DE2737280A1 - CONNECTION BETWEEN A SHAFT AND A CRANK - Google Patents
CONNECTION BETWEEN A SHAFT AND A CRANKInfo
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Description
12.8.1977 Vo/HtAugust 12, 1977 Vo / Ht
Es wird eine vorzugsweise für die Motorwelle einer Scheibenwaschanlage geeignete Verbindung zwischen einer Welle und einer Kurbel beschrieben, bei der die Kurbel auf einem freien Ende der Welle aufgeklemmt ist. Ein erster Bereich der zusammenwirkenden Teile der Welle und der Aufnahmebohrung ist zur formschlüssigen und ein zweiter Bereich zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung ausgestaltet.It is preferably used for the motor shaft of a windshield washer system suitable connection between a shaft and a crank described, in which the crank on a free The end of the shaft is clamped. A first area of interacting parts of the shaft and the receiving bore is for the form-fitting and a second area for the force-fitting Designed torque transmission.
909809/0238909809/0238
R. HO67 Stand der Technik R. HO67 State of the Art
Die Erfindung geht aus von einer Verbindung zwischen einer Welle und einer Kurbel nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist eine zur Übertragung großer Drehmomente von der Welle auf die Kurbel geeignete Verbindung bekannt, bei der das freie Wellenende eine sogenannte Keilwellenverzahnung trägt. Die Kurbel hat eine Aufnahmebohrung, die ebenfalls eine Innenkeilwellenverzahnung trägt. Die Kurbel, deren Aufnahmebohrung einseitig aufgeschlitzt ist, wodurch Spannbacken gebildet sind, ist auf dem Verzahnungsbereich der Welle festgeklemmt. Es hat sich nun - besonders beim Einsatz dieser Verbindung in einer Scheibenwischanlage - gezeigt, daß die Welle im Verbindungsbereich nicht nur auf Torsion, sondern auch auf Biegung beansprucht wird. Als Folge davon mußten oft Brüche der Welle festgestellt werden, die ihren Ausgang besonders im Übergangsbereich von der Keilwellenverzahnung in die glatte Welle ihren Ausgang nahmen.The invention is based on a connection between a shaft and a crank according to the preamble of the main claim. A connection suitable for transmitting large torques from the shaft to the crank is known in which the The free shaft end has a so-called spline toothing. The crank has a mounting hole that also has internal splines wearing. The crank, the receiving hole of which is slit on one side, thereby forming clamping jaws is clamped on the toothed area of the shaft. It has now - especially when using this connection in a windshield wiper system - shown that the shaft in the connection area not only on torsion, but also on Bending is stressed. As a result, breaks in the wave had to be found, which had their output particularly in the Transition area from the splines into the smooth shaft started.
Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Welle und einer Kurbel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die zu übertragenden Drehmomente im wesentlichen von dem zur formschlüssigen Drehmomentübertragung ausgestalteten Bereich übernommen werden. Der zur kraftschlüssigen Drehmomentübert ragung ausgestaltete Bereich übernimmt dagegen zusätzlich auch noch die übertragung der - etwa von der Kurbel auf die Welle wirkenden - Biegungskräfte. Hierdurch wird der Übergang von der glatten Welle auf den zur formschlüssigen Drehmomentübertragung geeigneten Bereich der Welle entlastet. Ein sonst zur Vermeidung der oben beschriebenen Wellenbrüche notwendiger größerer Wellendurchmesser kann auf diese Art vermieden werden.The connection according to the invention between a shaft and a crank with the characterizing features of the main claim has the advantage that the torques to be transmitted essentially differ from that for the positive torque transmission designed area can be taken over. The area designed for force-fit torque transmission on the other hand, also takes on the transfer of the bending forces acting on the shaft, for example from the crank. This makes the transition from the smooth wave to relieves the area of the shaft that is suitable for positive torque transmission. One else to avoid the above In this way, the larger shaft diameters described can be avoided.
