DE3438918C2 - Mitnehmerverbindung zwischen Keilwellen und Keilnaben von Sicherheitslenksäulen - Google Patents
Mitnehmerverbindung zwischen Keilwellen und Keilnaben von SicherheitslenksäulenInfo
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Abstract
Bei einer 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, wird die geforderte Spielfreiheit dadurch erzielt, daß auf der Welle eine Haupt- und eine Zusatznabe angeordnet sind, und daß die Hauptnabe derart über das Drehfederelement mit der Zusatznabe in Verbindung steht, daß die Hauptnabe und die Zusatznabe im einander entgegengesetzten Drehsinn federbelastet sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine Mitnehmerverbindung zwischen Keilwellen und Keilnaben von Sicherheitslenksäulen einer dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 entsprechenden Art.
Eine derartige Mitnehmerverbindung ist der US-PS 18 170 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.
Des weiteren ist aus der DE-OS 18 14 609 eine axial einfahrbare Lenksäule bekannt, deren Mitnehmerverbindung
ebenfalls eine Mehrkantwelle umfaßt, die in einer gegenstückig profilierten Mehrkantnabe verkan-
3 4
tet ist. Hierbei wird die Spielfreiheit durch einen oder eine Zusatznabe 3 und eine Schenkelfeder 4. Der abgemehrere
Längskeile geschaffen, die sich zwischen der setzte Abschnitt der Hauptnabe 2 ist mit einem Außen-Welle
und einer die Nabe umgebenden Außenhülse ab- gewinde versehen, auf das eine einstückig mit der Zustutzen,
während die Nabe vom Längskeil paßgenau satznabe 3 ausgebildete Spannmutter 3a nach Art einer
durchsetzt ist Durch bezogen auf die Mehrkantwelle 5 Überwurfmutter aufgeschraubt ist Zwischen der Siimaußermittigen
Angriff des Längskeils wird hierbei das seite der Spannmutter 3a und dem Bund 2a ist die
zum Verkanten notwendige Vorspanndrehmoment er- Schenkelfeder 4, die hier einen rechteckförmigen Querzeugt
Damit ist außer der Mitnehmerverbindung zwi- schnitt aufweist axial positioniert Anstelle der hier gesehen
Welle und Nabe gleichzeitig eine Längskeilver- wählten Schenkelfeder 4 kann alternativ auch eine
bindung zwischen Welle und Außenhülse vorhanden, io Runddrahtfeder mit einer oder mehreren Windungen
die zu den Spannungsverbindungen gehört Solche eingesetzt werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß
Spannungsverbindungen eignen sich jedoch aufgrund die Runddrahtfeder zwischen dem Bund 2a und der
der keilseitig erzeugten Kräfte nicht für Hohlwellen, da Spannmutter 3a im Ausfederzustand noch ausreichend
die Gefahr des Vorspannungsverlustes durch Verfor- geführt sein sollte. Ein Schenkel der Schenkelfeder 4 ist
mungen der Hohlwelle relativ groß ist 15 um etwa 90 Grad abgewinkelt und greift in eine Aus-
Zudem erfordern sie bei Wahl einer Vollwelle eine nehmung 5 des Bunds 2a ein, so daß er als Drehsiche-
äußerst formstabile Außenhülse, die entsprechend dick- rung wirkt Das zweite freie Ende der Schenkelfeder 4
wandig ausgeführt sein muß. ist zur Spannmutter 3a hin geschränkt und liegt in einer
Eine somit erforderliche, massive Bruweise ist bei keilförmigen Ausnehmung 6 der Spannmutter 3a an.
modernen Sicherheitslenksäulen schon aus Gewichts- 20 Somit ist die Spannmutter 3a in Löserichtung relativ zur
gründen nicht vertretbar. Hauptnabe 2 nur gegen die radiale Federspannung der
Beiden bekannten Ausführungsformen ist ferner ge- Schenkelfeder 4 drehbar.
meinsam, daß sie aufgrund ihres Funktionsprinzips bei Die Vormontage der Keilnabe 1 erfolgt dadurch, daß
feingliedrigen Keilwelle-Keilnabe- oder kerbverzahn- die Schenkelfeder 4 auf die Hauptnabe 2 aufgesteckt
ten Mitnehmerverbindungen nicht anwendbar sind. 25 und die Spannmutter 3a aufgedreht wird, bis der ge-
Darüber hinaus sind sie aufgrund des Mehrkantquer- schränkte Schenkel der Schenkelfeder 4 in die Ausneh-
schnittes in fertigungstechnischer Hinsicht äußerst auf- mung 6 einrastet Zur Demontage der Keilnabe 1 wird
wendig. der geschränkte Schenkel der Schenkelfeder 4 mit Hilfe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat- eines Schraubendrehers oder dgl. zum Bund 2a hin eintungsgemäße
Mitnehmerverbindung dahingehend wei- 30 gefedert, so daß die Spannmutter 3a abschraubbar und
terzuentwickeln, daß sie unabhängig von der Art der die Schenkelfeder 4 abnehmbar ist.
