DE4013810C2 - Drehfeste Verbindung zweier Wellenenden, insbesondere in einem Lenkspindelstrang eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine drehfeste Verbindung zweier Wellenenden der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten und aus dem DE-GN 88 14 897 hervorgehenden Art.

Das aus dieser Druckschrift bekannte Sicherungselement weist einen Querabschnitt auf, der mit mehreren gleichge­ richtet abstehenden Befestigungslaschen versehen ist. Über diese wird das Sicherungselement an dem gabelförmig gestalteten Aufnahmeteil lösbar befestigt. Ferner weist das Sicherungselement eine in Ruhelage etwa parallel und im Abstand zum Querabschnitt verlaufende Schwenkzunge auf, die mit zwei gegenüberliegenden Sicherungsabschnit­ ten versehen ist, welche innerhalb des Längsschlitzes des Aufnahmeteils liegen. Dabei wird beim Einführen der Lenk­ spindel in die Längsbohrung des gabelförmigen Aufnahme­ teils die Schwenkzunge und über diese die Sicherungsab­ schnitte so weit vom Umfangsbereich der das Aufnahmeteil durchsetzenden Querbohrungen weggeschwenkt, daß in diese eine Klemmschraube eingesetzt werden kann. Diese greift dabei in eine Wellennut der Lenkspindel ein, wodurch diese schließlich korrekt mit dem gabelförmigen Aufnahme­ teil in Verbindung steht.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Siche­ rungselement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ge­ nannten Art derart auszubilden, daß es beim Einführen eines Wellenendes in die Längsbohrung des Aufnahmeteils durch unmittelbare Beaufschlagung in Wirkstellung ge­ bracht werden muß und dabei in einfacher und kosten­ günstiger Weise herstellbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe sind die im Patentanspruch 1 dar­ gelegten Merkmale vorgesehen.

Nachdem der Querabschnitt des Sicherungselements bei korrekt montierter Welle erfindungsgemäß soweit aus der Ruhelage verschiebbar ist, daß die Querbohrung und die Durchtrittsbohrung miteinander fluchten, kann in diese die Klemmschraube eingeführt werden, so daß unabhängig von der Aufmerksamkeit des Werkers eine absolut korrekte Montage der Fügeteile gewährleistet ist. Dabei liegt auch die Wandung der Durchtrittsbohrung stets federnd und damit reibschlüssig am Schaft der Klemmschraube an, wo­ durch diese vorteilhafterweise gegen Herausfallen ge­ sichert ist.

Der Wellenbund hat eine Umfangsnut, in die der Querab­ schnitt des Sicherungselements bei die Durchtrittbohrung des Sicherungsabschnitts durchsetzender Klemmschraube über einen Randbereich seiner Wandöffnung eingreift, so daß die beiden Teile zusätzlich gegen Längsverschieben gesichert sind. Dabei besteht ein ganz erheblicher Vor­ teil bei dem erfindungsgemäßen Sicherungselement auch darin, daß dessen Querabschnitt bei nicht mehr vorhande­ ner Klemmschraube mit dem Randbereich seiner Wandöffnung federnd, also selbsttätig in die Umfangsnut der Lenkspin­ del eingreift, so daß hierbei zwischen den beiden Teilen eine formschlüssige Verbindung vorhanden ist (Merkmale der Patentansprüche 2 und 8).

Das aus Federbandstahl oder aus Kunststoff gefertigte Sicherungselement ist winkelförmig gestaltet und kann aufgrund dessen sehr einfach und kostengünstig herge­ stellt werden (Merkmal des Patentanspruchs 3).

Das Aufnahmeteil ist vorteilhafterweise quaderförmig oder auch kubisch gestaltet und kann dabei beispiels­ weise kostengünstig aus einem Leichtmetall-Strangpreß­ profil gefertigt werden. Dabei sind an den gegenüber­ liegenden Außenseiten des Aufnahmeteils eine Führungsnut und eine Aufnahmenut ausgebildet, über die das Siche­ rungselement mit dem Aufnahmeteil lösbar verbindbar ist (Merkmale des Patentanspruchs 4).

