DE2545927B2 - Drehmomentuebertragendes sicherheitswellenstueck und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Drehmomentuebertragendes sicherheitswellenstueck und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein drehmomentübertragendes Sicherheitswellenstück nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Solche Sicherheitswellenstücke werden z. B. als Zwischen- oder Endstücke für die Lenkspindeln von
Kraftfahrzeuglenkungen verwendet, indem man die Sicherheitswellenstücke drehfest und axial verschiebefest
mit der Lenkspindel verbindet, so daß sie also einen
■to starren Längenabschnitt auf der Länge der Lenkspindel
bilden. Das Sicherheitswellenstück überträgt dabei, wie die Lenkspindel selbst, alle an der Lenkspindel
angreifenden Kräfte, vor allem Lenkmomente, als in sich starres Teil ohne Verformung, soweit sie unterhalb
der Sollbeanspruchungsgrenze liegen. Bei Unfällen jedoch, bei denen die Lenkspindel einer mechanischen
Druckbelastung, Zugbelastung, Biegung und/oder Torsion mit über dei SoJlbeanspruchungsgrenze liegenden
Werten ausgesetzt wird, bildet das Sicherheitswellenstück denjenigen Teil der Lenkspindel, der zur
Vermeidung von vor allem Personenschäden und Verletzungen sich im Bereich des Wellrohres mechanisch
verformen kann und dabei zumindest einen Teil der wirksamen mechanischen Energie aufzehrt.
Eine derartige energieverzehrende Verformung ist möglich in Richtung und/oder in Umfangsrichtung zur
Lenkspindelachse und/oder quer zu dieser. Verformungen dieser Art erfolgen dann im Bereich des Wellrohres,
das von der Formgestaltung her hierfür prädestiniert ist.
Um dem hohen Sicherheitsverlangen für den Normalbetrieb, also nicht für den Fall eines Aufpralls zu
genügen, ist es jedoch notwendig, daß das Wellrohr endseitig fest und zuverlässig mit dem jeweiligen
Wellenanschluß, mit dem das Sicherheitswellenstück in die Lenkspindel eingesetzt wird, verbunden ist, wobei
eine Doppelsicherung für den Fall, daß eine der festen Verbindungen einmal ausfallen sollte, vorhanden ist. Um
diesen Forderungen zu entsprechen, hat man die Enden
Wellrohres am Ende des Zylinderhülsenabschnittes einem Radialflansch umgeformt, der beim Aufschie-
T Wllhs mit seinem Zylinderhülsenabschitt
einem Radialflan g, Aufschie
Tx\ des Wellrohres mit seinem Zylinderhülsenabschnitt
f eine Zylinderhülse des Wellenanschlusses an einem iTrt ebenfalls vorgesehenen Radialflansch zum Anhlag
kommt, und hiernach die beiden Radialflansche 5C (]ang jhrer äußeren Umfangsfläche miteinander
e rscnweißt. Als zweite Sicherung hat man dann ferner
V f den Zylinderhülsenabschnitt am Ende des We'lrohres
einen Klemmring warm aufgezogen. Diese Gesamtbefestigung 1St jedoch unzuverlässig. Die Schweißnaht
selbst ist nicht unbedingt konstruktionsgerecht gelegt, ft'e Umformung der Radialflansche erfordert einen
besonderen Umformbearbeitungsgang und relativ viel
hinsichtlich der mechanischen Belastung nur unzureihend ausgenutztes Material. Vor allem stellt der warm
aufgezogene Klemmring eine sehr unsichere und unzuverlässige, auch nicht unbedingt reproduzierbar
herstellbare zusätzliche Sicherung dar, die dem hohen Sicherheitsverlangen heutiger Zeit voll genügen könnte.
Zudem ist der Klemmring als zusätzliches Konstruktionselement und dessen Aiifschrumpfung als besonderer
Bearbeitungsschritt aufwendig und teuer.
