DE2322451A1

DE2322451A1 - SHAFT CONNECTION, PREFERABLY IN A STEERING SPINDLE OF A SAFETY STEERING COLUMN

Info

Publication number: DE2322451A1
Application number: DE2322451A
Authority: DE
Inventors: Hans Arnold; Horst Bienas; Otto Hennecke; Carl-Heinz Reiche
Original assignee: Reiche and Co
Current assignee: Reiche and Co
Priority date: 1973-05-04
Filing date: 1973-05-04
Publication date: 1974-11-21
Also published as: BE814125A; BR7403596D0; NL7405453A; ES425918A1; IT1010764B; FR2228175A1; FR2228175B1

Description

Patentanwalt·Patent attorney

Dr. O. Loesenbeck Dipl.-Ing. StrackeDr. O. Loesenbeck Dipl.-Ing. Stracke

Dipl.-Ing. Loesenbeck 4t BMtMd, Herford« Straft· 17Dipl.-Ing. Loesenbeck 4t BMtMd, Herford «Penalty · 17

Reiche & Co., 4910 Lage / Lippe, Gasstr. 15Reiche & Co., 4910 Lage / Lippe, Gasstr. 15th

Wellenverbindung, vorzugsweise in einer Lenkspindel einerShaft connection, preferably in a steering spindle

SicherheitslenksäuleSafety steering column

Es ist bekannt, Sicherheitslenksäulen mit einer aus mindestens zwei Teilen bestehenden Iienkspindel auszurüsten, wobei die Teile in axialer Richtung nach Überwindung einer Ansprechschwelle bewegbar sind. Die bisher bekannten Kapplungen der Lenkspindelteile sind aufgrund der Fertigungstoleranzen der Kopplungsmittel und der Lenkspindelteile nicht im Stande, das in beiden Richtungen zu übertragende Drehmoment spielfrei zu übertragen. It is known to equip safety steering columns with a steering spindle consisting of at least two parts, the parts being movable in the axial direction after a response threshold has been overcome. The previously known couplings of the steering spindle parts are not able to transmit the torque to be transmitted in both directions without play due to the manufacturing tolerances of the coupling means and the steering spindle parts.

Da sich schon das geringste Spiel als fühlbarer, toter Lenkradausschlag und als Geräusch bemerkbar macht, wird der Spielraum zwischen den genannten Teilen entweder durch warm eingespritzte Kunststoffmassen ausgefüllt, durch einen Paßstift überbrückt oder durch ZusammendrücJixing mittels einer Innenkegelschraube bzw. einer Außenkegelmutter beseitigt.Since even the slightest play turns out to be a tangible, dead steering wheel deflection and as a sound noticeable, the clearance between the said parts is either due to warm injected Plastic compounds filled in, bridged by a dowel pin or by pressing together using an internal tapered screw or an external taper nut eliminated.