Schließlich ist die Längserstreckung des sich an die Wellennut anschließenden Wellenendabschnitts größer als das Maß zwischen der dem Aufnahmeteil zugewandten Innenseite des Sicherungselements und der Mitte der Durchgangsbohrung. Hierdurch wird ein Einsetzen der Klemmschraube in die Querbohrung des Aufnahmeteils bei unkorrekt montierter Welle vermieden (Merkmale des Patentanspruchs 7).

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in anderen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Einzelansicht eines quaderförmigen Aufnahmeteils,

Fig. 2 eine perspektivische Einzelansicht eines Sicherungselements,

Fig. 3 einen Endabschnitt einer Lenkspindel,

Fig. 4 ein Aufnahmeteil mit Sicherungselement teilweise im Längsschnitt,

Fig. 5 eine teilweise in die Längsbohrung des Aufnahmeteils eingeführte Lenkspindel,

Fig. 6 komplett montierte Lenkspindel und Aufnahme­ teil mit Sicherungselement teilweise im Längsschnitt,

Fig. 7 eine im wesentlichen der Fig. 6 entsprechende Darstellung der Teile, jedoch bei nicht mehr vorhandener Klemmschraube, wobei der Querab­ schnitt in die Umfangsnut der Lenkspindel eingreift.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein quaderförmiges Auf­ nahmeteil 1, ein winkelförmiges Sicherungselement 2 und ein Endabschnitt einer Lenkspindel 3 dargestellt, die sich in zusammengebautem Zustand - wie Fig. 6 zeigt - im Lenkspindelstrang eines Personenkraftwagens befinden. Dabei kann die drehfeste Verbindung statt an der Lenk­ spindel 3 auch an der Lenkwelle eines Lenkgetriebes vorgesehen sein.

Wie Fig. 1 zeigt, weist das Aufnahmeteil 1 (das auch kubisch gestaltet sein kann) eine Längsbohrung 5 und eine rechtwinklig zu dieser verlaufende Querbohrung 6 auf, wobei mittig zwischen den Breitseiten 1′ des Aufnahmeteils 1 ein Längsschlitz 7 vorgesehen ist. Das Aufnahmeteil 1 besteht aus Leichtmetall und ist dabei aus einem Strangpreßprofil hergestellt, wobei sich an die durch eine Bruchlinie dargestellte Stirnseite 1′′ ein Gabelteil oder auch ein Verbindungsflansch zur Verbin­ dung mehrerer Lenkspindelabschnitte in einem Lenk­ spindelstrang anschließen kann. Schließlich ist an der den Längsschlitz 7 aufweisenden Schmalseite 1′′′ eine senkrecht zur Längsbohrung 5 verlaufende und nach außen offene Führungsnut 8 ausgebildet, während an der gegen­ überliegenden Schmalseite 1′′′ eine von dieser abstehende und zu der durch eine Bruchlinie dargestellte Stirnseite 1′′ des Aufnahmeteils 1 hin offene Aufnahmenut 9 ange­ ordnet ist.

Der in Fig. 3 dargestellte Endabschnitt der Lenkspindel 3 hat einen Wellenbund 3′ mit einer längsverlaufenden Keilverzahnung, die in eine entsprechende Keilverzahnung in der Längsbohrung 5 des Aufnahmeteils 1 eingreift, so daß dieses mit der Lenkspindel 3 in formschlüssiger Verbindung steht. Ferner ist am Wellenbund 3′ eine Wellennut 10 ausgebildet, in die bei in die Längsbohrung 5 des Aufnahmeteils 1 eingesetztem Wellenbund 3′ der Lenkspindel 3 eine in die Querbohrung 6 eingesetzte Klemmschraube 11 eingreift (Fig. 6). Der Wellenbund 3′ der Lenkspindel 3 ist von einer Umfangsnut 12 begrenzt, die breiter ist als die Dicke eines Querabschnitts 14 des Sicherungselements 2, und die mindestens eine solche Tiefe d hat, daß in sie der Querschnitt 14 des Siche­ rungselements 2 in der in Fig. 7 dargestellten Ruhelage a (und damit auch in der Verschraubungslage c gemäß Fig. 6) eingreifen kann.

