DE3610775A1 - Drehmomentuebertragende verbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehmomentübertragende Verbindung zwi­ schen zwei teleskopisch ineinandergeschobenen Teilen, insbesonde­ re zwischen einer Welle und einem Rohr aus Faserverbundwerkstoff.

Derartige Verbindungen sind beispielsweise bei Lenkungen von Kraft­ fahrzeugen zwischen der Antriebswelle des Lenkgetriebes und der Lenksäule mit dem Lenkhandrad üblich. Dabei wurde auch schon vor­ geschlagen, die Lenksäule aus Faserverbundwerkstoff, beispiels­ weise aus mit Glasfaser verstärktem Kunstharz, herzustellen. Die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Lenkgetriebe und der Lenksäule kann dann mittels eines Adapterteiles erfolgen, wel­ ches aus Metall besteht und einerseits in herkömmlicher Weise mit dem Lenkgetriebe verbunden wird, während es andererseits durch Umwickeln mit Fasermaterial und Klebung organisch mit der Lenk­ säule verbunden wird. Es versteht sich, daß eine derartige Ver­ bindung mit aufwendigen Mitteln und großer Sorgfalt herzustellen ist, um Fehlfunktionen jedwelcher Art mit absoluter Sicherheit auszuschließen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Verbindung mit einfachen Mitteln derart weiterzubilden, daß eine erhöhte Dreh­ momentübertragung bei einer einfachen Montage der Verbindung, ins­ besondere bei der Verwendung von Faserverbundwerkstoff, sicherge­ stellt ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 ge­ löst. Erfindungsgemäß ist somit an der Klemmschelle zumindest ein radial nach innen ragender Lappen angeordnet, welcher den Längs­ schlitz des äußeren Teiles, beispielsweise der rohrförmigen Lenk­ säule, durchdringend mittel- oder unmittelbar eine formschlüssige Verbindung mit dem inneren Teil herstellt. Diese formschlüssige Verbindung könnte in der einfachen Ausführung ein Längsschlitz auch an dem inneren Teil sein, wobei sich die beiden Längsschlitze entsprechend überdecken. Besonders vorteilhaft kann der Lappen gemäß Patentanspruch 2 an ein Ende der Klemmschelle angeformt sein und radial nach innen abragen. Ggf. könnte auch an beiden Enden der Klemmschelle ein derartiger Lappen angeformt sein und zur form­ schlüssigen Verbindung mit beitragen.

Bevorzugt wird jedoch eine Verbindung gemäß den Merkmalen des Pa­ tentanspruches 3 vorgeschlagen, bei der das innere Teil eine Außen­ verzahnung, beispielsweise eine Keilverzahnung trägt, auf die ei­ ne Zwischenmuffe mit einer korrespondierenden Innenverzahnung auf­ geschoben ist. Die Zwischenmuffe kann zweckmäßigerweise aus Metall bestehen. In der Zwischenmuffe ist dann ein Längsschlitz vorge­ sehen, der mit dem Lappen der Klemmschelle eine formschlüssige Verbindung eingeht. Über die Verzahnung zwischen dem inneren Teil und der Zwischenmuffe ist eine Relativverdrehung bei der Montage möglich, so daß eine definierte Drehwinkelzuordnung einstellbar ist. Die formschlüssige Verbindung zwischen der Zwischenmuffe und dem äußeren Teil ist wiederum durch die Längsschlitze in Verbin­ dung mit dem radial angeordneten Lappen der Klemmschelle sicher­ gestellt.

Das äußere Teil kann auf die Zwischenmuffe lediglich aufgeschoben oder - sofern sehr hohe Drehmomente zu übertragen sind - gemäß Patentanspruch 4 durch Klebung und/oder Formschluß organisch mit dem äußeren Teil verbunden sein. Die Zwischenmuffe kann also ggf. während der Herstellung des äußeren Teiles durch Umwickeln mit Fasern und Einbinden in das Matrixmaterial organisch eingebunden werden.

Die Verbindung kann bevorzugt gemäß Patentanspruch 5 an der Len­ kung eines Kraftfahrzeuges bzw. als Verbindung zwischen dem Lenk­ getriebe und der Lenksäule des Kraftfahrzeuges verwendet sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit wei­ teren Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Antriebswelle eines Lenkgetriebes und einer Lenksäule aus Faserverbundwerkstoff einer Lenkung eines Kraftfahrzeuges, im Querschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere drehmoment­ übertragende Verbindung, bei der die Zwischenmuf­ fe organisch mit dem äußeren, rohrförmigen Teil aus Faserverbundwerkstoff verbunden ist.

Bei einer Lenkung eines Kraftfahrzeuges ist als drehmomentüber­ tragende Verbindung zwischen der Antriebswelle 10 des Lenkgetrie­ bes (nicht dargestellt) als inneres Teil und einer Lenksäule 12 (nur teilweise dargestellt) aus Faserverbundwerkstoff als äußeres Teil eine Zwischenmuffe 14 und eine Klemmschelle 16 vorgesehen.

Die Antriebswelle 10 weist eine Außen-Keilverzahnung 18 auf, auf welche mit einer korrespondierenden Innen-Keilverzahnung 20 die Zwischenmuffe 14 aufgeschoben ist. Die Antriebswelle 10 sowie die Zwischenmuffe 14 sind aus Metall bzw. Stahl hergestellt.

Auf den glatten oder ggf. gerändelten Außenumfang der Zwischen­ muffe 14 ist die Lenksäule 12 aus Faserverbundwerkstoff bzw. aus mit Glasfasern verstärktem Kunstharz aufgeschoben. Dabei ist der in der Lenksäule 12 vorgesehene Längsschlitz 22 deckungsgleich mit einem durchgehenden Längsschlitz 24 in der Zwischenmuffe 14.

