DE3228889A1

DE3228889A1 - Coupling for the plug-in connection of a shaft to a part having an axial recess

Info

Publication number: DE3228889A1
Application number: DE19823228889
Authority: DE
Inventors: Christian Dronia; Frank Dipl.-Ing. 8071 Denkendorf Gödel; Eduard Schropp; Walter Singer; Ferdinand Ing.(grad.) 8070 Ingolstadt Wirsching
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1984-02-09
Also published as: DE8221918U1

Abstract

The invention relates to a coupling for the plug-in connection of a shaft to a part having an axial recess, the shaft having a flat parallel to the axis, on which a jamming body held on the recess is supported. To provide a coupling which even at high torques, free from play, even at high torques, is functionally reliable and easy to assemble, the jamming body is designed with a contact face parallel to the flat, is supported so as to allow movement in the mounting direction on a face, inclined relative to the flat, of the part having the axial recess and is prestressed in the mounting direction by means of a spring. The shaft and the axial recess are polygonal in cross-section and each have two guide faces extending in a wedge shape relative to one another and resting against one another.

Description

Kupplung zum Steckverbinden einer Welle mit einem Teil mit einerCoupling for plugging a shaft with a part with a

axialen Ausnehmung Die Erfindung betrifft eine Kupplung zum Steckverbinden einer Welle mit einem Teil mit einer axialen Ausnehmung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. axial recess The invention relates to a coupling for plug-in connections a shaft with a part with an axial recess according to the preamble of Claim 1.

Eine derartige Kupplung ist beispielsweise durch die DE-OS 28 47 190 bekannt geworden. Aufgrund der federnden Nachgiebigkeit des in der axialen Ausnehmung angeordneten Klemmkörpers sind mit dieser Kupplung jedoch nur relativ geringe Drehmomente übertragbar, so daß eine derartige Kupplung beispielsweise für die Verbindung einer Lenksäule mit einem Lenkgetriebe an einem Kraftfahrzeug nicht geeignet ist.Such a coupling is, for example, from DE-OS 28 47 190 known. Due to the resilience of the in the axial recess arranged clamping body are only relatively low torques with this coupling transferable, so that such a coupling, for example, for the connection of a Steering column with a steering gear on a motor vehicle is not suitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kupplung zu schaffen, welche auch bei höheren Drehmomenten eine spielfreie, funktionssichere Verbindung gewährleistet und welche sich durch einen einfachen Aufbau und eine schnelle Montage auszeichnet.The object of the invention is to create a generic coupling, which provides a backlash-free, functionally reliable connection even at higher torques guaranteed and which is due to a simple structure and quick assembly excels.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Der Klemmkörper ist somit nach Art eines Keiles an der Abflachung der Welle als auch an der geneigten Fläche des anderen Teiles flächig abgestützt und sichert eine spielfreie Drehmomentübertragung sowie aufgrund der hohen Klemmkräfte auch eine axiale Sicherung entgegen der Aufsteckrichtung. Die Klemmkräfte sind durch die Wahl der Vorspannkraft der Feder sowie durch die Neigung der geneigten Fläche vorbestimmbar. Selbstverständlich wird man die Neigung der geneigten Fläche in den Selbsthemmungsbereich legen, um ein Ver- schieben des Klemmkörpers entgegen der Vorspannkraft der Feder zu vermeiden. Beim Zusammenstecken der Kupplung weicht der Klemmkörper durch die entgegen der Federkraft wirkenden axialen Reibungskräfte zurück, wodurch eine schnelle, einfache Montage erzielt wird.According to the invention, this object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. The clamping body is thus in the manner of a wedge flat on the flattening of the shaft and on the inclined surface of the other part supported and ensures a backlash-free torque transmission as well as due to the high clamping forces, it is also axially secured against the direction of attachment. the Clamping forces are determined by the choice of the pretensioning force of the spring as well as by the inclination the inclined surface can be predetermined. Obviously one becomes the inclination of the place an inclined surface in the self-locking area to avoid push to avoid the clamping body against the pretensioning force of the spring. When plugging together the coupling gives way to the clamping body by acting against the spring force axial frictional forces back, whereby a quick, easy assembly is achieved.