Das in Fig. 2 dargestellte, aus Federbandstahl oder aus geeignetem Kunststoff bestehende Sicherungselement 2 ist winkelförmig gestaltet, wobei in seinem Herstellzustand der Querabschnitt 14 und der Längsabschnitt 15 einen Winkel von etwa 80° einschließen. Dabei ist am freien Endabschnitt des Querabschnitts 14 d des Längsab­ schnitts 15 jeweils eine zum Winkelbereich des Siche­ rungselements 2 hin offene hakenförmige Aufnahme 16 ausgebildet, die nach Anordnung des Sicherungselements 2 an der der Lenkspindel 3 zugewandten Stirnseite 1′′ des Aufnahmeteils 1 in dessen Führungsnut 8 und Aufnahmenut 9 eingreifen (Fig. 4). Ferner weist der Querabschnitt 14 eine den Wellenbund 3′ der Lenkspindel 3 mit gering­ fügigem Radialspiel umgebende Wandöffnung 17 auf. Darüber hinaus ist am Querabschnitt 14 durch eine Abwinkelung ein Sicherungsabschnitt 18 ausgebildet, der eine die Klemmschraube 11 mit Radialspiel umgebende Durchtrittsbohrung 19 aufweist. Schließlich ist der Querabschnitt 14 gegenüberliegend des Sicherungsab­ schnitts 18 mit einer Haltnase 20 versehen, die in Bezug zum Sicherungsabschnitt 18 einen solchen Abstand auf­ weist, daß der Querabschnitt 14 des Sicherungselements 2 längs den Breitseiten 1′ des Aufnahmeteils 1 verlagerbar ist.

Nach Anordnung des Sicherungselements 2 über die haken­ förmigen Aufnahmen 16 an der Führungsnut 8 und der Aufnahmenut 9 des Aufnahmeteils 1 liegt der Querab­ schnitt 14 an der wellenseitigen Stirnseite 1′′ des Aufnahmeteils 1, wie Fig. 4 zeigt. Hierbei befindet sich das Sicherungselement 2 in seiner Ruhelage a, wobei der der Führungsnut 8 zugewandte Umfangs ab­ schnitt der Wandöffnung 17 um ein Abstandsmaß f vom zugewandten Wandungsabschnitt der Längsbohrung 5 ent­ fernt liegt. Dabei ist der der Rotationsachse e der Längsbohrung 5 zugewandte Umfangsabschnitt der Durch­ trittsbohrung 19 des Sicherungsabschnitts 18 um ein doppelt so großes Abstandsmaß - also 2·f - vom gegen­ überliegenden Wandungsabschnitt der Querbohrung 6 des Aufnahmeteils 1 entfernt angeordnet. Damit der Wellen­ bund 3′ der Lenkwelle 3 in Pfeilrichtung k in die Längsbohrung 5 des Aufnahmeteils 1 eingeführt werden kann, wird das Sicherungselement 2 aus der in Fig. 4 dargestellten Ruhelage a durch Krafteinwirkung in Pfeilrichtung h in die in Fig. 5 gezeigte Mittellage b verlagert. Dabei wird der Querabschnitt 14 um das Abstandsmaß f quer zur Rotationsachse e der Längsbohrung 5 verlagert, wobei die Wandöffnung 17 konzentrisch zur Längsbohrung 5 verläuft. Nachdem die Längserstreckung ∎ des sich an die Wellennut 10 anschließenden Wellenend­ abschnitts 3′′ der Lenkspindel 3 um ein entsprechendes Maß größer ist als das Maß m zwischen der dem Aufnahme­ teil 1 zugewandten Innenseite des Sicherungselements 2 und der Mitte der Durchtrittsbohrung 19 kann in dieser unkorrekten Montagelage der Lenkspindel 3 nicht der hierbei mit seiner Wandöffnung 17 den Wellenendabschnitt 3′′ umgebende Querabschnitt 14 aus der Mittellage b des Sicherungselements 2 verlagert werden. Wie in Fig. 5 ersichtlich, liegt hierbei auch der der Rotationsachse e der Längsbohrung 5 zugewandte Umfangsabschnitt der Durchtrittsbohrung 19 des Sicherungsabschnitts 18 um das Abstandsmaß f vom gegenüberliegenden Wandungsabschnitt der Querbohrung 6 entfernt, so daß es in der erwähnten, unkorrekten Montagelage der Lenkspindel 3 unmöglich ist, in die Querbohrung 6 des Aufnahmeteils 1 die Klemm­ schraube 11 einzuführen. Die Lenkspindel 3 muß vielmehr in Pfeilrichtung k so weit in die Längsbohrung 5 des Aufnahmeteils 1 eingeschoben werden, bis ihre Umfangsnut 12 im Bereich der wellenseitigen Stirnseite 1′′ des Aufnahmeteils 1 liegt wie Fig. 6 zeigt. Erst in dieser korrekten Montagelage der Lenkspindel 3 im Aufnahmeteil 1 kann der Querabschnitt 14 des Sicherungselements 2 in Pfeilrichtung h gegen die Wirkung seiner Eigenspannung in die Verschraubungslage c quer zur Wellenachse ver­ lagert und schließlich die Klemmschraube 11 in die Durchtrittsbohrung 19 des Sicherungsabschnitt 18 und in die Querbohrung 6 des Aufnahmeteils 1 eingeführt werden. Hierbei greift auch der Randbereich der Wandöffnung 17 in die Umfangsnut 12 der Lenkspindel 3 ein, so daß neben der Verschraubung über die Klemmschraube 11 - auf die eine am Aufnahmeteile 1 angreifende Mutter aufge­ schraubt ist - die Lenkspindel 3 in Bezug zum Aufnahme­ teil 1 über das Sicherungselement 2 formschlüssig festgelegt ist.