Dauerteste unter Wechsellast haben gezeigt, daß durch diese Maßnahmen die eigentliche Funktion der Verbindungselemente verlorengeht und die Kraftübertragung nur durch den Kunststoff, den Paßstift bzw. durch die linienförmige Berührung der Kapplungsteile erfolgt. Diese Elemente verschleißen sehr schnell, da sie, um eine axiale Verschiebung der Verbindungsteile zu ermöglichen, sehr schwach dimensioniert sind und darum einer hohen Flächenpressung unterliegen.Long-term tests under alternating loads have shown that these measures the actual function of the connecting elements is lost and the power transmission only through the plastic, the dowel pin or through the linear contact of the coupling parts he follows. These elements wear out very quickly, as they, in order to allow axial displacement of the connecting parts, are very weakly dimensioned and are therefore subject to high surface pressure.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenverbindung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß nach dem Zusammenbau der mit üblichen Passungstoleranzen gefertigten Wellenteile das der Welle aufgegebene Drehmoment spielfrei in beiden Richtungen übertragen werden kann und auch ein üblicher, während des Betriebes auftretender Verschleiß die Spielfreiheit der gekoppelten Teile nicht beeinträchtigt.The invention is based on the object of a shaft connection of the type mentioned so that after assembly of the shaft parts manufactured with the usual fit tolerances the torque applied to the shaft can be transmitted without play in both directions and also a normal one during the Wear occurring during operation does not affect the freedom from play of the coupled parts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Wellenteil bzw. eine Zone oder ein Element des Wellenteils nach Einleitung eines vorbestimmten Drehmomenets derart verformt wird, daß die Wellenteile kraft- und formschlüssig untereinander festlegbar sind und im Rahmen der Verformung det für den Spiel- ausgleich der Wellenteile benötigte Drehwinkel überschritten wird, um eine Rückfederungskraft zu erzeugen, die größer ist als das zu übertragende Drehmoment.This object is achieved according to the invention in that at least one shaft part or a zone or an element of the shaft part deformed in this way after the introduction of a predetermined torque is that the shaft parts can be fixed to one another in a non-positive and form-fitting manner and within the scope of the deformation it is used to compensate for play the required angle of rotation of the shaft parts is exceeded in order to generate a resilience force that is greater than the torque to be transmitted.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenverbindung ist mindestens eine Zone oder ein Element eines Wellenteils im Bereich des Formschlusses infolge der aufgegebenen Torsionskraft bleibend verformt. Zur Einleitung und Aufnahme der bleibenden Verformung können das Innen- oder Außenteil des Formschlusses der Wellenteile eine geschwächte Stelle besitzen, die z.B. als nach außen geöffnete Umfangsnut ausgebildet ist.According to an advantageous embodiment of the invention Shaft connection is at least one zone or an element of a shaft part in the area of the form fit as a result of the abandoned Torsional force permanently deformed. The inner or outer part of the form fit can be used to initiate and absorb the permanent deformation of the shaft parts have a weakened point, which is designed, for example, as a circumferential groove that is open to the outside.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described below. Show it:

E¹Ig. 1 eine Lenkspindel einer Sicherheitslenksäule im Längsschnitt,E ¹ Ig. 1 a steering shaft of a safety steering column in longitudinal section,

Fig. 2 den oberen Teil der Lenkspindel nach der Fig. 1 in Ansicht und teilweise geschnitten,FIG. 2 shows the upper part of the steering spindle according to FIG. 1 in view and partially cut,

Fig. 3 den Formschlußbereich der eine Lenkspindel anderer Bauart bildenden Wellenteile,3 shows the form-fit area of a steering spindle of a different type forming shaft parts,

Fig. H- einen Schnitt nach der Linie IV - IV in Fig. 3,Fig. H- a section along the line IV - IV in Fig. 3,

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Fig.,5 einen Schnitt nach der Linie V - V in Fig. 3₅ FIG. 5 shows a section along the line V - V in FIG. 3 ₅

-Fig. 6 den Formschlußbereich zweier Wellenteile einer Lenkspindel, bei der die Wellenteile mit einer Kerbverzahnung versehen sind,-Fig. 6 the form-fit area of two shaft parts of a steering spindle, in which the shaft parts are serrated,

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Wellenverbindung im Schnitt7 shows a further embodiment of the shaft connection in section

Fig. 8 das Außenteil der Wellenverbindung nach der Fig. 7 nach einer bleibenden Verformung des durch die umlaufende Nut geschwächten Teils,FIG. 8 shows the outer part of the shaft connection according to FIG. 7 permanent deformation of the part weakened by the circumferential groove,

Fig. 9 das Außenteil der Wellenverbindung nach der Fig. 7 in Ansicht.9 shows the outer part of the shaft connection according to FIG. 7 in Opinion.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Lenkspindel einer Sicherheitslenksäule weist Wellenteile 1, 2 auf, die im Bereich einer Zone form- und kraftschlüssig untereinander verbunden sind. Das Wellenteil 1 besitzt am unteren Ende eine Hülse 4, die außen mit einer Kerbverzahnung versehen ist. Die Hülse 4 nimmt eine Buchse 5 auf, in der ein Drehstab 6 drehbar gelagert ist, der am oberen Ende mit dem Wellenteil, z.B. über eine Madenschraube 8, verbunden ist, oder verschweißt ist.The steering spindle shown in Figs. 1 and 2 of a safety steering column has shaft parts 1, 2, which in the area of a zone are positively and non-positively connected to each other. The shaft part 1 has a sleeve 4 at the lower end, the outside with a Serration is provided. The sleeve 4 receives a socket 5, in which a torsion bar 6 is rotatably mounted, which is connected at the upper end to the shaft part, e.g. via a grub screw 8, or welded.

