4 - Drehmomentübertragende Verbindung einer ersten mit einer zweiten Welle

Info

Publication number: DE19813546B4
Application number: DE1998113546
Authority: DE
Inventors: Walter Klingel; Manfred Scholz
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2018-03-28
Also published as: DE19813546A1

Abstract

Drehmomentübertragende Verbindung einer ersten mit einer zweiten Welle, insbesondere einer Lenkwelle (1) mit der Ritzelwelle (2) eines Lenkgetriebes, mit einer Schiebehülse (3), die drehfest mit dem Ende der ersten Welle (1) verbunden ist und Mittel zur drehfesten Verbindung mit dem Ende der zweiten Welle (2) aufweist und mit einer Feder (8) zwischen der Schiebehülse (3) und einem vom Wellenende entfernten Absatz (6) an der ersten Welle (1), dadurch gekennzeichnet, daß ein entfernbarer Riegel (20) und bei vorgespannter Feder (8) zueinander fluchtende Riegelaufnahmen an der ersten Welle (1) und der Schiebehülse (3) vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß die Schiebehülse (3) vorgespannt am Absatz (6) gehalten ist, wenn der Riegel (20) in die Riegelaufnahmen eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine drehmomentübertragende Verbindung einer ersten mit einer zweiten Welle, insbesondere einer Lenkwelle mit der Ritzelwelle eines Lenkgetriebes, mit einer Schiebehülse, die drehfest mit dem Ende der ersten Welle verbunden ist und Mittel zur drehfesten Verbindung mit dem Ende der zweiten Welle aufweist und mit einer Feder zwischen der Schiebehülse und einem vom Wellenende entfernten Absatz an der ersten Welle.

Eine solche Verbindung ist in der DE 32 26 981 A1 beschrieben. Die Enden der zu verbindenden Wellen sind keilverzahnt und stecken in einer mit einer inneren Keilverzahnung versehenen längsgeschlitzten Klemmuffe. Zur Montage wird die Klemmuffe gegen die Kraft einer Feder auf dem einen Wellenende so weit zurückgeschoben, daß das andere Wellenende fluchtend zu dem einen Wellenende ausgerichtet werden kann. Zum Kuppeln wird die Klemmuffe freigegeben, wodurch sie durch die Kraft der Feder auf das andere Wellenende aufgeschoben wird. Anschließend wird die Muffe mittels zweier Klemmbolzen auf den Wellenenden fixiert.

Obwohl es sich hierbei im Prinzip um eine sehr einfache drehfeste Verbindung zweier Wellenenden handelt, liegen im konkreten Anwendungsfall, nämlich der Verbindung einer Lenkwelle, das ist der untere Teil einer Lenksäule, mit der Ritzelwelle eines Lenkgetriebes, erhebliche Montageschwierigkeiten vor. Die Verbindung der beiden Wellenenden erfolgt nämlich erst, nachdem das Fahrzeug schon weitgehend aufgebaut ist. Das Ende der Ritzelwelle des Lenkgetriebes ragt in den Pedalraum der Fahrgastzelle hinein und liegt hinter den schon angebrachten Pedalen. Bei der Montage kann der Monteur den Bereich nur schlecht einsehen, so daß es zu Fehlmontagen kommen kann.

Die Erfindung beruht damit auf der Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe ohne großen Aufwand eine drehmomentübertragende Verbindung zweier Wellen geschaffen werden kann, deren Wirksamkeit in einfacher Weise überprüft werden kann.

Dazu schlägt die Erfindung vor, einen entfernbaren Riegel vorzusehen sowie Riegelaufnahmen an der ersten Welle und der Schiebehülse, die miteinander fluchten, wenn die Schiebehülse gegen den Absatz vorgespannt ist, so daß durch den in die Riegelaufnahme eingesetzten Riegel die Schiebehülse vorgespannt am Absatz gehalten werden kann. In der so definierten Grundstellung ragt das Hülsenende, das die Mittel zur drehfesten Verbindung mit dem Ende der zweiten Welle aufweist, über das Ende der ersten Welle hinaus.

Der Monteur braucht nun lediglich die Hülse auf die zweite Welle aufzustecken, wodurch eine drehfeste Verbindung der Hülse mit dem zweiten Wellenende erzielt wird.

Mit Entfernen des Riegels entspannt sich die Feder teilweise und schiebt einerseits die Hülse weiter auf das Ende der zweiten Welle sowie die beiden Wellenenden etwas auseinander. Die drehmomentübertragende Verbindung zwischen den beiden Wellenenden bleibt dabei erhalten.

