DE3822640C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solches Antriebsaggregat ist aus DE-A-34 17 227 bekannt.

Aus DE-A-21 49 091 ist es ferner bereits bekannt, die Gelenkwelle eines Fahrzeuges mit einer Rohrhülse zu versehen und so auszugestalten, daß sie bei einem Fahrzeugcrash Stoß- in Verformungsenergie umwandeln kann. Diese Hülse stellt jedoch insbesondere keine starre Rohrverbindung zwischen einer Motor-Getriebe-Einheit und einem davon entfernt liegenden Achsgetriebe dar. Jene bekannte Hülse soll im Crash-Falle wellrohrförmig zusammenschiebbar sein. Das in Verformungsenergie umwandelbare Maß an Stoßenergie ist bei einer solchen Ausführungsart relativ gering, da ein Wellrohr sich axial unter relativ geringer Kraft zusammenschieben läßt. Auch, wenn dort ein zunächst noch nicht gewelltes Rohr verwendet wird, bei dem jedoch für die Erzeugung eines Rollbalges vorgesehene Stellen angeformt sind, ist noch immer nur eine im Vergleich zu der Erfindung relativ geringe Verformungsenergie erzielbar.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, die Verbindung zwischen der Motor-Getriebe-Einheit einerseits und dem Achsgetriebe derart auszubilden, daß diese bei einem Fahrzeugcrash in der Lage ist, Crash-Energie durch eine gezielt eingestellte axiale Nachgiebigkeit in möglichst hohem Maße in Verformungsenergie umzuwandeln und damit zu absorbieren.

Eine Lösung für dieses Problem bietet eine nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildete gattungsgemäße Verbindung.

Hierdurch ist es möglich, bei einem Fahrzeugcrash die auf den Fahrgastinnenraum einwirkende Stoßenergie erheblich zu vermindern. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht dabei darin, daß das Verbindungsrohr auf die anzubindenden Teile verdrehfest aufgesteckt oder in diese hineingesteckt wird und daß ferner axial für eine Verschiebung in dieser Richtung plastisch verformbare Materialabschnitte vorgesehen werden und zwar derart, daß ein axiales Verschieben nur in Richtung auf eine Verkleinerung des Abstandes zwischen Motor-Getriebe-Einheit und Achsgetriebe möglich ist.

Konkrete Ausführungsformen für die erfindungsgemäß plastisch verformbaren Bereiche in den Anbindungszonen enthalten die Unteransprüche 2 bis 4.

Die angestrebte plastische Verformung stellt sich in den Bereichen des Verbindungsrohres besonders dann recht vorteilhaft ein, wenn dieses gemäß dem Anspruch 5 ein Stahlrohr ist, das insbesondere aus gezogenem Material besteht.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6 werden die plastischen Verformungszonen zusätzlich noch in die Antriebswelle integriert. Eine gute axiale Führung der ineinander zu schiebenden Teile wird bei einem Crash-Fall durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 7 gewährleistet.

Um die erfindungsgemäße Verformung des starren Verbindungsbe­ reiches erzielen zu können, ist es selbstverständlich bei allen Ausführungsformen erforderlich, daß auch die innerhalb des starren Verbindungsrohres liegende Antriebswelle axial kürzbar ist.

Verschiedene vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine starre Verbindung zwischen der Motor-Getriebe-Einheit und dem Achsgetriebe eines Antriebsaggregates,

Fig. 2a einen Schnitt durch den Endbereich eines Ver­ bindungsrohres,

Fig. 2b einen Ausschnitt aus einer Ansicht auf das Rohrende nach Fig. 2a,

Fig. 3a einen Schnitt durch den Endbereich einer alternativen Ausführungsform des Verbindungs­ rohres nach Fig. 2a,

Fig. 3b einen Ausschnitt aus einer Ansicht auf das Rohrende nach Fig. 3a,

Fig. 4a einen Schnitt durch den Endbereich einer weiteren Ausführungsvariante des Verbindungs­ rohres,

Fig. 4b einen Ausschnitt aus einer Ansicht auf das Rohrende nach Fig. 4a,

Fig. 4c, d Ausschnitte aus je einer Ansicht gemäß Fig. 4b in bezug auf alternative Verzahnungsprofile,

Fig. 5 einen Ausschnitt nach Linie V in Fig. 1 für eine alternative Ausgestaltung des dortigen Verbindungsbereiches,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine alternative Ausbildung einer starren Verbindung gemäß Fig. 1, bei der das Verbindungsrohr in sich geteilt und an der Teilungsstelle in sich axial verkürzbar ist.

