DE19717502C1 - Biegsame Welle mit Mehrkant-Kupplungsstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Welle der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Biegsame Wellen müssen an ihrem antrieb- oder abtriebseitigen Ende gekuppelt werden. Es kann dabei eine feste, z. B. verschraubte oder geklemmte Kupplung vorgesehen sein. In der überwiegenden Zahl der Anwendungen ist jedoch eine steckbare Mehrkantkupplung, üblicherweise eine Vierkantkupplung vorgesehen, deren wellenseitiges Kupplungsstück den Endteil der Welle bildet und als Mehr­ kant, üblicherweise Vierkant, ausgebildet ist.

Dieser Mehrkant wird zur Herstellung der Kupplungsverbindung in einen Innen­ mehrkant des antrieb- oder abtriebseitig angeschlossenen Gerätes gesteckt. Dabei ist zumeist eine leichte Steckbarkeit erwünscht, so daß der wellenseitige Außen­ mehrkant ein gewisses Untermaß gegenüber seinem Gegenstück, dem Mehrkant, aufweisen muß. Im Betrieb kommt es dann bei Lastwechseln und Drehschwin­ gungen zu Klappergeräuschen, die beim häufigsten Anwendungsfall in Personen­ kraftfahrzeugen unbedingt zu vermeiden sind.

Bei gattungsgemäßen Wellen ist es daher bekannt, den Mehrkant mit einer elasti­ schen Beschichtung zu versehen. Es sind dazu durch Tauchen aufgebrachte ela­ stische Kunststoffbeschichtungen bekannt. Eine solche Welle ist aus DE 87 11 633 U1 bekannt, bei der die gesamte Welle einschließlich des Mehrkant elastisch beschichtet ist.

Bei diesen bekannten Beschichtungen besteht jedoch der Nachteil, daß in Anpas­ sung an das Spiel zwischen Außenmehrkant und Innenmehrkant die Beschich­ tungsdicke sehr genau gewählt werden muß. Schon bei kleinen Abweichungen in dem Spiel zwischen Außenmehrkant und Innenmehrkant oder bei der Beschich­ tungsdicke können Geräusche auftreten oder sitzt die Kupplung zu "stramm", so daß das Einstecken erschwert oder unmöglich gemacht wird.

Wenn in üblicher Weise der Innenmehrkant, in den der Mehrkant der Welle ein­ zustecken ist, über seine axiale Länge konstanten Innenquerschnitt hat, so ergibt sich das Problem, daß bei Untermaß des eingesteckten Mehrkants die Dicke der Beschichtung sehr genau eingestellt werden muß, damit kein zu großes Spiel be­ steht. Andererseits muß aber die Beschichtung noch einigermaßen leicht in den Innenmehrkant einschiebbar sein. Sind die Toleranzen zu eng bzw. ist die Be­ schichtung aufgrund von Fertigungsabweichungen zu dick, so ergeben sich zu hohe Einsteckkräfte, die über die Einstecklänge sogar noch anwachsen würden. Die Beschichtung müßte beim Einschieben komprimiert oder abgeschabt werden.

Aus US 1,421,623 ist eine Welle mit einem Mehrkant bekannt, der mit einer Umhüllung aus schmiedbarem Material ausgebildet ist.

Aus DE-PS 62 27 65 ist eine Welle mit einem starren Endstück bekannt, an dem ein in Achsrichtung nach beiden Seiten verjüngter Mehrkant sitzt, der auch bei Abwinklung Kupplungseingriff erlaubt.