Sollte die Hülse nicht richtig aufgesteckt worden sein, wird sie das erste Wellenende zusammen mit der Hülse von der zweiten Welle wegdrücken, so daß eine Fehlmontage sofort erkannt werden kann.

Diese Vorrichtung kann verbessert werden, indem eine an der Schiebehülse gehaltene Sicherungshülse sowie ein einseitig wirkendes Sperrgetriebe vorgesehen werden, wobei das Sperrgetriebe aus einem Sperrhaken am freien Ende der Sicherungshülse und aus einer korrespondierenden Klinke an der zweiten Welle besteht.

Vorzugsweise wird die Sicherungshülse mittels des vorgenannten Riegels an der Schiebehülse fixiert. Beim Aufstecken der ersten Welle auf die zweite Welle greifen sowohl die Mittel zur drehfesten Verbindung der beiden Wellenenden als auch der Sperrhaken in die Klinke ein, so daß die Sicherungshülse axial gesichert an der zweiten Hülse gehalten ist. Nach Entfernen des Riegels bewegt sich der Absatz der ersten Welle, an dem die Feder abgestützt ist, gegen eine Stufe in der Sicherungshülse, so daß diese zwischen den beiden Wellen verspannt ist. Beim Lösen des Riegels erfolgt nur dann eine Bewegung der ersten Welle relativ zur Sicherungshülse, wenn die Sperrhaken an der Sicherungshülse in die Klinken an der Welle eingegriffen sind. Dies ermöglicht es, eine weitere Sicherungsmaßnahme vorzusehen. Dazu wird ein Sicherungsstift in eine Bohrung in der ersten Welle eingesetzt, über deren Öffnung in der Grundstellung ein Teilstück der Schiebehülse liegt, solange diese mittels des Riegels an der Hülse und damit an der ersten Welle fixiert ist. Wie weiter oben schon erläutert, entfernt sich nach Lösen des Riegels die erste Welle ein wenig von der zweiten Welle, so daß die Öffnung der Bohrung von der Schiebehülse freigegeben wird und der Sicherungsstift entfernt werden kann.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in geschnittener Darstellung eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung in drei definierten Montageschritten:
1a: Verbindungsvorrichtung vor der Montage,
1b: Verbindungsvorrichtung nach Aufstecken der Hülsen vor Entfernen des Riegels und
1c: Verbindungsvorrichtung nach Entfernen des Riegels vor Entfernung des Sicherungsstiftes.
Die erste Welle wird im Ausführungsbeispiel von einer Lenkwelle 1 gebildet, die das untere Ende einer im Fahrgastraum befestigten Lenksäule bildet. Ihr axial gegenüber liegt eine Ritzelwelle 2, die das obere Ende der Spindel eines Lenkgetriebes bildet, das sich außerhalb des Fahrgastraumes im Motorraum befindet. Die Ritzelwelle ragt durch eine Öffnung in der Stirnwand des Fahrzeuges in den Pedalraum der Fahrgastzelle.
Um die beiden Wellenenden miteinander kuppeln zu können, ist eine Schiebehülse 3 vorgesehen, die auf das untere Ende der Lenkwelle 1 aufgesteckt ist. Die Verbindung zwischen der Schiebehülse 3 und dem unteren Ende der Lenkwelle 1 ist drehfest. Dazu weist das untere Ende der Lenkwelle 1 Längsnuten 4 auf, in denen angepaßte Innenlängsstege 5 der Schiebehülse geführt sind. Die Anordnung läßt zu, daß die Schiebehülse gegenüber der Lenkwelle 1 in axialer Richtung verschoben, aber nicht verdreht werden kann.
Vom Wellenende entfernt befindet sich an der Lenkwelle 1 ein Absatz 6, der von einem auf die Lenkwelle 1 aufgeschobenen und an dieser befestigten Ring 7 gebildet wird. Die äußere Ausdehnung des Ringes 7 entspricht in etwa der radialen Ausdehnung der Schiebehülse 3. Zwischen dem Ring 7 und der Schiebehülse 3 ist eine Zylinderfeder 8 angeordnet, die sich somit einerseits am Ring 7 und andererseits an einem Absatz an der Schiebehülse 3 abstützt.
Die 1a zeigt die Zylinderfeder 8 im gespannten Zustand, wobei diese nahezu auf Blockmaß verkürzt ist. Die dazugehörige Position der Schiebehülse 3 bedingt, daß die Schiebehülse 3 in etwa zur Hälfte auf das Ende der Lenkwelle 1 aufgesteckt ist und ihr freies Ende über das Wellenende in der Darstellung nach unten hinausragt. Am unteren Ende der Schiebehülse 3 sind an der Innenseite mehrere Kugeln befestigt, die in korrespondierende Längskehlen 10 am Ende der Ritzelwelle 2 eingeführt werden können. Die Kugeln 9 und die Längskehlen 10 stellen die Mittel dar, um die Ritzelwelle 2 drehfest mit der Schiebehülse 3 kuppeln zu können.