Falls die Klemmschraube 11 aus dem Aufnahmegehäuse 1 und dem Sicherungsabschnitt 18 herausfällt, so federt der Querabschnitt 14 des Sicherungselements 2 durch dessen Eigenspannung in Pfeilrichtung n quer zur Wellenachse, wobei der Randbereich der Wandöffnung 17 um das Ab­ standsmaß 2·f federnd in die Umfangsnut 12 der Lenk­ spindel 3 eingreift, wie Fig. 7 zeigt; dabei befindet sich das Sicherungselement 2 in seiner Ruhelage a. Somit steht die Lenkspindel 3 über das Sicherungselement 2 mit dem Aufnahmegehäuse 1 in formschlüssiger Verbindung, so daß die Funktion der drehfesten Verbindung von Lenk­ spindel 3 und Aufnahmegehäuse 1 bestehen bleibt.

Claims (8)

1. Drehfeste Verbindung zweier Wellenenden, insbeson­ dere in einem Lenkspindelstrang eines Kraftfahr­ zeugs, wobei ein mit einem Längsschlitz versehenes Aufnahmeteil (1)

• - eine die Welle formschlüssig aufnehmende Längs­ bohrung (5) und eine etwa rechtwinklig zu dieser verlaufenden Querbohrung (6) für eine Klemmschraube (11) hat sowie
• - mit einem Sicherungselement (2) in Verbindung steht, das im Bereich der wellenseitigen Stirn­ seite des Aufnahmeteils einen Querabschnitt (14) mit einer die Welle umgebenden Wandöffnung (17) aufweist, und das ferner mit wenigstens einem Sicherungsabschnitt (18) versehen ist, der bei unkorrekt montierter Welle die Quer­ bohrung (6) teilweise überdeckt, diese bei korrekt montierter Welle jedoch zum Einsetzen der Klemmschraube (11) freigibt, wobei diese in eine Wellennut (10) eingreift,
  dadurch gekennzeichnet,
  daß
• - der Sicherungsabschnitt (18) eine Durchtritts­ bohrung (19) für die Klemmschraube (11) auf­ weist,
• - der Querabschnitt (14) bei korrekt montierter Welle soweit gegen Federkraft aus der Ruhelage (a) des Sicherungselements (2) quer zur Wellen­ achse verschiebbar ist (Verschraubungslage c), daß die Querbohrung (6) und die Durchtritts­ bohrung (19) miteinander fluchten und die Klemmschraube (11) in die Bohrungen (6, 19) einführbar ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querabschnitt (14) des Sicherungselements (2) bei die Durchtrittsbohrung (19) des Sicherungs­ abschnitts (18) durchsetzender Klemmschraube (11) über einen Randbereich seiner Wandöffnung (17) in eine Umfangsnut (12) der Welle (Lenkspindel 3) ein­ greift, wobei die Umfangsnut breiter ist als die Dicke des Querabschnitts (14) und mindestens eine solche Tiefe (d) hat, daß in sie der Querabschnitt sowohl in Ruhelage (a) als auch in Verschraubungs­ lage (c) des Sicherungselements eingreifen kann.