Das untere Ende des Drehstabes 6 trägt eine Hülse 9, die außen ebenfalls mit einer Kerbverzahnung ausgestattet ist. Das Wellenteil 2 ist im Bereich der Zone 3 mit einer Innenkerbverzahnung ausgestattet.The lower end of the torsion bar 6 carries a sleeve 9 on the outside is also equipped with serrations. The shaft part 2 is equipped with internal splines in the area of zone 3.

Bei der Kopplung der Wellenteile 1 und 2 wird zunächst in Fig. die Hülse 9 in die Kerbverzahnung der Zone 3 des Wellenteils 2 eingeführt. Das Wellenteil 2 ist eingespannt, so daß der Drehstab 6 hierauf z.B. mittels eines Werkzeugs über Verzahnung 11 durch eine Torsionskraft verformt werden kann. Diese Verformung ist so stark, daß einerseits beim Einführen der verzahnten Hülse 4- in die Innenverzahnung der Zone 3 ein vollständiger Spiel- und Toieranzausfleich zwischen den einander zügeordnetenKerbzähnenWhen coupling the shaft parts 1 and 2, the sleeve 9 is first inserted into the serration of zone 3 of the shaft part 2 in FIG introduced. The shaft part 2 is clamped in, so that the torsion bar 6 can thereupon, for example by means of a tool, via toothing 11 can be deformed by a torsional force. This deformation is so strong that on the one hand when inserting the toothed Sleeve 4- in the internal toothing of zone 3 a complete play- and tooth clearance between the aligned serrations

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stattfindet und überdies eine zusätzliche Torsionsvorspannung vorhanden ist, die einerseits größer ist als das über die Lenkspindel in beiden Eichtungen zu übertragende Drehmoment und andererseits eine Reibkraft ausübt, die bei axialer Bewegung der Wellenteile 1 und 2 einer vorgegebenen Ansprechschwelle entspricht.takes place and, moreover, an additional torsional prestress is present, which on the one hand is greater than that on the Steering spindle in both directions to be transmitted torque and, on the other hand, exerts a frictional force which, upon axial movement, of the Shaft parts 1 and 2 corresponds to a predetermined response threshold.

Da der Vorspannwinkel in S¹Ig. 1 von der Zahnteilung abhängt, zeigt' S*ig. 2 eine iOrm der stufenlosen Regelbarkeit. Der Drehstab wird z.B. mittels eines Werkzeuges, das in eine Innenmehrkantaussparung 10 eingeführt wird, durch eine Torsionskraft vorgespannt. Wach der gewünschten Verformung des Drehstabes 6 wird dieser über die Madenschraube 8 gegenüber dem Wellenteil 1 festgelegt. Since the preload angle in S ¹ Ig. 1 depends on the tooth pitch, 'S * ig. 2 an iOrm of infinitely variable control. The torsion bar is pretensioned by a torsional force, for example by means of a tool which is inserted into a polygonal internal recess 10. After the desired deformation of the torsion bar 6, it is fixed with respect to the shaft part 1 via the grub screw 8.

In dem Ausführungsbeispiel nach den 3?ig. 1 und 2 ist das Hohlwellenteil 1 mit einem Bund 11 versehen, der parallel zur Längsachse des Wellenteils verlaufende Riefen besitzt und zur Aufnahme eines Lenkrades dient.In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 is the hollow shaft part 1 provided with a collar 11 which has grooves running parallel to the longitudinal axis of the shaft part and for receiving a steering wheel is used.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 5 besitzt das Wellenteil 2a eine Formschlußzone 3a, die mit einem Innensechskant ausgerüstet ist.In the embodiment of FIGS. 3 to 5 has the Shaft part 2a a form-fit zone 3a, which with a hexagon socket is equipped.

Das Wellenteil 1a weist am unteren Ende in Abstand voneinander angeordnete Sechskantstücke 12, 13 auf, die über ein durch eine Umfangsnut 14- eingezogenes Mittelstück 15 verbunden sind.The shaft part 1 a has at the lower end spaced apart hexagonal pieces 12, 13, which have a through a Circumferential groove 14- retracted center piece 15 are connected.