Gemäß einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag (s. DT-OS 24 32 182) ist ein Ende des
Wellrohres zu einem radialen, nach innen gerichteten und flanschartigen Bodenteil umgeformt, der, sich radial
erstreckt, in einem Nabenzapfen dadurch eingebettet wird, daß auf diesen Bodenteil im Druckgußverfahren
der dabei zugleich geformte Nabenzapfen so aufgebracht wird, daß er den Bodenteil in Axialrichtung
beidseitig formschlüssig umfaßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein drehmomentübertragendes Sicherheitswellenstück zu
schaffen, das zwischen Wellrohr und Wellenanschluß eine zweifache feste Verbindung besitzt, die reproduzierbar
in immer gleicher Güte herstellbar ist, formschlüssig wirkt und dabei außerordentlich sicher
und zuverlässig auf Dauer ist und somit auch hohen Sicherheitsansprüchen genügt, und die bei allem ohne
großen Materialeinsatz, ohne zusätzliche Konstruktionselemente und/oder aufwendige Fertigungsschritte
zu erfordern, und somit billig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Gestaltung ist einfach, ohne großen Aufwand herstellbar und somit außerordentlich
billig. Der Materialeinsatz ist gering, zusätzliche Teile werden nicht benötigt. Ferner dienen als eine sichere
Befestigung die aus dem Zylinderhülsenabschnitt des Wellrohres herausgearbeiteten, also materialeigenen
Vorsprünge. Da diese in Radialrichtung herausgearbeitet sind, somit also im wesentlichen rechtwinklig zur
Wandung des Zylinderhülsenabschnittes stehen, sind sie
außerordentlich biegesteif und gegen hohe Belastungen verformungssicher. Da die Radialvorsprünge in die
Radialaussparungen des zylindrischen Zapfens eingreifen ist eine formschlüssige, in Richtung aller drei
Achsen eines räumlichen Koordinatensystems feste Verbindung geschaffen. Auch wenn die Verbindung auf
Torsion beansprucht wird, ist sie ohne jegliche Verformung infolge der entsprechenden, auf dem
Umfang verteilten Zahl von Radialaussparungen und darin eingreifenden Radialvorsprüngen jeglicher Belastung
unterhalb der Sollgrenzc gewachsen. Als drittes Sicherungsglied könnte natürlich immer noch auf die
Umfangsfläche des Zylinderhülsenabschnittes einer Klemmhülse aufgesetzt sein, die eine radiale Aufweitung
des Zylinderhülsen.ibsehnittex und damit ein
Außereingriffgelangen der Radialvorsprünge mit den Radialaussparungen blockiert, was aber nicht erforderlich
ist und dann allenfalls für eine Dreifachsicherung noch zusätzlich in Betracht kommen könnte.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Radialaussparungen des zylindrischen Zapfens als Radialbohrungen
und die aus dem Zylinderhülsenabschnitt aus dessen Material herausgearbeiteten Radialvorsprünge als rotationssymmetrische
Buckel oder durchgezogene, etwa ringförmige Kragen ausgebildet sind. Solche Buckel
sind ■/.. B. in einem einzigen Arbeitsgang, beispielsweise mittels eines Schieberwerkzeuges, am besten von außen
her, aber erforderlichenfalls auch von innen her, ausprägbar. Gleiches gilt natürlich auch für die
durchgezogenen, ringförmigen Kragen, die besonders vorteilhaft sind, da sie ein hohes Widerstandsmoment
besitzen. Ferner sind derartige durchgezogene ringförmige Kragen vor allem schnell und leicht im
Ziehbearbeitungsgang herstellbar. Außerdem haben sie den Vorteil, daß sie rundum klemmend in die
Radialbohrungen eingreifen, wobei bereits kleine Eingrifftiefen ausreichend sind.
Der als Zylinderhülse ausgebildete Zapfen kann an dem Wellrohr abgewandten Ende einstückig in einen
Anschlußzapfen übergehen, mit dem das gesamte Sicherheitswellenstück dann in z. B. eine Fahrzeuglenkspindel
fest eingebaut wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist im Anspruch 3 angegeben.