Aus DE 40 11 545 A1 ist eine flexible Mehrkantwelle bekannt, die zur Schwin­ gungsverhinderung als Hohlprofil ausgebildet und mit elastischer Beschichtung versehen ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Welle der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei sicherer Vermeidung von Geräuschen auch bei größeren Fertigungstoleranzen ein stets sicheres und leichtes Einstecken der Kupplung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge­ löst.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist der Mehrkant von seinem freien En­ de zur Welle hin verjüngt ausgebildet. Wird er in einen Innenmehrkant zur Kupplungsverbindung eingesteckt, wobei der Innenmehrkant in üblicher Ausbil­ dung über seine Länge konstante Innenmaße aufweist, so ergibt sich zwischen dem wellenseitigen Außenmehrkant und dem aufnahmeseitigen Innenmehrkant am freien Ende des Außenmehrkantes ein geringeres Spiel und an dessen wellen­ seitigem Ende ein größeres Spiel. Die Beschichtung wird nur am freien Ende des Mehrkants beim Einstecken komprimiert, also nur über einen gewissen Längen­ bereich, der vom Konusmaß und der Dicke der Beschichtung abhängt. Es muß bei sehr enger Toleranz nicht, wie nach dem Stand der Technik, die beim Ein­ stecken störende Beschichtung über die gesamte Einstecklänge komprimiert bzw. abgeschabt werden. Dadurch wird das Einstecken wesentlich erleichtert und es sind größere Herstellungstoleranzen möglich. Klapperfreiheit wird jedoch über die gesamte Länge des Mehrkants gewährleistet, da dieser auch an seinem wel­ lenseitigen Ende beschichtet ist. Bei Achsverkippung des Mehrkantes wird daher auch an seinem wellenseitigen Ende Berührung mit dem aufnehmenden Innen­ mehrkant durch die Beschichtung gedämpft.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die beiden berührungsempfindlichen Bereiche, nämlich der vordere Endbereich des Mehrkants und der hintere Endbereich des Mehrkants durch die Beschichtung gegen Klapperberührung geschützt sind. Im mittleren Bereich der Länge des Mehrkants kommen ohnehin Berührungen nicht vor. Da der mit einem umlaufenden Streifen beschichtete Bereich am freien Ende des Mehrkants nur als schmaler Streifen über eine geringe Länge des Mehrkants aus­ gebildet ist, ist dort die bei engen Toleranzen und dicker Beschichtung sich erge­ bende Einsteckkraft durch die Streifenbreite definiert begrenzt.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Wird die ohnehin erforderliche Beschichtung im Bereich des freien Endes des Mehrkants vollstän­ dig um das freie Ende herum ausgeführt, so kann die Beschichtung dem freien Ende zusätzliche Festigkeit geben, insbesondere gegen das Aufspringen der ein­ zelnen Drähte, aus denen üblicherweise eine biegsame Welle gewickelt ist und die bei üblicher Ausbildung des Mehrkants durch Verpressen der Welle zwar normalerweise gut miteinander verpreßt sind, bei Belastungen unter Umständen aber aufspringen können.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Vierkantkupplungsverbindung einer bieg­ samen Welle mit wellenseitigem Vierkant und zur Kupplung die­ nendem Innenvierkant und

Fig. 2 den wellenseitigen Vierkant gemäß Fig. 1 mit Beschichtung in einer Ausführungsvariante.

Fig. 1 zeigt eine biegsame Welle 1, die an ihrem Ende zu einem Vierkant 2 ver­ preßt ist. Zur Herstellung einer Kupplungsverbindung wird der Vierkant 2, wie dargestellt, in einen Innenvierkant 3 gesteckt. Um ein leichtes Einstecken zu er­ möglichen, weist, wie dargestellt, der Vierkant 2 ein gewisses Untermaß gegen­ über dem Innenvierkant 3 auf.

Der Vierkant 2 ist über den wesentlichen Teil seiner Länge mit einer umlaufen­ den Beschichtung 4 versehen, die aus elastischem Material besteht, z. B. einem volumenelastischen durch Tauchen, Aufsprühen oder Aufschmelzen aufbringba­ ren Kunststoffmaterial.

Der Innenvierkant 3 ist in üblicher Weise mit über seine axiale Länge konstantem Innenquerschnitt ausgebildet.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Vierkant 2 über seine Länge konisch ausgebildet, und zwar derart, daß er an seinem freien Ende dicker ist als an seinem an die Welle 1 anschließenden Ende. Wie Fig. 1 zeigt, wird dabei auch bei erheblichem Übermaß der Beschichtung 4 diese nur über den Teil T ihrer Länge komprimiert bzw. abgeschabt. Die resultierenden Einsteckkräfte sind also begrenzt.

