DE3438918C2

DE3438918C2 - Mitnehmerverbindung zwischen Keilwellen und Keilnaben von Sicherheitslenksäulen

Info

Publication number: DE3438918C2
Application number: DE3438918A
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: 1986-10-02
Also published as: DE3438918A1; JPS61103014A; JPH0338450B2; FR2572044B1; IT1186317B; FR2572044A1; US4678361A; IT8522545A0

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-

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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-

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

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Claims

Patentansprüche:

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.