DE3438918A1

DE3438918A1 - Mitnehmerverbindung zwischen einer welle und einer nabe

Info

Publication number: DE3438918A1
Application number: DE19843438918
Authority: DE
Inventors: Wolf Dr.-Ing. 7056 Weinstadt Boll; Karl Dipl.-Ing. 7303 Neuhausen Peitsmeier; Reinhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Steinkämper
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1984-10-24
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1986-04-30
Also published as: US4678361A; DE3438918C2; FR2572044B1; IT1186317B; JPH0338450B2; JPS61103014A; FR2572044A1; IT8522545A0

Description

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Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 14 843/4

Stuttgart-Untertürkheim EPT br-mk

"Mitnehmerverbindung zwischen einer Welle und einer Nabe"

Die Erfindung betrifft eine Mitnehmerverbindung zwischen einer Welle und einer Nabe, insbesondere Mitnehmerverbindung zwischen Keilwellen und Keilnaben von Sicherheitslenksäulen, der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Eine derartige Mitnehmerverbindung ist der US-PS 3,318,170 bereits als bekannt zu entnehmen. Die Spielfreiheit wird bei dieser bekannten Ausführung dadurch erzielt, daß eine Sechskantwelle in der gegenstückigen Nabe radial verkantet wird. Damit das hierzu notwendige Drehmoment in die Sechskantwelle eingeleitet werden kann, stützen sich Zylinderrollen, die diametral angeordnet sind, im Kantenbereich zweier gegenüberliegender Seitenflächen ab und werden durch eine Ringhülse, die drehfederbelastet ist, gegenüber der Nabe verspannt.

Dies bekannte Wirkprinzip kann jedoch nur dann angewandt werden, wenn als Welle ein Mehrkantprofil mit ausreichend breiten Seitenflächen verwendet wird. 35

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Bei Keilwelle-Keilnabe- oder kerbverzahnten Mitnehmerverbindungen ist es nicht anwendbar.

Darüber hinaus ist die bekannte spielfreie Mitnehmerverbindung in fertigungstechnischer Hinsicht äußerst aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Mitnehmerverbindung dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie unabhängig von der Art der Profilierung zwischen Welle und Nabe einsetzbar ist, wobei der Fertigungs- und Montageaufwand möglichst gering gehalten werden soll.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. 20

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 14.

Im folgenden sind mehrere Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Mitnehmerverbindung anhand einer zeichnerischen Darstellung erläutert.

Aus der Darstellung gemäß

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Keil

nabe, aus

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht der Keilnabe gemäß Fig. 1, aus 35

Fig. 3 ein Längsschnitt durch einen Mitnehmerverbindungsbereich einer Welle und Nabe, aus

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Fig. 4 eine Ansicht der Nabe gemäß Fig. 3,

aus

Fig. 5 ein Längsschnitt durch eine Variante,

eines Verbindungsbereichs, aus 10

Fig. 6 ein Schnitt gemäß der Linie VI - VI in Fig. 5, aus

Fig. 7 eine modifizierte Ausführungsform des Verbindungsbereichs nach Fig. 5, aus

Fig. 8 ein Schnitt der Linie VIII - VIII in Fig. 7 entsprechend, aus

Fig. 9 eine weitere Variante eines Mitnehmerverbindungsbereichs einer Welle und Nabe, aus

Fig. 10 ein Schnitt der Linie X - X in Fig. 9 folgend, aus

Fig. 11 eine modifizierte Ausführungsform zum

Mitnehmerverbindungsbereich nach Fig. 9, und aus
30

Fig. 12 ist ein Schnitt gemäß der Linie XII - XII in Fig. 11 ersichtlich.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine separate Keilnabe 1, die mehrteilig ausgebildet ist. Sie umfaßt eine Hauptnabe 2, an die ein Bund 2a und ein Flansch 2b angeformt sind,

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eine Zusatznabe 3 und eine Schenkelfeder 4. Der abgesetzte Abschnitt der Hauptnabe 2 ist mit einem Außengewinde versehen, auf das eine einstückig mit der Zusatznabe 3 ausgebildete Spannmutter 3a nach Art einer Überwurfmutter aufgeschraubt ist. Zwischen der Stirnseite der Spannmutter 3a und dem Bund 2a ist die Schenkelfeder 4, die hier einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, axial positioniert. Anstelle der hier gewählten Schenkelfeder 4 kann alternativ auch eine Runddrahtfeder mit einer oder mehreren Windungen eingesetzt werden.

Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die Runddrahtfeder zwischen dem Bund 2a und der Spannmutter 3a im Ausfederzustand noch ausreichend geführt sein sollte. Ein Schenkel der Schenkelfeder 4 ist um etwa 90 Grad abgewinkelt und greift in eine Ausnehmung 5 des Bunds 2a ein, so daß er als Drehsicherung wirkt. Das zweite freie Ende der Schenkelfeder 4 ist zur Spannmutter 3a hin geschränkt und liegt in einer keilförmigen Ausnehmung 6 der Spannmutter 3a an. Somit ist die Spannmutter 3a in Löserichtung relativ zur Hauptnabe 2 nur gegen die radiale Federspannung der Schenkelfeder 4 drehbar.

Die Vormontage der Keilnabe 1 erfolgt dadurch, daß die Schenkelfeder 4 auf die Hauptnabe 2 aufgesteckt und die Spannmutter 3a aufgedreht wird, bis der geschränkte Schenkel der Schenkelfeder 4 in die Ausnehmung 6 einrastet. Zur Demontage der Keilnabe 1 wird der geschränkte Schenkel der Schenkelfeder 4 mit Hilfe eines Schraubendrehers oder dgl. zum Bund 2a hin eingefedert, so daß die Spannmutter 3a abschraubbar und die Schenkelfeder 4 abnehmbar ist.

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Die Montage der vormontierten Keilnabe 1 auf einer zugeordneten Keilwelle erfolgt dadurch, daß die Zusatznabe 3 der Keilnabe 1 bis zum Übergang des Keilnabenprofils von der Hauptnabe 2 zur Zusatznabe 3 auf die Keilwelle aufgeschoben wird, daß die Hauptnabe 2 relativ zur Zusatznabe unter Aufweitung der Sehenkelfeder 4 verdreht wird, bis die gewünschte Federvorspannung erzielt ist, und daß die Hauptnabe 2 im vorgespannten Zustand der Schenkelfeder 4 ebenfalls auf die Keilwelle aufgeschoben wird. Befindet sich die Keilnabe 1 auf der Keilwelle, so stellt sich zwischen der Hauptnabe 2 und der Zusatznabe 3 ein Drehmomenten-Gleichgewicht ein, da die Hauptnabe 2 und die Zusatznabe 3 im einander entgegengesetzten Drehsinn federbelastet sind.

Da die Keilnabenprofile der Hauptnabe 2 und der Zusatznabe 3 hierbei auf den einander gegenüberliegenden Profilflanken der Keilwelle anliegen, ergibt sich für die Axialverschiebung zwischen Keilwelle und Keilnabe 1 Spielfreiheit.

Darüber hinaus ist die Mitnehmerverbindung auch radial bis zum Erreichen des durch die Schenkelfeder 4 aufgebrachten Drehmomentes spielfrei. Wird ein Drehmoment in die Mitnehmerverbindung eingeleitet, das größer ist als das Vorspanndrehmoment, so ist die Mitnehmerverbindung in einer Drehrichtung völlig spielfrei und in der anderen Drehrichtung gegen das Vorspanndrehmoment spielbehaftet. Auch im letzteren Fall wird das vorhandene Spiel subjektiv nicht empfunden, da über den Drehwinkel des Spiels das Vorspanndrehmoment der Schenkelfeder 4 überwunden werden muß.

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Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine Mitnehmerverbindung zwischen einer Keilwelle 7 und einer Keilnabe 8, bei. der die Keilnabe 8 starr mit einem Rohrkörper 9, der teleskopartig mit der Keilwelle 7 zusammenwirkt, verbunden ist.

Die Keilnabe 8 umfaßt eine Hauptnabe 9a, eine Federsteghülse 10 und eine Zusatznabe 10a, die einstückig an die Federsteghülse 10 angeformt ist. Die Federsteghülse 10 besteht aus einem Hülsenkörper aus federelastischem Werkstoff, aus dessen Umfang mehrere auf einer Umfangsebene verteilt liegende Längsschlitze 11 ausgespart sind, so daß zwischen den Längsschlitzen 11 einzelne Blattfederelemente 10b stehenbleiben. Durch diese Maßnahme wird die Federsteghülse 10 zu einem Drehfederelement umgebildet. Zur Drehmomentabstützung zwischen der Hauptnabe 9a und der Zusatznabe 10a muß das der Zusatznabe 10a gegenüberliegende Ende der Federsteghülse 10 auf der Hauptnabe 9a drehsicher befestigt sein. Die Befestigung kann durch eine der bekannten lösbaren oder unlösbaren Verbindungstechniken erfolgen.