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (2) aus Federbandstahl oder aus Kunststoff besteht und winkelförmig gestal­ tet ist.

4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Aufnahmeteil (1) quaderförmig gestaltet ist, wobei die Längsbohrung (5) parallel zu den gegenüberliegenden Schmalseiten (1′′′) verläuft und ferner der Längsschlitz (7) zwischen den Breitseiten (1′) liegt, die von der Querbohrung (6) durchsetzt sind,
• - an der den Längsschlitz (7) aufweisenden Schmalseite (1′′′) eine etwa senkrecht zur Längsbohrung (5) verlaufende, nach außen offene Führungsnut (8) angeordnet ist, während sich an der gegenüberliegenden Schmalseite (1′′′) eine von dieser abstehende und zum freien Ende der Welle (Lenkspindel 3) hin offene Aufnahmenut (9) befindet,
• - am freien Endabschnitt des Längsabschnitts (15) und des Querabschnitts (14) des Siche­ rungselements (2) jeweils eine hakenförmige Aufnahme (16) ausgebildet ist, die in die Führungsnut (8) und Aufnahmenut (9) des Aufnahmeteils (1) eingreifen.

5. Verbindung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sicherungsabschnitt (18) durch eine am Querabschnitt (14) des Sicherungselements (2) ausgebildete Abwinkelung gebildet ist und dabei nahe einer Breitseite (1′) des Aufnahmeteils (1) liegt sowie parallel zu dieser verläuft, während mit der gegenüberliegenden Breitseite (1′) eine Haltenase (20) des Sicherungselements zusammen­ wirkt.

6. Verbindung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei sich in Ruhelage (a) befindendem, am Aufnahmeteile (1) angebrachtem Sicherungselement (2)

• - der der Führungsnut (8) zugewandte Umfangsab­ schnitt der Wandöffnung (17) des Querab­ schnitts (14) um ein Abstandsmaß (f) vom zugewandten Wandungsabschnitt der Längsbohrung (5) entfernt liegt, während dabei
• - der der Rotationsachse (e) der Längsbohrung (5) zugewandte Umfangsabschnitt der Durch­ trittsbohrung (19) des Sicherungsabschnitts (18) um ein etwa doppelt so großes Abstandsmaß (2·f) vom gegenüberliegenden Wandungsabschnitt der Querbohrung (6) entfernt liegt.

7. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckung (l) des sich an die Wellennut (10) anschließenden Wellenendabschnitts (3′′) größer ist als das Maß (m) zwischen der dem Aufnahmeteil (1) zugewandten Innenseite des Siche­ rungselements (2) und der Mitte der Durchtritts­ bohrung (19).

8. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querabschnitt (14) des Sicherungselements (2) bei nicht mehr vorhandener Klemmschraube (11) mit dem Randbereich seiner Wandöffnung (17) federnd in die Umfangsnut (12) der Welle (Lenkspindel 3) eingreift (Ruhelage a).