Dadurch ist diese zweite Befestigung durch Schweißen konstruktionsgerecht und erfordert im Vergleich zu
Radialflanschen keinen zusätzlichen Materialeinsatz. Im Verein mit den in die Radialaussparungen, insbesondere
Radialbohrungen, eingreifenden Radialvorsprüngen, insbesondere rotationssymmetrischen Buckeln oder
durchgezogenen Kragen, ist diese Gestaltung der Schweißnaht von besonderem Vorteil, denn durch die
formschlüssige, über die Radialbohrungen und darin eingreifenden Buckel oder durchgezogenen Kragen
erreichte Befestigung kann die Schweißnaht von einer Drehmomentbeanspruchung, sowie Zug-, Druck- oder
Biegebelastung weitgehend entlastet werden, der sie aber auch ohne die Radialvorsprünge standhalten
könnte.
Im Anspruch 5 ist ein Verfahren zur Herstellung eines
drehmomentübertragenden Sicherheitswellenstückes angegeben. Hinsichtlich des Arbeitsganges, wonach
man durch Durchziehen den Kragen in die Radialbohrung hineinpreßt, entspricht dies einem Lochen mit
gleichzeitigem Durchziehen, was herstellungstechnisch besonders schnell, einfach und daher billig zu bewerkstelligen
ist.
Um der Gefahr evtl. Einrisse und damit der 55 Entstehung von Kerben, die je nach Material und/oder
Größe der Kragen evtl. gegeben sein könnte, wenn man Lochen und Durchziehen in einem Arbeitsgang
miteinander verbindet, entgegenzuwirken, kann man einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des
60 Verfahrens gemäß der Erfindung vorgehen, wie im Anspruch 6 angesprochen ist.
Hierbei wird also eine Verlochung des Zylinderhülsenabschnittes
an der Stelle vorgenommen, an der danach in einem zweiten Arbeitsgang das Durchziehen
65 der Kragen erfolgt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt
Y i g. 1 cine teilweise geschnittene Seitenansicht eines
drehmomentiibcrtragendcn Sicherheitswellenstückes,
F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt Il gemäß Fi g. 1
in einem axialen Längsschnitt,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie IH-III in Fi g. 2.
In Fig. I ist ein drehmomentübertragendes Sichcrheitswellenstüek
IO gezeigt, das insbesondere für die nicht weiter gezeigte Lenkspindel von Kraftfahrzeugen
geeignet ist und in den Kraftfluß der Lenkspindcl dadurch als ein Längenabschnitt der Lenkspindel
eingesetzt wird, daß das Wellenstück 10 mit an beiden Enden vorgesehenen Wellenanschlüssen 11 fest mit der
Lenkspindcl verbunden wird. Das Wellenstück 10 weist ein etwa faltenbalgartig gestaltetes Wellrohr 12 aus
Metall auf, das gegen Biegung, Torsion sowie Zug- und Druckbelastung, soweit sie unterhalb einer Sollbeanspruchungsgrcnze
liegen, in sich steif ist, jedoch oberhalb der Sollbeanspruchungsgrcnze unter zumindest
teilweiscr Aufzehrung der mechanischen Energie mechanisch verformbar ist. Das Wellrohr 12 ist an den
Enden mit dem dazu koaxialen Wellenanschluß 11 einmal durch Schweißen mechanisch verbunden, wie
später noch näher erläutert wird.
Das Wellrohr 12 ist mit einem endseitigen Zylinderhiilsenabschnitt
13 im wesentlichen radialspielfrei auf einen als Zylinderhülse ausgebildeten zylindrischen
Zapfen 14 aufgesteckt, den er außen auf dessen gesamter axialer Länge übergreift. Der Zapfen 14 ist
Bestandteil des Wellenanschlusses 11 und einstückig mit
einem Anschlußzapfen 15 des Wellenanschlusses 11.