Die Montage der Keilnabe 8 auf der Keilwelle 7 erfolgt, wie auch bei den folgenden Ausführungsbeispielen, analog zur Keilnabe 1. Dies gilt ebenso für die Auswirkungen des Vorspanndrehmomentes im Hinblick auf die Spielfreiheit der Mitnehmerverbindungen.

Bei der Variante gemäß Fig. 5 bzw. Fig. 6 befindet sich auf der Keilwelle 7 eine Keilnabe 12. Die Keilnabe 12 wird von einer Hauptnabe 13, einer Zusatznabe 14, an die 35

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ein Hülsenkörper 14a angeformt ist, und von einer Schenkelfeder 15 gebildet. Der Hülsenkörper 14a ist auf die Hauptnabe 13 aufgeschoben und die Schenkelfeder 15 um seinen Außenumfang gewickelt. Einer der freien Schenkel der Schenkelfeder 15 ist abgewinkelt und greift in eine Umfangsbohrung 16 des Hülsenkörpers 14a ein, "während der zweite freie Schenkel der Schenkelfeder 15 in eine von mehreren auf einer Umfangsebene der Hauptnabe 13 liegenden Umfangsbohrungen 17 eingreift. Die Schenkelfeder 15 übernimmt hierbei die Aufgabe der axialen Verschiebesicherung der Zusatznabe 14 gegenüber der Hauptnabe 13 mit.

Bei der modifizierten Ausführung gemäß Fig. 7 und Fig. 8 wird die axiale Verschiebesicherung zwischen einer Zusatznabe 18 und einer Hauptnabe 19 durch einen zusätzlichen Bajonettverschluß realisiert. Hierzu ist an der Hauptnabe 19 ein Bund 19a vorgesehen, an dem eine Stirnseite eines mit der Zusatznabe 18 einstückig verbundenen Hülsenkörpers 18a anliegt, und aus einem hauptnabenseitigen Ringflansch 19b ist eine Bajonettaussparung 20 ausgenommen, in die ein vom Hülsenkörper 18a abragender Bajonetthaken 21 eingreift und den Ringflansch 19b hintergreift.

Fig. 9 und Fig. 10 zeigen eine Variante einer Mitnehmerverbindung, bei der das Drehfederelement von einer gummielastischen Buchse 22 gebildet wird. Die gummielastische Buchse 22, die z.B. aus einem elastomeren Kunststoff bestehen kann, ist hier zwischen dem Außenumfang einer Zusatznabe 23 und dem Innenumfang einer von einer Haupt-

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nabe 24 auskragenden Rohrmuffe 24a flächig angeschlossen.

Als Anschlußverfahren eignen sich bekannte Klebe- oder auch Vulkanisierverfahren. Durch derartige Verbindungstechniken kann die Buchse 22 nicht nur die Funktion des Drehfederelementes, sondern darüber hinaus auch die der axialen Abstützung gegenüber der Hauptnabe 24 übernehmen.

Dies ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 und Fig. 12 nicht der Fall. Hier weist die Buchse 22 eine Innenverzahnung 22a und eine Außenverzahnung 22b auf und ist formschlüssig zwischen einem Außenprofil einer Hauptnabe 25 und einem Innenprofil eines von einer Zusatznabe 26 auskragenden Stutzens 26a gehaltert. Die axiale Verschiebesicherung der Zusatznabe 26 gegenüber der Hauptnabe 25 erfolgt durch eine stutzenseitige Nase 26b, die in eine Ringnut 27 der Hauptnabe 25 eingreift. Die Nase 26b liegt vor der Montage der Zusatznabe 26 in der Flucht des Stutzens 26a und wird nach Aufschieben der Buchse und des Stutzens 26a nach Art eines Sicherungsbleches abgebogen.