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R. 11067R. 11067
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der im Hauptanspruch angegebenen· Verbindung zwischen einer Welle und einer Kurbel möglich. Besonders vorteilhaft ist, wenn der zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung geeignete Bereich zylindrisch ausgestaltet ist, während der zur formschlüssigen Drehmomentübertragung geeignete Bereich als Keilwellenverzahnung ausgestaltet ist. Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der erste und der zweite Bereich in axialer Richtung der Welle bzw. der Aufnahmebohrung gesehen aneinander anschließen.The features listed in the subclaims are advantageous developments and configurations of the main claim specified connection between a shaft and a crank is possible. It is particularly advantageous if the for area suitable for force-fit torque transmission is configured cylindrically, while the area for positive-fit Torque transmission suitable area is designed as a spline. This has been found to be particularly advantageous proven when the first and the second area, viewed in the axial direction of the shaft or the receiving bore, against one another connect.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 und 2 in zwei Ansichten ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verbindung zwischen der Welle eines Elektromotors und einer Klemmkurbel einer Scheibenwischanlage, Figur 3 und Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Verbindung, Figur 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Verbindung, Figur 6 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Verbindung und Figur 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Verbindung zwischen einer Welle und einer Kurbel.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 and 2 show, in two views, a first exemplary embodiment of a connection between the shaft of an electric motor and a clamping crank of a windshield wiper system, Figure 3 and Figure 4 a second embodiment of a connection, FIG. 5 a third exemplary embodiment of a connection, FIG. 6 a fourth exemplary embodiment of a connection and FIG. 7 shows a fifth exemplary embodiment of a connection between a shaft and a crank.
In Figur 1 ist die Welle 1 eines z. B. permanentmagnetisch erregten elektrischen Antriebsmotors einer Scheibenwischanlage dargestellt. Die Welle 1 ist in einem Gleitlager 2 in einem Lagerfortsatz 3 des Gehäuses des Elektromotors gelagert. Auf dem freien Ende der Welle 1 ist eine Kurbel 4 befestigt, die an ihrem der Welle 1 einen kugelig ausgebildeten ZapfenIn Figure 1, the shaft 1 of a z. B. permanently magnetically excited electric drive motor of a windshield wiper system. The shaft 1 is mounted in a plain bearing 2 in a bearing extension 3 of the housing of the electric motor. On the free end of the shaft 1, a crank 4 is attached, which has a spherical pin on its shaft 1
909809/0238909809/0238
-JT- R. 1067 -JT- R. 1067
5 trägt, an dem das in der Zeichnung nicht dargestellte Gestänge der Wischanlage angreift.5 carries, on which engages the linkage, not shown in the drawing, of the wiper system.
Die Kurbel hat eine Aüfnahmebohrung 6, durch die sich das freie Ende der Welle 1 erstreckt. An dem die AufnahmebohrungThe crank has a receiving hole 6 through which the free end of the shaft 1 extends. On which the mounting hole
6 enthaltenden Teil der Kurbel 4 sind durch die Anordnung eines Schlitzes 7» welcher sich durch die Mitte der Aufnahmebohrung 6 hindurcherstreckt, federnde Spannbacken 8, 9 entstanden. Die Spannbacken 8, 9 werden durch eine Zugschraube6 containing part of the crank 4 are by the arrangement of a slot 7 'which extends through the center of the receiving bore 6, resilient clamping jaws 8, 9 were created. The jaws 8, 9 are by a tension screw
10 zusammengedrückt, wodurch letztlich die Kurbel 1I auf der Welle 1 festgeklemmt wird.10 compressed, which ultimately the crank 1 I is clamped on the shaft 1.