Auf der Lenksäule 12 wiederum ist die Klemmschelle 16 angeordnet, an deren einem Ende bzw. radial nach außen abgebogenem Schenkel 26 ein radial nach innen ragender Lappen 28 angeformt ist. Der Lappen 28 ist von einer derartigen Länge, daß er eine formschlüs­ sige Verbindung sicherstellend die beiden Längsschlitze 22, 24 in der Lenksäule 12 und der Zwischenmuffe 14 durchdringt. Die bei­ den Schenkel 26, 30 der Klemmschelle 16 sind mit einer Bohrung versehen, in welcher eine Spannschraube 32 mit einer Schrauben­ mutter 34 eingesetzt ist.

An das freie Ende des Lappens 28 ist ein etwa halbkreisförmiger Vorsprung 36 angeformt, welcher als zusätzliche Axialsicherung in eine Ringnut 38 der Antriebswelle 10 eingreift. Ggf. kann jedoch auch die Spannschraube 32 soweit radial nach innen versetzt sein, daß deren Schaft unmittelbar in die Ringnut 38 eintaucht. Die Zwi­ schenmuffe 14 kann ferner noch mit einem Ringbund 40 versehen sein, der eine Lagefixierung der Zwischenmuffe 14 relativ zur Lenksäule 12 sicherstellt.

Bei der Montage der beschriebenen Verbindung wird zunächst die Zwischenmuffe 14 unter Überdeckung der beiden Längsschlitze 22, 24 in die Lenksäule 12 eingeschoben und anschließend die Klemm­ schelle 16 auf die Lenksäule 12 aufgeschoben. Dabei greift der Lappen 28 in die beiden Längsschlitze 22, 24 formschlüssig ein. Die Klemmschelle 16 kann dabei hinsichtlich ihrer Schenkel 26, 30 auseinanderklaffend aufgebogen sein, so daß beim Aufschieben der Lenksäule 12 auf die Antriebswelle 10 der Vorsprung 36 an dem freien Ende des Lappens 28 über den an der Stirnseite der Antriebs­ welle 10 liegenden Abschnitt der Keilverzahnung 18 geschoben wer­ den kann. Anschließend wird die Klemmschelle 16 mittels der Spann­ schraube 32 zusammengespannt, wobei die Zwischenmuffe 14 und die Lenksäule 12 umfangsmäßig verspannt und zugleich über den Lappen 28 in Drehrichtung formschlüssig festgelegt wird.

Gemäß Fig. 3 kann die Zwischenmuffe 14′ auch unmittelbar organisch mit der Lenksäule 12′ verbunden sein. Dazu wird bei der Herstellung der Lenksäule 12′ auf den Wickeldorn 42 die Zwischenmuffe 14′ auf­ geschoben und anschließend beim Wickeln der Lenksäule 12′ mit um­ wickelt. Die Zwischenmuffe 14′ wird somit unmittelbar von den mit Kunstharz getränkten Glasfasern umschlossen und bei deren Aushär­ tung organisch mit eingebunden. Zur zusätzlichen Herstellung ei­ nes Formschlusses ist der Außenumfang der Zwischenmuffe 14′ mit einer Rändelung 44 versehen, deren Winkel a +/- 45° beträgt. In der gleichen Richtung +/- 45° sind auch die Glasfasern innerhalb der Lenksäule 12′ über den Umfang gewickelt, so daß einzelne Glas­ fasern formschlüssig in die Kerben der Rändelung 44 eingreifen.

Nach dem Wickeln der Lenksäule 12′ und deren Aushärtung wird in einem gemeinsamen Arbeitsgang in den Endabschnitt der Lenksäule 12′ und in die Zwischenmuffe 14′ ein gemeinsamer Längsschlitz (nicht dargestellt) eingearbeitet, in den dann konform der Beschreibung der Fig. 1 und 2 der Lappen 28 der Klemmschelle 16 eingreift.

Claims (5)

1. Drehmomentübertragende Verbindung zwischen zwei teleskopisch ineinandergeschobenen Teilen, insbesondere zwischen einer Wel­ le und einem Rohr aus Faserverbundwerkstoff, wobei das äußere Teil einen Längsschlitz aufweist und auf dem inneren Teil mit­ tels einer Klemmschelle gehalten ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Klemmschelle (16) zu­ mindest ein radial nach innen ragender Lappen (28) angeordnet ist, welcher den Längsschlitz (22) des äußeren Teiles (12) durch­ dringend mittel- oder unmittelbar eine formschlüssige Verbin­ dung mit dem inneren Teil (10) herstellt.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lappen (28) am einen Ende der Klemm­ schelle (16) angeformt und radial nach innen abgebogen ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das innere Teil (10) eine Außen-Verzah­ nung (18) trägt, auf die eine Zwischenmuffe (14) mit einer kor­ respondierenden Innenverzahnung (20) aufgeschoben ist und daß die Zwischenmuffe (14) einen Längsschlitz (24) aufweist, in den der Lappen (28) der Klemmschelle (16) eingreift.

4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das äußere Teil (12′) aus Faserverbund­ werkstoff auf die Zwischenmuffe (14′) unmittelbar aufgewickelt und auf dieser ausgehärtet ist und somit durch Klebung und/oder Formschluß (Rändelung 44 auf Zwischenmuffe 14′, Rändelwinkel α = Wickelwinkel) mit dieser verbunden ist.

5. Verbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Teil die Antriebswelle (10) eines Lenkgetriebes und das äußere Teil eine Lenksäule (12) aus Faserverbundwerkstoff ei­ nes Kraftfahrzeuges ist.