Der Zapfen 14 weist mehrere in Umfangsrichtung in gleichen Winkclabständen voneinander angeordnete,
radial von außen nach innen durchgehende Radialbohrungen 16 auf. An den Radialbohrungen 16 zugeordneter
Axial- und Umfangsstelle des Zylinderhülsenabschnittes 13 sind Radialvorsprünge 17 vorgesehen, die
aus dem Material des Zylinderhülsenabschnittes 13 herausgearbeitet und z. B. als durchgezogene, etwa
ringförmige Kragen ausgebildet sind, wie vor allem F i g. 2 und 3 zeigen. Bei einem nicht gezeigten anderen
Ausführungsbeispiel können die Radialvorsprünge 17 auch als rotationssymmetrische Buckel gestaltet sein.
Erkennbar ist, daß die Radialvorsprünge 17 in Gestalt durchgezogener, ringförmiger Kragen jeweils in die
Radialbohrungen 16 formschlüssig und sichernd als mechanisch feste Verbindung zwischen Wellrohr 12 und
Wcllenanschluß 11 eingreifen. Wie in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, kann auf die
Umfangsflächc des Zylinderhülsenabschnittes 13 noch eine Klcmmhülse 18 als weitere Sicherung aufgesetzt
sein.
Der Zapfen 14 läuft auf der dem Wellrohr 12 abgewandten Axialseite (vgl. insbesondere F i g. 2, links)
in einen zu dieser Axialseite hin überstehenden Ringbund 19 aus, der radial nach innen zu über eine
Ringauskehlung 20 mit Durchmesserabnahme in den Anschlußzapfen 15 übergeht. Der Zyiinderhülsenabschnitt
13 des Wellrohres 12 reicht mit seinem dem Wellrohr 12 abgewandten Ende in Axialrichtung bis hin
zum Ringbund 19, mit dem er im wesentlichen bündig innerhalb einer Radialebene abschließt. Der Zapfen 14
to ist mittels einer entlang der Axialstirnseite seines Ringbundes 19 sowie der Axialstirnseite des Zylinderhülsenabschnittes
13 verlaufenden Schweißnaht 21 mit letzterem fest verschweißt.
Bei der Herstellung des Sicherheitswellenstückcs 10 kann man z. B. so vorgehen, daß man in den
zylindrischen Zapfen 14 des Wellenanschlusses 11 zunächst mehrere in Umfangsrichtung in vorzugsweise
gleichen Winkelabständen voneinander angeordnete Radialbohrungen 16 einarbeitet, daß man sodann das
Wellrohr 12 mit seinem endseitigen Zyiinderhülsenabschnitt 13 auf den Zapfen 14 axial aufschiebt, daß man
danach im Bereich jeder Radialbohrurig 16 aus dem Material des Zylinderhülsenabschnittes 13 die Radialvorsprünge
17 in Gestalt von Kragen, wie gezeigt, oder
2"j auch von nicht gezeigten Buckeln heraus- und in die
Radialbohrungen 16 hineindrückt und daß man dann den Zapfen 14 und den Zylinderhülsenabschnilt 13 auf
der dem Wellrohr 12 abgewandten Axialstirnseite durch Schweißen mittels der Schweißnaht 21 in Form einer
j(i Ringnaht miteinander zusätzlich fest verbindet. Bei
diesem Verfahren erfolgt die Lochung und das Durchziehen des ringförmigen Kragens als Radialvorsprung
17 gleichzeitig in einem Arbeitsgang.