Koaxial zur Lenkwelle 1 und zur Schiebehülse 3 ist eine Sicherungshülse 11 angeordnet, die vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist und deren Innendurchmesser nur wenig größer ist als der Außendurchmesser der Schiebehülse 3. Sie ist länger als die Schiebehülse 3, so daß einerseits ihr unteres, der Ritzelwelle 2 zugeordnetes Ende über das freie Ende der Schiebehülse 3 hinausragt und andererseits ihr oberes Ende über den Ring 7 hinaus bis zum Schaft 12 der Lenkwelle 1 geführt ist. In diesem Bereich ist die Sicherungshülse 11 stufig nach innen abgesetzt, wodurch eine ringförmige Anschlagfläche 13 für den Ring 7 gebildet ist (siehe weiter unten). Zwischen einem das Ende der Sicherungshülse 11 bildenden Kragen 14 und der Mantelfläche des Wellenschaftes 12 befindet sich ein ringförmiges Reibelement 15.
Am anderen unteren Ende der Sicherungshülse 11 befindet sich ein nach innen gerichteter umlaufender Steg 16, der als Sperrhaken eines einseitig wirkenden Sperrgetriebes fungiert. Korrespondierend hierzu befinden sich an der Ritzelwelle unterhalb der Längskehlen 10 drei umlaufende Klinken bildende Erhebungen 17, deren dem Wellenende zugewandten Seiten rampenförmig ansteigen, während die jeweils anderen Seiten in etwa senkrecht zur Wellenachse verlaufen.
In der Grundstellung der Verbindungsvorrichtung ist die Feder vorgespannt. Dazu wird die Schiebehülse 3 unter Zusammendrückung der Zylinderfeder 8 gegen den Ring 7 verschoben und mittels eines Riegelstiftes 20 an der Lenkwelle gehalten. Gleichzeitig wird die Sicherungshülse 11 an der Schiebehülse 3 gehalten. Dazu steckt der Riegelstift in entsprechenden Bohrungen bzw. Löchern in der Lenkwelle, in der Schiebehülse 3 und in der Sicherungshülse 11. In einer weiteren Bohrung im Schaft 12 der Lenkwelle 1 befindet sich ein Sicherungsstift 21. In der gezeigten Grundstellung der 1a ist die Öffnung der Bohrung von der Sicherungshülse 11 überdeckt, so daß der Sicherungsstift 21 nicht entfernt werden kann.
Sicherungsstift 21 und Riegelstift 20 sind über eine Schnur 22 miteinander verbunden.
Um die Wellen miteinander zu kuppeln, wird die Lenkwelle 1 mit den entsprechenden Teilen der Verbindungsvorrichtung auf die Ritzelwelle 2 aufgesteckt, wobei die Kugeln 9 in die Längskehlen 10 eingeführt werden. Gleichzeitig rastet der Steg 16 an der Sicherungshülse 11 hinter eine der Erhebungen 17 an der Ritzelwelle 2. Damit stellt sich die in 1b gezeigte Situation ein. Um festzustellen, ob eine ordnungsgemäße Montage erfolgt ist, wird zunächst der Riegelstift 20 in Pfeilrichtung (Pfeil A) entfernt. Dies hat zur Folge, daß sich die Zylinderfeder 8 ausdehnt und dabei einerseits die Schiebehülse 3 noch weiter auf die Ritzelwelle 2 und andererseits die Lenkwelle 1 in Pfeilrichtung (Pfeil B) leicht nach oben schiebt.
Die Zylinderfeder 8 entspannt sich dabei so weit, daß der Ring 7 gegen die Anschlagfläche 13 an der Sicherungshülse 11 verfahren wird, wodurch die Bewegung der Lenkwelle 1 begrenzt und gleichzeitig eine axiale Kopplung der beiden Wellen 1, 2 vollzogen wird. Durch die axiale Verspannung der wellen gegeneinander erfolgt ein Ausgleich eines durch Verschleiß bedingten Spiels. Dazu werden die Längskehlen 10 konisch zulaufend gestaltet, wodurch die Kugeln 9 unter Federdruck spielfrei in den Längskehlen 10 gehalten werden.
Die Bewegung der Lenkwelle 1 relativ zur Schiebehülse 3 hat zur Folge, daß die Bohrung für den Sicherungsstift 21 freigegeben wird, so daß dieser entfernt werden kann, was vom Monteur als Hinweis darauf gewertet werden kann, daß eine ordnungsgemäße Montage erfolgt ist.
Da die beiden Stifte 20, 21 über eine Schnur 22 miteinander verbunden sind, kann der Sicherungsstift 21 aus der Lenkwellenbohrung gezogen werden, indem der Monteur den Riegelstift 20 greift und fortzieht.
Wenn bei der Montage die beiden Wellenenden nicht richtig zueinander ausgerichtet sind, kann es passieren, daß die Kugeln 9 nicht vor den Längskehlen 10 liegen, sondern sich vielmehr an der Stirnseite der Ritzelwelle 2 abstüt zen. In diesem Fall greift der Steg 16 der Sicherungshülse 11 in die obere Erhebung 17 ein und hält die Lenkwelle 1 an der Ritzelwelle 2. Wird jetzt der Riegelstift 20 entfernt, kann die Schiebehülse 3 nicht gegenüber der Lenkwelle 1 verschoben werden, da die Kugeln 9 nicht in die Längskehlen 10 eingeführt werden. Dies hat zur Folge, daß der Sicherungsstift 21 nicht freigegeben wird. Dies ist für den Monteur der eindeutige Hinweis darauf, daß keine ordnungsgemäße drehfeste Verbindung entstanden ist. Indem er die Lenkwelle 1 gegenüber der Ritzelwelle 2 dreht, gelangen die Kugeln 9 vor die Längskehlen 10 und werden durch die Kraft der Feder 11 in diese eingeführt. Es stellt sich die in 1c dargestellte Situation ein, bei der der Sicherungsstift 21 entfernt werden kann.