Zur Kopplung der Wellenteile 1a, 2a wird zunächst das Sechskantstück 13 in den mit einem Innensechskant ausgerüsteten Wellenteilabschnitt 3a eingeschoben. Hierauf wird das Mittelstück 15 durch Aufgabe eines Drehmomentes über den Drehwinkel hinaus verformt, der zum Spielausgleich der zu koppelnden Wellenteilabschnitte erforderlich ist. Unter Aufbringen einer axialen Kraft wird dann das Sechskantstück 12 in den Wellenteilabschnitt 3a eingeführt, so daß hierbei eine zusätzliche Torsionsvorspannung zwischen den Wellenteilen 1a und 2a entsteht, die größer sein muß als die in beiden Richtungen zu übertragenden Drehmomente.To couple the shaft parts 1a, 2a, the hexagon piece is first used 13 in the shaft section equipped with a hexagon socket 3a inserted. The middle piece is then 15 deformed by applying a torque beyond the angle of rotation, which is used to compensate for play in the shaft sections to be coupled is required. With the application of an axial force, the hexagonal piece 12 is then inserted into the shaft section 3a introduced, so that here an additional torsional prestress arises between the shaft parts 1a and 2a, which must be greater than the torques to be transmitted in both directions.

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Der Formschluß zwischen den Wellenteilen 1a und 2a kann nicht nur durch mehreekförmige Abschnitte bzw. Formstücke erreicht werden, sondern auch durch Querschnitte dieser Teile, die von der runden Sonn abweichen und z.B. ovalförmig sind.The form fit between the shaft parts 1a and 2a can not only be achieved by multi-Greek-shaped sections or fittings but also through cross-sections of these parts that deviate from the round sun and are e.g. oval-shaped.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 ist das Wellenteil 1b am unteren Ende mit ringförmigen Abschnitten 16, 17 ausgerüstet, die außen eine Kerbverzahnung 18, 19 tragen. Die ringförmigen Abschnitte sind über ein Mittelstück 20 verbunden, das durch eine Umfangsnut 21 gegenüber den genannten Abschnitten eingezogen ist.In the embodiment according to FIG. 6, the shaft part is 1b equipped at the lower end with annular sections 16, 17, which wear a serration 18, 19 on the outside. The annular sections are connected via a middle piece 20, which is through a Circumferential groove 21 is drawn in with respect to the sections mentioned.

Das Wellenteil 2b besitzt im Formschlußbereich 3b eine Innenkerbverzahnung 22.The shaft part 2b has an internal serration in the form-fit area 3b 22nd

Nach dem Einführen des verzahnten Abschnittes 17 in den Formschlußteil 3b des Wellenteils 2b wird nach einer Einspannung des Wellenteils 2b dem Wellenteil 1b ein Drehmoment aufgegeben, über das das Mittelstück 20 verformt wird. Hierbei wird die Fließgrenze überschritten, so daß sich eine bleibende Verformung des Mittelstücks 20 ergibt. Im Zuge dieser Verformung werden die Kerbzähne 18 und 19 der Abschnitte 16 und 17 parallel zueinander verschoben. Diese Zahnversetzung ergibt beim Einführen des Abschnittes 16 in den Formschlußteil 3b den angestrebten Spielausgleich zwischen diesen Teilen und die erforderliche Torsionsvorspannung, damit Drehmomente in beiden Richtungen über die miteinander gekoppelten Wellenteile übertragen werden können.After the toothed section 17 has been inserted into the interlocking part 3b of the shaft part 2b, a torque is applied to the shaft part 1b after the shaft part 2b has been clamped, over which the middle piece 20 is deformed. The yield point is exceeded, so that permanent deformation occurs of the middle piece 20 results. In the course of this deformation, the serrations 18 and 19 of the sections 16 and 17 become parallel to one another postponed. When the section 16 is introduced into the interlocking part 3b, this tooth offset results in the desired compensation for play between these parts and the required torsional preload to allow torques in both directions over the Coupled shaft parts can be transmitted.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 bis 9 unterscheidet sich von der Konstruktion nach der Fig. 6 dadurch, daß das durch eine Umfangsnut 23 geschwächte Mittelstück 24 in dem Wellenteil 2c vorgesehen ist. Im Formschlußbereich 3c besitzt das Wellental 2c zv/ei durch die Umfangsnut 23 bzw. durch das Mittelstück 24 getrennte ringförmige Abschnitte 25» 26, die mit einer Außenverzahnung versehen sind. Ferner besitzt der Formschlußbereich 3c eine Innenkerbverzahnung 27·The embodiment according to FIGS. 7 to 9 differs from the construction according to FIG. 6 in that the through a Circumferential groove 23 weakened center piece 24 is provided in the shaft part 2c. In the form-fit area 3c, the wave trough has 2c zv / ei separated by the circumferential groove 23 or by the center piece 24 annular sections 25 »26 with external teeth are provided. Furthermore, the form-fit area has 3c an internal serration 27

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Das Wellenteil 1c besitzt ein unteres. Ende 28, das mit einer Außenkerbverzahnung ausgestattet ist.The shaft part 1c has a lower one. End of 28, the one with a External serration is equipped.