in Weiterbildung der Erfindung kann die Kupplung entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 2 ausgebildet sein, wodurch aufgrund der zusätzlichen Keilwirkung der Führungsflächen eine besonders hohe Drehmomentübertragung und ein hohes Widerstandsmoment gegen Axialverschiebungen erzielt wird. Auf den die spielfreie Verbindung herstellenden Klemmkörper wirkt somit nur noch eine Teilkomponente der auftretenden axialen und radialen Kräfte.In a further development of the invention, the clutch can according to the Features of claim 2 be formed, whereby due to the additional Wedge effect of the guide surfaces a particularly high torque transmission and a high section modulus against axial displacements is achieved. On the backlash-free Connection producing the clamping body thus only acts as a subcomponent of the occurring axial and radial forces.

Weiter zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Patentansprüchen 3 bis 5- aufgeführt, welche eine einfach herstellbare und montierbare Kupplung kennzeichnen.Further expedient refinements of the invention are set out in the claims 3 to 5-, which characterize a coupling that is easy to manufacture and assemble.

Eine Kupplung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 6 ist insbesondere für eine Serienfertigung in größeren Stückzahlen vorteilhaft; das Rohrstück kann kostengünstig im Fließpreßverfahren hergestellt werden.A coupling according to the features of claim 6 is in particular advantageous for series production in larger numbers; the pipe section can can be produced inexpensively in the extrusion process.

Durch die Merkmale der Patentansprüche 7 oder 8 wird eine zusätzliche Sicherung gegen ein axiales Lösen bzw. Auseinandergleiten der Kupplung beispielsweise bei unzulässig hohen Axialkräften erreicht.The features of claims 7 or 8 are an additional Securing against axial loosening or sliding apart of the coupling, for example reached with impermissibly high axial forces.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.Two embodiments of the invention are set out below with others Details explained in more detail.

Die schematische Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kupplung in einem Längsschnitt, Fig. 2 die Kupplung in einem Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Kupplung im Längsschnitt und Fig. 4 die Kupplung in einem Querschnitt gemäß Linie IV-IV der Fig. 3.The schematic drawing shows a coupling according to the invention in FIG. 1 in a longitudinal section, Fig. 2 the coupling in a cross section according to line II-II 1, 3 shows a further coupling according to the invention in longitudinal section and FIG. 4 shows the coupling in a cross section along line IV-IV in FIG. 3.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kupplung setzt sich aus einer Welle 2, einem durch ein Rohrstück 4 gebildetem Teil mit einer axialen Ausnehmung und einem keilförmigen Klemmkörper 6 zusammen.The coupling shown in Figures 1 and 2 consists of a Shaft 2, a part formed by a pipe section 4 with an axial recess and a wedge-shaped clamping body 6 together.

Die Welle 2 ist im Querschnitt polygonförmig ausgebildet, mit zwei keilförmig zueinander verlaufenden, achsparallelen Führungsflächen 8, 10 sowie einer achsparallelen Abflachung 12.The shaft 2 is polygonal in cross section, with two axially parallel guide surfaces 8, 10 and one that run in a wedge shape to one another axially parallel flattening 12.

Die axiale Ausnehmung im Rohrstück 4 ist ebenfalls durch zwei mit den Führungsflächen 8, 10 korrespondierende Führungsflächen 14, 16 versehen, während die der Abflachung 12 zugewandte Innenfläche 18 eine Neigung b( von 40 zur Abflachung 12 besitzt. Die Neigung der Innenfläche 18 ist derart, daß deren gedachte lSerlängerung die Wellenmittelachse in Auf steckrichtung (Pfeil) des Rohrstückes 4 auf die Welle 2 schneidet. Die Innenfläche 18 ist durch Einarbeiten eines Querschlitzes 20 in das Rohrstück 4 hergestellt.The axial recess in the pipe section 4 is also through two with the guide surfaces 8, 10 provided corresponding guide surfaces 14, 16, while the inner surface 18 facing the flattening 12 has an incline b (from 40 to the flattening 12 owns. The inclination of the inner surface 18 is such that its imaginary extension the shaft center axis in the insertion direction (arrow) of the pipe section 4 on the shaft 2 cuts. The inner surface 18 is made by machining a transverse slot 20 in the pipe section 4 produced.