Wie besonders Figur 1 erkennen läßt, ist ein erster BereichAs can be seen particularly in FIG. 1, there is a first area
11 der zusammenwirkenden Teile der Welle 1 und der Aufnahmebohrung 6 zur formschlüssigen Drehmomentübertragung ausgestaltet. Dieser erste ringförmige Bereich 11 ist an der Aussenseite der Welle 1 als Keilwellenverzahnung und an der zugeordneten Innenfläche der Aufnahmebohrung 6 als Innenkeilwellenverzahnung ausgestaltet. Die Keilwellenverzahnung 12 greift in an sich bekannter Art und Weise ineinander. In Achsrichtung der Welle 1 bzw. der Aufnahmebohrung 6 gesehen schließt sich an den ersten ringförmigen Bereich 11 ein zweiter ringförmiger Bereich 13 zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung an. In diesen zweiten Bereich 13 ist die Innenfläche der Aufnahmebohrung 6 wie auch die Außenfläche der Welle 1 kreiszylindrisch ausgestaltet. In diesen zweiten Bereich 13 liegen die Oberflächen der Aufnahmebohrung 6 und der Welle 1 - insbesondere durch die Verspannung der beiden Spannbacken 8, 9 mittels der Zugschraube 10 gegeneinander - stramm aufeinander, so daß eine kraftschlüssige Drehmomentübertragung möglich ist.11 of the interacting parts of the shaft 1 and the receiving bore 6 designed for positive torque transmission. This first annular area 11 is on the outside of the shaft 1 as a spline and on the associated inner surface of the receiving bore 6 as an internal spline designed. The spline teeth 12 mesh with one another in a manner known per se. In Viewed in the axial direction of the shaft 1 or of the receiving bore 6, a second area adjoins the first annular region 11 annular area 13 for non-positive torque transmission. The inner surface is in this second area 13 the receiving bore 6 as well as the outer surface of the shaft 1 are designed to be circular-cylindrical. In this second area 13 are the surfaces of the receiving bore 6 and the shaft 1 - in particular due to the bracing of the two clamping jaws 8, 9 against each other by means of the tension screw 10 - tightly against each other, so that a force-fit torque transmission is possible.
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- & -- & - R. iiO67R. iiO67
Im Betrieb wird die beschriebene Verbindung auf Torsion und Biegung beansprucht. Die zur übertragenden Drehmomente wer den im wesentlichen von dem ersten Bereich 11 mit der Keilwellenverzahnung 12 übernommen. An der Kurbel H angreifende Biegekräfte werden dagegen von dem zweiten Bereich 13 auf die Welle 1 Übertragen. Der besonders für dauerbrüchige anfällige Übergangsbereich von der Keilwellenverzahnung 12 auf den glatten Bereich 13 der Welle 1 wird durch diese Maßnahme weitgehend entlastet. Die an der Übergangsstelle zu beobachtende Kerbwirkung kann weitgehend vermieden werden. Insgesamt ist die Festigkeit und insbesondere die Dauerbruchfestigkeit der erfindungsgemäß ausgestalteten Verbindung gegenüber den bekannten Verbindungen sehr gesteigert. In operation, the connection described is subject to torsion and bending. The torques to be transmitted who essentially took over from the first area 11 with the spline 12. Bending forces acting on the crank H , on the other hand, are transmitted from the second area 13 to the shaft 1. The transition area from the splined shaft toothing 12 to the smooth area 13 of the shaft 1, which is particularly susceptible to permanent breakage, is largely relieved by this measure. The notch effect observed at the transition point can largely be avoided. Overall, the strength and in particular the fatigue strength of the connection designed according to the invention is greatly increased compared to the known connections.
In den Figuren 3 und lJ ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen Wellen 21 und Kurbel 21I dargestellt. Auch hier ist wiederum ein erster Bereich 31 angeordnet, der durch seine Ausgestaltung als Vierkant 32 zur formschlüssigen Drehmomentübertragung geeignet ist. Ein in axialer Richtung daran anschließender zweiter Bereich 33 von glatter zylindrischer Ausbildung entspricht vollkommen den beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen zweiten Bereich 13· Anstelle von den elastisch nachgiebigen Spannbacken 8, 9 des ersten Ausführungsbeispiels ist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel eine vollkommen getrennte Spannbacke 29 angeordnet, die mittels zweiter Zugschrauben 30 gegen einen Spannbackenbereich 28 der Kurbel 2k verspannt wird.In the figures 3 and 1J a second embodiment of a connection according to the invention between shafts 21 and crank 2 1 I is shown. Here, too, a first area 31 is again arranged, which, due to its design as a square 32, is suitable for positive torque transmission. A second area 33 adjoining it in the axial direction and having a smooth cylindrical design corresponds completely to the second area 13 described in the first exemplary embodiment.Instead of the elastically flexible clamping jaws 8, 9 of the first exemplary embodiment, in this second exemplary embodiment a completely separate clamping jaw 29 is arranged, which by means of second tension screws 30 is clamped against a clamping jaw area 28 of the crank 2k .