In der Fig. 1 ist der Konuswinkel zur zeichnerischen Verdeutlichung stark über­ trieben dargestellt. In einem praktischen Ausführungsbeispiel hat die Welle 1 einen Außendurchmesser von 3,70 mm. Der Vierkant 2 hat einen Übereckdurch­ messer in derselben Höhe, bei einer Dicke zwischen den Flächen von 3,00 mm an seinem Ende zur Welle 1 hin und einer Dicke von 3,15 mm an seinem freien En­ de, bei einer Gesamtlänge des Vierkants 2 von 15 mm. Die Dicke der Beschich­ tung 4 kann dabei etwa 1 oder 2 Zehntel mm betragen. Das Innenmaß des Innen­ vierkants 3 von Fläche zu Fläche kann dabei im Bereich der Dicke des freien En­ des des Vierkants 2 liegen mit einem Übermaß im Bereich von etwa 1 Zehntel mm.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Welle 1 und der Vierkant 2 mit der Ausführungsform der Fig. 1 übereinstimmen. Die Beschichtung ist jedoch anders ausgeführt, und zwar in Form zweier Streifen 4' und 4'' im Bereich des wellenseitigen Endes des Vierkants 2 und im Bereich seines freien Endes. Die Streifen 4' und 4'' lassen zwischen sich einen größeren Teil der axialen Länge des Vierkants 2 frei.

Wird der in Fig. 2 dargestellte Vierkant in den Innenvierkant gemäß Fig. 2 einge­ steckt, so erkennt man, daß die beim Einstecken kritische starke Reibung im we­ sentlichen nur durch den Beschichtungsstreifen 4'' bewirkt wird, der in seiner Streifenbreite etwa auf den in Fig. 1 dargestellten Längenbereich T begrenzt ist. Bei Verkippung der Welle gegenüber dem Innenvierkant 3 ergibt sich aber auch am wellenseitigen Ende des Vierkants 2, also im Bereich des Beschichtungsstrei­ fens 4', eine klapperfreie Lagerung.

Die biegsame Welle 1 besteht üblicherweise aus mehreren schraubenförmig ge­ wickelten Drahtlagen. Der Vierkant 2 wird üblicherweise aus dem Material der Welle 1 durch Vierkantverpressung hergestellt. Dabei werden die einzelnen Drähte eng verpreßt bzw. kalt verschweißt. An der freien Stirnfläche des Vier­ kants 2 liegen verpreßte Drahtenden.

Um das Aufspringen der Drahtenden am freien Ende des Vierkants 2 zu vermei­ den kann, wie in Fig. 2 dargestellt, der Beschichtungsstreifen 4'' um das freie Ende des Vierkants 2 vollständig herumlaufend ausgebildet sein, wie in Fig. 2 mit der gestrichelten Linie 5 dargestellt. Durch die Beschichtung werden die ge­ gebenenfalls aufspringenden Drahtenden zusammengehalten. Eine entsprechende Ausbildung kann auch bei der Ausführungsform der Fig. 1 vorgesehen sein, bei der die Beschichtung 4 um das freie Ende des Vierkants 2 herum verlaufend aus­ gebildet sein kann.

Claims (3)

1. Biegsame Welle (1) mit als Kupplungsstück dienendem, ein Endteil der Welle (1) ausbildendem, mit elastischer Beschichtung (4, 4', 4'') versehe­ nem Mehrkant (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrkant (2) ko­ nisch, mit zu seinem freien Ende hin anwachsender Dicke ausgebildet ist.

2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf zwei umlaufenden Streifen (4', 4'') im Bereich des wellenseitigen und des freien Endes des Mehrkants (2) vorgesehen ist.

3. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Mehrkants (2) vollständig beschichtet ist.