Innerhalb des Querschlitzes 20 ist der Klemmkörper 6 in axialer Richtung verschieblich aufgenommen. Der Klemmkörper 6 ist mit einer zur Abflachung 12 parallelen Anlagefläche 22 und mit einer zur Innenfläche 18 parallelen Stützfläche 24 versehen. Die Enden des Klemmkörpers 6 überragen in radialer Richtung die Umfangswand des Rohrstückes 4 und werden von einer um das Rohrstück 4 angeordneten Schraubenfeder 26 in Aufsteckrichtung vorgespannt. Die Schraubenfeder 26 ist am Rohrstück 4 über eine Scheibe 28 und einen Federring 30 abgestützt.Within the transverse slot 20, the clamping body 6 is in the axial direction direction added displaceably. The clamping body 6 is parallel to the flat 12 with a Contact surface 22 and provided with a support surface 24 parallel to the inner surface 18. The ends of the clamping body 6 protrude beyond the circumferential wall of the in the radial direction Pipe section 4 and are of a coil spring arranged around the pipe section 4 26 biased in the slip-on direction. The coil spring 26 is on the pipe section 4 over a washer 28 and a spring ring 30 are supported.

Am Klemmkörper 6 sind an den Enden zwei in axialer Richtung abragende Lappen 32 angeformt, die die am Klemmkörper 6 anliegende Windung der Schraubenfeder 26 überragen, wodurch ein Herausrutschen des Klemmkörpers 6 aus dem Querschlitz 20 vermieden ist.On the clamping body 6 are two protruding in the axial direction at the ends Flaps 32 are integrally formed, the winding of the helical spring resting against the clamping body 6 26 protrude, as a result of which the clamping body 6 slips out of the transverse slot 20 is avoided.

An dem im Rohrstück 4 aufgenommenen Ende der Welle 2 ist im Bereich der Abflachung 12 eine radial vorstehende Nase 34 gebildet, deren Uberstand geringer als die maximal mögliche, radiale Rückstellung des Klemmkörpers 6 ist. Sowohl die Nase 34 als auch der Klemmkörper 6 sind mit einer Anfasung (siehe Fig. 1) versehen, welche das Aufstecken des Rohrstückes 4 auf die Welle 2 erleichtern.At the end of the shaft 2 received in the pipe section 4 is in the area the flattening 12 has a radially protruding nose 34, the protrusion of which is less than the maximum possible radial return of the clamping body 6. Both the The nose 34 as well as the clamping body 6 are provided with a chamfer (see Fig. 1), which make it easier to plug the pipe section 4 onto the shaft 2.

Die Welle 2 kann beispielsweise die Ritzelwelle eines Lenkgetriebes in einem Kraftfahrzeug sein, während das Rohrstück 4 mit einer mit dem Lenkgetriebe zu verbindenden Lenksäule 36 verschweißt ist.The shaft 2 can, for example, be the pinion shaft of a steering gear be in a motor vehicle, while the pipe section 4 with a steering gear to be connected steering column 36 is welded.