Statt dessen kann man auch so vorgehen, daß man vor
Statt dessen kann man auch so vorgehen, daß man vor
dem Aufschieben des Wellrohres 12 mit seinem endseitigen Zyiinderhülsenabschnitt 13 auf den Zapfen
14 in den Zyiinderhülsenabschnitt 13 an den Radialbohrungen 16 in dem Zapfen 14 zugeordneter Axial- und
Umfangsstelle zunächst Bohrungen mit gegenüber den Radialbohrungen 16 kleinerem Durchmesser einarbeitet,
also durch Lochung, daß man danach den Zyiinderhülsenabschnitt 13 und den Zapfen 14 derart
zusammensteckt, daß jede im Durchmesser kleinere Bohrung im Zyiinderhülsenabschnitt 13 mit einer
Radialbohrung 16 des Zapfens 14 koaxial verläuft, und daß man dann, vorzugsweise bei jeder Bohrung
gleichzeitig in einem Arbeitsgang, z. B. mittels eine; Schieberwerkzeuges, das Randmaterial jeder im Durchmesser
kleineren Bohrung im Zylinderhülsenabschniti
so 13 unter Bildung des in die zugeordnete Radialbohrunf
16 hineingreifenden, etwa rotationssymmetrischen Kra gen durchzieht.
Hierzu J Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Drehmomentübertragendes Sicherheitswellenstück, insbesondere für die Lenkspindel von
Fahrzeugen, vor allem Kraftfahrzeugen, : inem etwa faltenbalgartig gestalteten, gegen cgung,
Torsion sowie Zug- und Druckbelastung unterhalb einer Sollbeanspruchungsgrenze in sich steifen,
jedoch oberhalb der Sollbeanspruchungsgrenze unter zumindest teilweiser Aufzehrung der mechanischen
Energie mechanisch verformbaren Wellrohr, das an den Enden mit einem koaxialen Wellenanschluß
vorzugsweise durch Schweißen mechanisch fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Wellrohr (12) mit einem endseitigen Zylinderhülsenabschnitt (13) im wesentlichen radialsphlfrei
auf einen zylindrischen Zapfen (14) des Wellenanschlusses (11) aufgesteckt ist, der mehrere
in Umfangsrichtung in vorzugsweise gleichen
Winkelabständen voneinander angeordnete, radial nach außen offene Radialaussparungen (16) aufweist,
und daß an der den Radialaussparungen (16) zugeordneten Stelle des Zylinderhülsenabschnittes
(13) aus dessen Material herausgearbeitete Radialvorspränge (17) vorgesehen sind, die als Zusatzsicherung
jeweils in die Radialaussparung (16) sichernd und formschlüssig eingreifen.
2. Sicherheitswellenstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialaussparungen
(16) des zylindrischen Zapfens (14) als Radialbohrungen und die aus dem Zylinderhülsenabschnitt (13)
aus dessen Material herausgearbeiteten Radialvorsprünge (17) als rotationssymmetrische Buckel oder
durchgezogene, etwa ringförmige Kragen ausgebildet sind.
3. Sicherheitswellenstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Zylinderhülse
ausgebildete Zapfen (14) an der dem Wellrohr (12) abgewandten Axialseite in einen zu dieser Axialseite
hin überstehenden Ringbund (19) ausläuft, der radial nach innen über eine Ringauskehlung (20) in einen
Anschlußzapfen (15) übergeht, daß der Zylinderhülsenabschnitt (13) des Wellrohres (12) mit seinem
Ende in Axialrichtung bis zum Ringbund (19) reicht und daß die Zylinderhülse mittels einer entlang der
Axialstirnseite ihres Ringbundes (19) und der Axialstirnseite des Zylinderhülsenabschnittes (13)
verlaufenden Schweißnaht (21) mit letzterem fest verschweißt ist.