Claims

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Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 14 843/4

Stuttgart-Untertürkheim EPT br-mk

Patentansprüche
10

Mitnehmerverbindung zwischen einer Welle und einer Nabe, insbesondere Mitnehmerverbindung zwischen Keilwellen und Keilnaben von Sicherheitslenksäulen, bei
der Welle und Nabe aufgrund eines zwischen beiden wirksamen Vorspanndrehmomentes in axialer Richtung spielfrei gegeneinander verschiebbar sind, und bei der das Vorspanndrehmoment durch ein zwischen Welle und Nabe
abgestütztes Drehfederelement erzeugt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Welle (Keilwelle 7) eine Hauptnabe (2, 9a, 13, 19, 24, 25) und eine Zusatznabe (3, 10a, 14, 18, 23,

26) angeordnet sind, und daß die Hauptnabe (2, 9a, 13, 19, 24, 25) durch das Drehfederelement derart mit der Zusatznabe (3, 10a, 14, 18, 23, 26) in Verbindung steht, daß die Hauptnabe (2, 9a, 13, 19, 24, 25) und die Zusatznabe (3, 10a, 14, 18, 23, 26) im einander entgegengesetzten Drehsinn federbelastet sind.
2. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein endseitiger Abschnitt der Hauptnabe (2) mit einem Außengewinde versehen ist, auf das eine Spannmutter (3a) aufzuschrauben ist, deren dem Gewindebereich gegenüber-

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liegendes Ende als Zusatznabe (3) ausgebildet ist, und daß das Drehfederelement die Spannmutter (3a) in Schraubrichtung belastet.
3. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Hauptnabe (2) ein Bund (2a) angeformt ist, der im Zusammenwirken mit einer Stirnseite der Spannmutter (3a) eine Schenkelfeder (4) axial positioniert, deren einer Schenkel abgewinkelt ist und in eine Ausnehmung (5) des Bunds (2a) eingreift, und deren anderer Schenkel zur Spannmutter (3a) hin derart geschränkt ist, daß er beim Aufdrehen der Spannmutter (3a) in eine keilförmige Ausnehmung (6) ihrer Stirnseite einrastet.
4. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zusatznabe (14) ein Hülsenkörper (14a) angeformt ist, der teleskopartig auf ein Ende der Hauptnabe (13) aufzuschieben ist, wobei auf dem Außenumfang des Hülsenkörpers (14a) Windungen einer Schenkelfeder (15) anliegen, und wobei einer der freien Schenkel der Schenkelfeder (15) in eine Umfangsbohrung (16) des Hülsenkörpers (14a) und der zweite freie Schenkel der Schenkelfeder (15) in eine auf einer Um-

fangsebene der Hauptnabe (13) liegende Umfangsbohrung (17) eingreift.
5. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als axiale Verschiebesicherung der Zusatznabe (18) gegenüber der Hauptnabe (19) ein Bajonettverschluß vorgesehen ist.

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6. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnseite der Zusatznabe (18) an einer Stirnseite der Hauptnabe (19) anliegt, daß an der Hauptnabe

(19) ein Ringflansch (19b) befestigt ist, der mindestens eine Bajonettaussparung (20) aufweist, und daß an der Zusatznabe (18) mindestens ein korrespondierender Bajonetthaken (21) festgelegt ist, der in die Bajonettaussparung

(20) eingreift und den Ringflansch (19b) unter der Vorspannung einer zwischen der Hauptnabe (19) und der Zusatznabe (18) abgestützten Schenkelfeder (15) hintergreift.
7. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfederelement von einer Federsteghülse (10) gebildet wird, bei der die Hauptnabe (9a) und die Zusatznabe (10a) über Blattfederelemente (10b), die konzentrisch zu beiden korrespondierenden Bauteilen angeordnet sind, verbunden sind.
8. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteghülse (10) von einem Hülsenkörper aus federelastischem Werkstoff gebildet wird, aus dessen Umfang mehrere auf einer Umfangsebene verteilt liegende Längsschlitze (11) ausgespart sind.
9. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfederelement von einer gummielastischen Buchse (22) gebildet wird.

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10. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (22) aus einem elastomeren Kunststoff besteht.
11. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (22) zwischen dem Außenumfang der Zusatznabe (23) und dem Innenumfang einer von der Hauptnabe (24) auskragenden Rohrmuffe (24a) befestigt ist, die die Zusatznabe (23) konzentrisch umschließt.
12. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (22) zwischen der Rohrmuffe (24a) und der Zusatznabe (23) eingeklebt ist.
13. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (22) mit ihren Umfangsseiten auf die jeweils zugewandte Fläche der Rohrmuffe (24a) und der Zusatznabe (23) aufvulkanisiert ist.
14. Mitnehmerverbindung nach Anspruch 9,

d ad urch gekennzeichnet, daß die Buchse (22) zwischen einem Außenprofil der Hauptnabe (25) und einem Innenprofil eines von der Zusatznabe (26) auskragenden Stutzens (26a) formschlüssig gehaltert ist.