Bei der Montage der Kupplung wird das Rohr stück 4 mit der Abflachung 12 der Welle 2 in fluchtende Übereinstimmung gebracht und dann durch eine axiale, in Richtung des Pfeiles wirkende Kraft auf die Welle 2 aufgesteckt. Dabei federt der Klemmkörper 6 entgegen der Aufsteckrichtung zurück, bis die Anlagefläche 22 über die Nase 34 gleitet. Dann wird der Klemmkörper 6 durch die Kraft der Schraubenfeder 26 an der Abflachung 12 der Welle 2 und an der geneigten Innenfläche 18 des Rohrstückes 4 spielfrei angepreßt. Die dabei auftretenden Klemmkräfte ermöglichen zwar ein weiteres Aufstecken, verhindern jedoch durch die sich addierenden Reibungskräfte ein Abziehen in umgekehrter Richtung. Auch bei hohen Drehmomentübertragungen der Kupplung ist deren Spielfreiheit gewährleistet, weil einerseits mit einer Neigung von 4" der Klemmkörper 6 voll im Bereich der Selbsthemmung liegt und deshalb durch innere Kräfte nicht zurückweicht und andererseits durch die polygonförmige Ausbildung von Welle 2 und Rohrstück 4 nur eine Teilkomponente der Drehkräfte auf den Klemmkörper 6 wirkt.When assembling the coupling, the pipe is piece 4 with the flat 12 of the shaft 2 brought into alignment and then by an axial, force acting in the direction of the arrow is attached to the shaft 2. It bounces the clamping body 6 back against the direction of attachment until the contact surface 22 slides over the nose 34. Then the clamp body 6 is by the force the Coil spring 26 on the flat 12 of the shaft 2 and on the inclined inner surface 18 of the pipe section 4 is pressed against play. Allow the occurring clamping forces It is true that they can be plugged in again, but prevent the additive frictional forces pulling in the opposite direction. Even with high torque transmissions the Coupling is guaranteed backlash, because on the one hand with an inclination of 4 "the clamping body 6 is fully in the self-locking area and therefore through internal forces do not recede and on the other hand due to the polygonal design from shaft 2 and pipe section 4 only a partial component of the rotational forces on the clamping body 6 works.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Kupplung besteht im wesentlichen aus den gleichen Teilen wie die anhand der Figuren 1 und 2 beschriebene Kupplung, so daß hier nur noch die in der Ausführung und Funktion abweichenden Merkmale erläutert werden.The coupling shown in Figures 3 and 4 consists essentially from the same parts as the coupling described with reference to Figures 1 and 2, so that here only the features that differ in design and function are explained will.

Die Welle 2' ist ebenfalls polygonförmig bearbeitet und mit der Abflachung 12 versehen. Das auf die Welle 2' aufsteckbare Rohrstück 40 weist ebenfalls eine axiale Ausnehmung mit den achsparallelen Führungsflächen 14, 16 sowie eine mit geringem Abstand zur Abflachung 12 verlaufende, aisparallele Innenfläche 42 auf.The shaft 2 'is also machined polygonally and with the flat 12 provided. The pipe section 40 which can be slipped onto the shaft 2 'also has a axial recess with the axially parallel guide surfaces 14, 16 and one with a small Ais-parallel inner surface 42 running at a distance from the flattening 12.

Die axiale Ausnehmung ist jedoch zur Umfangswand des Rohrstükkes 40 bzw. zu dessen rotationssymmetrischen Außenumfang um 40 geneigt eingearbeitet.However, the axial recess is towards the circumferential wall of the pipe section 40 or incorporated at an angle of 40 to its rotationally symmetrical outer circumference.

In das Rohrstück 40 ist im Bereich der Innenfläche 42 ein Längsschlitz 44 vorgesehen, in welchem ein Klemmkörper 46 axial verschiebbar geführt ist. Der Klemmkörper 46 weist eine zur Abflachung 12 parallele Anlagefläche 48 auf und ist an einer Hülse 50 mittels einer Stiftschraube 52 befestigt.A longitudinal slot is made in the pipe section 40 in the area of the inner surface 42 44 is provided, in which a clamping body 46 is guided axially displaceably. Of the Clamping body 46 has a contact surface 48 parallel to the flattening 12 and is attached to a sleeve 50 by means of a stud screw 52.

Die Hülse 50 ist auf der zur Abflachung 12 um 40 geneigten Mantelfläche 54 des Außenumfanges des Rohrstückes 40 geführt und wird von der Schraubenfeder 26 in Aufsteckrichtung (Pfeil) vorgespannt.The sleeve 50 is on the lateral surface which is inclined by 40 to the flattening 12 54 the outer circumference of the pipe section 40 and is guided by the helical spring 26 Pre-tensioned in the attachment direction (arrow).