4. Sicherheitswellenstück nach einem der Ansprüche 1 — 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die
Umfangsfläche des Zylinderhülsenabschnittes (13) eine Klemmhülse (18) als weitere Sicherung
aufgesetzt ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines drehmomentübertragenden Sicherheitswellenstückes nach den
Ansprüchen 1 — 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in den zylindrischen Zapfen (14) des Wellenanschlusses
(11) mehrere in Umfangsrichtung in vorzugsweise gleichen Winkelabständen voneinander
angeordnete Radialbohrungen (Aussparungen 16) einarbeitet, daß man sodann das Wellrohr (12)
mit seinem endseitigen Zylinderhülsenabschnitt (13) auf den zylindrischen Zapfen (14) axial aufschiebt,
daß man danach im Bereich jeder Radialbohrung aus dem Material des Zylinderhülsenabschnittes (13)
Radialvorsprünge (17) in Gestalt von Buckeln oder
vorzugsweise von Kragen heraus- und in die Radialbohrungen hineindrückt und daß man dann
den zylindrischen Zapfen (14) und den Zylinderhülsenabschnitt (13) auf der dem Wellrohr (12)
abgewandten Axialstirnseite durch Schweißen mittels einer Ringschweißnaht (21) miteinander zusätzlich
fest verbindet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Aufschieben des
Wellrohres (12) mit seinem endseitigen Zylinderhülsenabschnitt (13) auf den zylindrischen Zapfen (14) in
den Zylinderhülsenabschnitt (13) an den Radialbohrungen im zylindrischen Zapfen (14) zugeordneter
Axial- und Umfangsstelle Bohrungen mit gegenüber den Radialbohrungen kleinerem Durchmesser einarbeitet,
daß man danach beide Teile (13, 14) derart zusammensteckt, daß jede Bohrung im Zylinderhülsenabschnitt
(13) mit einer Radialbohrung im zylindrischen Zapfen (14) koaxial verläuft, und daß
man dann, vorzugsweise bei jeder Bohrung gleichzeitig in einem Arbeitsgang, z. B. mittels eines
Schieberwerkzeuges, das Randmaterial jeder Bohrung im Zylinderhülsenabschnitt (13) unter Bildung
eines in die zugeordnete Radialbohrung hineingreifenden, etwa rotationssymmetrischen Kragens (Radialvorsprung
17) durchzieht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752545927 DE2545927C3 (de) | 1975-10-14 | 1975-10-14 | Drehmomentübertragendes Sicherheitswellenstück und Verfahren zu dessen Her¬ |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19752545927 DE2545927C3 (de) | 1975-10-14 | 1975-10-14 | Drehmomentübertragendes Sicherheitswellenstück und Verfahren zu dessen Her¬ |
Publications (3)
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---|---|
DE2545927A1 DE2545927A1 (de) | 1977-04-21 |
DE2545927B2 true DE2545927B2 (de) | 1977-11-24 |
DE2545927C3 DE2545927C3 (de) | 1978-07-06 |
Family
ID=5959094
Family Applications (1)
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DE19752545927 Expired DE2545927C3 (de) | 1975-10-14 | 1975-10-14 | Drehmomentübertragendes Sicherheitswellenstück und Verfahren zu dessen Her¬ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2545927C3 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3021808A1 (de) * | 1980-06-11 | 1982-01-07 | Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München | Sicherheitslenkspindel fuer kraftfahrzeuge |
DE102006010228B3 (de) * | 2006-03-02 | 2007-11-22 | Thyssenkrupp Presta Ag | Verfahren zur Herstellung eines Lenkspindelteils |
DE102009038316A1 (de) | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Thyssenkrupp Presta Ag | Verfahren zur Herstellung eines einen Abschnitt einer Lenkspindel bildenden Lenkspindelteils |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4304147A (en) * | 1980-01-23 | 1981-12-08 | The Torrington Company | Steering column |
-
1975
- 1975-10-14 DE DE19752545927 patent/DE2545927C3/de not_active Expired
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DE102009038316A1 (de) | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Thyssenkrupp Presta Ag | Verfahren zur Herstellung eines einen Abschnitt einer Lenkspindel bildenden Lenkspindelteils |
WO2011020539A1 (de) | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung eines einen abschnitt einer lenkspindel bildenden lenkspindelteils |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2545927A1 (de) | 1977-04-21 |
DE2545927C3 (de) | 1978-07-06 |
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