In den Figuren 5 und 6 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele einer Verbindung zwischen Welle und Kurbel dargestellt. Diese Ausführungsbeispiele unterscheiden sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß die im ersten Bereich angeordneten Mittel zur formschlüssigen Drehmomentübertragung verschiedenIn Figures 5 and 6, two further embodiments of a connection between shaft and crank are shown. These Embodiments differ from the first embodiment only in that those arranged in the first area Means for positive torque transmission different
- 6 909809/0238 - 6 909809/0238
-Sf- R. HO67 -Sf- R. HO67
ausgestaltet sind: In Figur 5 ist eine Nut und Federverbindung k2 und in Figur 6 eine Verbindung über zwei einander diagonal gegenüberliegende Schlüsselflächen 52 angeordnet. Natürlich kann auch nur eine Schlüsselfläche verwendet werden. Die Funktion dieser beschriebenen Ausführungsbeispiele entspricht sinngemäß der Funktion beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 und 2.are configured: In Figure 5, a tongue and groove connection k2 and in Figure 6 a connection via two diagonally opposite key surfaces 52 is arranged. Of course, only one wrench flat can be used. The function of these exemplary embodiments described corresponds to the function in the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2.
In Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem an einer Welle 6l eine Kurbel Sk angeklemmt ist. Ein erster Bereich 71 des Umfangs der Welle 6l bzw. der Aufnahmebohrung 66 in der Kurbel Gk ist zur formschlüssigen Drehmomentübertragung - hier als Keilwellenverzahnung - ausgebildet. Dieser erste Bereich 71 erstreckt sich im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen über die ganze Länge der Aufnahmebohrung 66 bzw. des sich durch die Aufnahmebohrung erstreckenden Teils der Welle 6l. Dieser erste Bereich 71 erstreckt sich dagegen aber nur über einen Umfangsbereich von etwa 90 ° der Welle 6l (Figur 7). Diagonal gegenüber zu diesem ersten Bereich 71 ist ein diesem ersten Bereich 71 vollkommen entsprechender weiterer erster Bereich 71 angeordnet. Um 90 ° gegenüber diesen ersten Bereichen 71 verdreht sind zwei zweite Bereiche 73 angeordnet, welche nur zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung ausgestaltet sind und eine glatte, kreiszylindrische Oberfläche haben. Auch die zweiten Bereiche 73 erstrecken sich über die gesamte Länge der Aufnahmebohrung 66 bzw. des sich in der Aufnahmebohrung 66 befindlichen Wellenstücks der Welle 6l. Auch mit dieser Ausführungsform der Erfindung lassen sich ähnliche Vorteile wie mit der ersten Ausführungsform erreichen: Die zu übertragenden Drehmomente werden weitgehend von den ersten formschlüssigen Bereichen und die Biegungskräfte von den zweiten Bereichen 73 übertragen. In Figure 7, an embodiment is shown in which a crank Sk is clamped to a shaft 6l. A first area 71 of the circumference of the shaft 6l or of the receiving bore 66 in the crank Gk is designed for positive torque transmission - here as a splined shaft toothing. In contrast to the exemplary embodiments described above, this first region 71 extends over the entire length of the receiving bore 66 or that part of the shaft 61 extending through the receiving bore. In contrast, this first region 71 extends only over a circumferential region of approximately 90 ° of the shaft 61 (FIG. 7). Diagonally opposite to this first area 71 is a further first area 71 which completely corresponds to this first area 71. Rotated by 90 ° with respect to these first areas 71, two second areas 73 are arranged, which are designed only for force-fit torque transmission and have a smooth, circular-cylindrical surface. The second regions 73 also extend over the entire length of the receiving bore 66 or the shaft piece of the shaft 6l located in the receiving bore 66. Advantages similar to those of the first embodiment can also be achieved with this embodiment of the invention: the torques to be transmitted are largely transmitted by the first form-fitting regions and the bending forces are transmitted by the second regions 73.
- 7 909809/0238 - 7 909809/0238
-Jf- R. 4067 -Jf- R. 4067
Natürlich kann das Ausführungsbeispiel nach Figur 7 bei besonderen konstruktiven Gegebenenheiten auch derart abgewandelt werden, daß sich die ersten Bereiche 71 oder die zweiten Bereiche 73 nicht über die ganze Länge der Aufnahmebohrung 66 erstrecken.Of course, the embodiment of Figure 7 can be special structural conditions can also be modified in such a way that the first areas 71 or the second Areas 73 do not extend over the entire length of the receiving bore 66.
909809/0238909809/0238
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8131 | Rejection |