Diametral gegenüber der Abflachung 12 ist in die Welle 2' eine Vertiefung 56 eingefräst, in welche ein axial verschiebbarer Stift 58 einragt. Der Stift 58 ist in einer Bohrung 60 in der Umfangswand des Rohrstutzens 40 geführt und wird mittels einer Feder 62 gegen die Welle 2' gedrückt. Da sich der Stift 58 mit einem Kopf an einer Ringschulter in der abgestuften Bohrung 60 abstützen kann, wird vermieden, daß dieser bei abgezogenem Rohrstück 40 nach innen in die axiale Ausnehmung fallen kann.Diametrically opposite the flat 12 is a recess in the shaft 2 ' 56 milled into which an axially displaceable pin 58 protrudes. The pin 58 is guided in a bore 60 in the peripheral wall of the pipe socket 40 and is pressed against the shaft 2 'by means of a spring 62. Since the pin 58 with a Head on an annular shoulder in the stepped bore 60 is avoided, that these fall inwards into the axial recess when the pipe section 40 is withdrawn can.

Die Feder 62 stützt sich andererseits an der Hülse 50 ab.On the other hand, the spring 62 is supported on the sleeve 50.

Die Montage und Funktion der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Kupplung ist gleich der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kupplung. Zusätzlich ist durch den Stift 58 und die Vertiefung 56 eine Sicherung geschaffen, die ggf. einem axialen Verschieben des Rohrstückes 40 zur Welle 2' zumindest in einem größeren, unzulässigem MaBe entgegenwirkt.The assembly and function of the coupling shown in FIGS. 3 and 4 is the same as the coupling shown in FIGS. In addition, is through the pin 58 and the recess 56 created a fuse, possibly an axial Moving the pipe section 40 to the shaft 2 'at least in a larger, impermissible Measures counteracts.

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Claims

Claims 11i1 coupling for connecting a shaft with a part with an axial recess, the shaft having an axially parallel flat has on which a clamping body held in the recess is supported, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the clamping body (6; 46) with a for flattening parallel contact surface (22; 48) is designed that the clamping body on a surface inclined to the flattening (inner surface 18; lateral surface 54) of the axial recess having part (pipe section 4; 40) in the attachment direction (arrow) is movably supported and that the clamping body by means of a spring (helical spring 26) is pretensioned in the attachment direction.

2. Coupling according to claim 1, d a du r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the shaft (2; 2 ') and the axial recess are polygonal in cross section each with two wedge-shaped, adjacent guide surfaces (8, 10 or 14, 16) are formed.

3. Coupling according to claims 1 and 2, d a d u r c h g e k e n It should be noted that the inclined surface (inner surface 18) is within the axial Recess is formed on which the clamping body (6) with an inclined to Surface parallel support surface (24) is supported.

4. Coupling according to claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the part with the axial recess through a piece of pipe (4) is designed and that the Clamping body (6) within a transverse slot (20) is guided axially displaceably in the peripheral wall of the pipe section (4).

5. Coupling according to claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the clamping body (6) on both sides over the circumferential wall of the pipe section (4) protrudes and by means of a helical spring arranged around the pipe section (4) (26) is biased.

6. Coupling according to claims 1 and 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the part with the axial recess is a pipe section (40), that the axial recess is incorporated inclined to the peripheral wall of the pipe section (40) is that the clamping body (46) is axially displaceable in a longitudinal slot of the pipe section (40) guided and displaceable with one on the lateral surface (54) of the pipe section (40) guided sleeve (50) is connected.

7. Coupling according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that at the end of the shaft (3) in the area of the flat (12) a radially protruding Nose (34) is formed whose overhang is less than the maximum possible radial return of the clamping body (6).

8. Coupling according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that in the peripheral wall of the pipe section (40) a radially movable, resilient biased pin (58) is used, which in a corresponding recess (56) of the shaft (2 ') engages.