Profilierung zwischen Welle und Nabe einsetzbar ist, Die Montage der vormontierten Keilnabe 1 auf einer wobei der Fertigungs- und Montageaufwand möglichst zugeordneten Keilwelle erfolgt dadurch, daß die Zugering gehalten werden soll. satznabe 3 der Keilnabe 1 bis zum Übergang des Keil-
Profilierung zwischen Welle und Nabe einsetzbar ist, Die Montage der vormontierten Keilnabe 1 auf einer wobei der Fertigungs- und Montageaufwand möglichst zugeordneten Keilwelle erfolgt dadurch, daß die Zugering gehalten werden soll. satznabe 3 der Keilnabe 1 bis zum Übergang des Keil-
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist Ge- 35 nabenprofils von der Hauptnabe 2 zur Zusatznabe 3 auf
genstand der kennzeichnenden Merkmale des Patentan- die Keilwelle aufgeschoben wird, daß die Hauptnabe 2
Spruches 1. relativ zur Zusatznabe unter Aufweitung der Schenkel-Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben feder 4 verdreht wird, bis die gewünschte Federvorsich
aus den Patentansprüchen 2 bis 14. spannung erzielt ist, und daß die Hauptnabe 2 im vorge-
Im folgenden sind mehrere Ausführungsbeispiele für 40 spannten Zustand der Schenkelfeder 4 ebenfalls auf die
eine erfindungsgemäße Mitnehmerverbindung anhand Keilwelle aufgeschoben wird. Befindet sich die Keilnabe
einer zeichnerischen Darstellung erläutert. Aus der Dar- 1 auf der Keilwelle, so stellt sich zwischen der Hauptna-
stellung gemäß be 2 und der Zusatznabe 3 ein Drehmomenten-Gleich-
F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Keilnabe, aus gewicht eir, da die Hauptnabe 2 und die Zusatznabe 3
F i g. 2 eine stirnseitige Ansicht der Keilnabe gemäß 45 im einander entgegengesetzten Drehsinn federbelastet
Fig. 1. aus sind.
F i g. 3 ein Längsschnitt durch einen Mitnehmerver- Da die Keilnabenprofile der Hauptnabe 2 und der
bindungsbereidi einer Welle und Nabe, aur Zusatznabe 3 hierbei auf den einander gegenüberüe-
F i g. 4 eine Ansicht der Nabe gemäß F i g. 3, aus genden Profilflanken der Keilwelle anliegen, ergibt sich
F i g. 5 ein Längsschnitt durch eine Variante, eines 50 für die Axialverschiebung zwischen Keilwelle und Keil-Verbindungsbereichs,
aus nabe 1 Spielfreiheit.
Fig.6 ein Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig.5, Darüber hinaus ist die Mitnehmerverbindung auch
aus radial bis zum Erreichen des durch die Schenkelfeder 4
F i g. 7 eine modifizierte Ausführungsform des Ver- aufgebrachten Drehmomentes spielfrei. Wird ein Drehbindungsbereichs
nach F i g. 5, aus 55 moment in die Mitnehmerverbindung eingeleitet, das
F i g. 8 ein Schnitt der Linie VIII-VIII in F i g. 7 ent- größer ist als das Vorspanndrehmoment, so ist die Mitsprechend,
aus nehmerverbindung in einer Drehrichtung völlig spielfrei
F i g. 9 eine weitere Variante eines Mitnehmerverbin- und in der anderen Drehrichtung gegen das Vorspanndungsbereichs
einer Welle und Nabe, aus drehmoment spielbehaftet Auch im letzteren Fall wird
Fig. 10 ein Schnitt der Linie X-X in Fig.9 folgend, 60 das vorhandene Spiel subjektiv nicht empfunden, da
aus über den Drehwinkel des Spiels das Vorspanndrehmo-
F i g. 11 eine modifizierte Ausführungsform zum Mit- ment der Schenkelfeder 4 überwunden werden muß.
nehmerverbindungsbereich nach F i g. 9, und aus F i g. 3 und F i g. 4 zeigen eine Mitnehmerverbindung
Fig. 12 ist ein Schnitt gemäß der Linie XII-XII in zwischen einer Keilwelle 7 und einer Keilnabe 8, bei der
F i g. 11 ersichtlich. 65 die Keilnabe 8 starr mit einem Rohrkörper 9, der tele-
F i g. 1 und F i g. 2 zeigen eine separate Keilnabe 1, die skopartig mit der Keilwelle 7 zusammenwirkt, verbun-
mehrteilig ausgebildet ist. Sie umfaßt eine Hauptnabe 2, den ist.
an die ein Bund 2a und ein Flansch 2b angeformt sind, Die Keilnabe 8 umfaßt eine Hauptnabe 9a, eine Fe-
dersteghülse 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 10Zj stehenbleiben. Durch
diese Maßnahme wird die Federsteghülse 10 zu einem Drehfederelement umgebildet. Zur Drehmomentab-(§i
Stützung zwischen der Hauptnabe 9a und der Zusatzna-
be 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 F i g. 5 bzw. F i g. 6 befindet sich auf der Keilwelle 7 eine Keilnabe 12. Die Keilnabe
12 wird von einer Hauptnabe 13, einer Zusatznabe 14, an die 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 Außenumfar.g 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 F i g. 7 und F i g. 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 190 ist eine Bajonettaussparung
2ö ausgenommen, in die ein vom Hüisenkörper 18a abragender Bajonetthaken 21 eingreift und den
Ringflansch 19£> 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 Hauptnabe 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 F i g. 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 266, die in eine Ringnut 27 der Hauptnabe 25 eingreift. Die Nase 26£>
liegt vor der Montage der Zusatznabe 26 in der Flucht des Stutzens 26a und wird nach Aufschieben der Buchse 22 und des Stutzens 26a
nach Art eines Sicherungsbleches abgebogen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
35
40
45
Claims (14)
1. 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 Keilwelle (7) eine Hauptnabe (2; 5>a; 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 (4; iOb; 15;
22) 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) gegenüber der Keilwelle (7) 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 gegenüberliegendes 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
(Ha) und der zweite freie Schenkel der Schenkelfeder (15) in eine auf einer Umfangsebene
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.
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 Ringfiansch (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
Biattfederelemente (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.
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. Mltnehmerverbmdung 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, dadurch 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.
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