Claims

Drehmomentübertragende Verbindung einer ersten mit einer zweiten Welle, insbesondere einer Lenkwelle (1) mit der Ritzelwelle (2) eines Lenkgetriebes, mit einer Schiebehülse (3), die drehfest mit dem Ende der ersten Welle (1) verbunden ist und Mittel zur drehfesten Verbindung mit dem Ende der zweiten Welle (2) aufweist und mit einer Feder (8) zwischen der Schiebehülse (3) und einem vom Wellenende entfernten Absatz (6) an der ersten Welle (1), dadurch gekennzeichnet, daß ein entfernbarer Riegel (20) und bei vorgespannter Feder (8) zueinander fluchtende Riegelaufnahmen an der ersten Welle (1) und der Schiebehülse (3) vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß die Schiebehülse (3) vorgespannt am Absatz (6) gehalten ist, wenn der Riegel (20) in die Riegelaufnahmen eingesetzt ist.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherungshülse (11) an der Schiebehülse (8) gehalten ist und daß eine zumindest einseitig in axialer Richtung wirkende Sperre (16, 17) mit einem Sperrhaken (16) an der Sicherungshülse (11) und einer korrespondierenden Klinke (17) am Ende der zweiten Welle (2) vorgesehen ist.
Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungshülse (11) eine Riegelaufnahme aufweist, in die der entfernbare Riegel (20) einsetzbar ist, und daß in der Grundstellung der Vorrichtung, in der die Schiebehülse (3), die erste Welle (1) und die Sicherungshülse (11) durch den entfernbaren Riegel zusammengehalten werden, die Sperrklinke (17) so angeordnet ist, daß bei eingerasteter Sperre die Schie behülse (11) drehfest mit der zweiten Welle (2) verbunden ist.
Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherungsstift (21) in eine Bohrung in der ersten Welle (1) eingesetzt ist, über deren Öffnung in der Grundstellung ein Teilstück der Schiebehülse (3) liegt.
Verbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungshülse (11) eine dem Absatz (6) gegenüberliegende Anschlagfläche (13) aufweist.
Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der entfernbare Riegel (20) mittels eines flexiblen Verbindungsstückes (22) mit dem Sicherungsstift (21) verbunden ist.