Die Außenverzahnungen der Abschnitte 25 und 26 dienen dazu, dem Wellenteil 2c ein Drehmoment aufzugeben, durch das eine bleibende Verformung des Mittelstücks 24, durch Überschreiten der i'ließgrenze, erreicht wird. Hierbei findet eine Versetzung der Innenkerbzähne des Abschnittes 25 zu denen des Abschnittes statt, wie dies in der 3?ig. 8 aufgezeigt ist. Beim Einführen des Endes 28 des Wellenteils 1c in den Formschlußbereich 3c findet eine toleranzausglexchende Verspannung der einander zugeordneten Kerbzähne unter einer zusätzlichen Torsionsvorspannung zwischen den gekoppelten Teilen statt.The external teeth of sections 25 and 26 are used to to give the shaft part 2c a torque, through which a permanent deformation of the center piece 24, by exceeding the limit is reached. A transfer takes place here the internal serrations of section 25 to those of the section instead, like this in the 3 ig. 8 is shown. When the end 28 of the shaft part 1c is inserted into the form-locking region 3c a tolerance-compensating bracing of the serrated teeth assigned to one another with an additional torsional prestress between the coupled parts instead.

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Claims

1. Shaft connection, preferably in a steering spindle of a safety steering column, the parts of which follow in the axial direction Overcoming a response threshold are telescopically movable, characterized in that at least one shaft part or a zone or a clement of the bark part (6.15 »20.24) after a predetermined torque has been introduced, it is deformed in such a way that the shaft parts (1, 2, 1a, 2a, 1b, 2b, 1c, 2c) are non-positively and positively fixable with each other and in the frame of the deformation for the clearance compensation of the shaft parts required angle of rotation is exceeded 'to a rebound force to generate, which is greater than the torque to be transmitted.

2. Shaft connection according to claim 1, characterized in that at least one shaft part in the area of the i'ormschlusses (3j3a »3b, 3c) possesses a zone or element - which or that remains is deformed as a result of the applied torsional force, and that the mutually associated support surfaces of the shaft parts before the coupling are offset in the circumferential direction.

3. Shaft connection according to claim 2, characterized in that the inner or outer part of the form fit of the shaft parts (la, 2a, 1b, 2b, 1c, 2c) a weakened point (15, 21, 24) for initiation and absorbing the permanent deformation.

4. Shaft connection according to claim 3, characterized in that the weakened point by an outward / open circumferential

^ ClG X * ΧΠΠΘΓ1

nut (14, 21, 23) is determined.

5. Shaft connection according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one part of the shaft gowns (10, 25, 26) for the introduction of the necessary for deformation Torque are available.

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6. Shaft connection according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the torsional force between the two shaft parts (1,2} 1a, 2aj 1b, 2b} 1c, 2c) can be regulated.

7 «shaft connection according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the shaft parts at least in the area of the lOrmschluss a polygonal or one of the have a cross-section that differs from round shape, e.g. oval-shaped.

8. Shaft connection according to claim 1, characterized in that the. Shaft parts in the coupling area with serrations are equipped.

9 · Shaft connection according to claim 8, characterized in that the inner part in the area of the form fit has two sleeves (4-, 9) provided with external teeth, which are connected via a torsion bar (6) are interconnected.

10. Shaft connection according to claim 9 _5, characterized in that

the torsion bar (6) carrying a toothed sleeve (9) at the lower end is rotatably mounted in the toothed sleeve (4) and is connected to the latter through the interior of the upper sleeve Shaft part (1) extends and is fixed with respect to this at the upper end (7).

11. Shaft connection according to claim 8, characterized in that the toothed sleeves (16, 17) nti.t a shaft part (1b) in one piece and by a Umfaagsnut (21) and a middle piece (20) are separated.

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