Von dem Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges ist mit der Motor-Getriebe-Einheit 1 starr verbunden ein Achsgetriebe 2 (Fig. 1). Das Kernstück der starren Verbindung ist ein Verbin­ dungsrohr 3, das über Flansche 4 und 5 mit der Motor- Getriebe-Einheit 1 und dem Achsgetriebe 2 fest verbunden ist. Das Verbindungsrohr 3 ist ein gezogenes Stahlrohr. Die Flansche 4 und 5 können Aluminium-Druckgußteile sein.

In dem Flansch 4 und 5 ist das Verbindungsrohr 3 verdreh­ fest, jedoch unter Kraft axial verschiebbar eingesetzt. Die Ausbildung der Verbindungsbereiche ist in den Fig. 2-4 dargestellt.

In dem Verbindungsbereich ist das Verbindungs-Rohr 3 jeweils über den Umfang mit einem gezahnten Mantelprofil versehen. Die Flansche 4 und 5 enthalten jeweils ein ent­ sprechend formschlüssig abschließendes Gegenprofil, wobei das Verzahnungsprofil in den Flanschen axial jeweils offen auslaufen kann, jedoch nicht unbedingt muß. Erforderlich ist lediglich, daß das Verbindungsrohr 3 mit seinem gezahnten Profilende in den entsprechenden Aufnahmeflansch einschiebbar ist.

Bei der Ausführungsform des Verbindungsbereiches des Ver­ bindungsrohres 3 nach Fig. 2a sind Zahnrippen 6 nach radial außen über den nicht gezahnten Bereich des Rohres hinaus­ gehend angeformt. In diesem Fall wird dieses Rohr mit einer Preßpassung in den betreffenden Aufnahme-Flansch 4, 5 einge­ fügt. Bei einem Aufprall des Fahrzeuges kann sich das Ver­ bindungsrohr in den betreffenden Aufnahme-Flansch 4, 5 hinein verschieben. Durch die Preßpassung, mit der das Rohr in den betreffenden Flansch eingesetzt ist, wird durch den Einstauchvorgang bei einem Aufprall Verformungsenergie ab­ sorbiert.

Soll ein höheres Maß an Verformungsenergie absorbiert werden, so können Verzahnungsformen an dem Verbindungsrohr nach den Fig. 3a und 4 gewählt werden. Bei der Ausführung nach Fig. 3a ist am Übergang zu dem unverzahnten Rohrbereich eine über den äußeren Zenit der einzelnen Zahnrippen hinausgehende Erhöhung 7 angeformt. Bei in einem Flansch 4, 5 montierten Verbindungsrohr 3 ragen diese Erhöhungen 7 aus dem Flansch heraus, wobei sie axial direkt an das Flanschende angrenzen. Bei einem Fahrzeugaufprall müssen zu einem Einschieben des Verbindungsrohres 3 in den betreffen­ den Flansch die Erhebungen 7 verformt werden, wodurch ein entsprechendes Maß an Aufprallenergie absorbiert werden kann.

Die Ausführungsform der Verbindungsrohr-Verzahnung nach Fig. 4a ist ebenfalls dazu geeignet, im Falle eines Fahr­ zeugaufpralles Aufprallenergie durch eigene Verformung zu absorbieren. Bei jener Ausführung sind die Zahnrippen von der unverzahnten Mantelfläche des Verbindungsrohres aus gesehen nach radial innen eingeformt. Dabei können die äußeren Zenite der Zahnrippen entsprechend Fig. 4b auf der Mantelfläche des ungezahnten Verbindungsrohres liegen. Es ist aber auch möglich, die äußeren Zenite der Zahnrippen 6 - wie in den Fig. 4c, d gezeigt - radial innerhalb der Mantelfläche des unverzahnten Verbindungsrohres 3 enden zu lassen. In diesen Fällen entsteht ein Ringabsatz 8 zwischen dem verzahnten und unverzahnten Bereich des Verbindungs­ rohres 3. Der Ringabsatz 8 hat ebenso wie die Erhebungen 7 die Aufgabe, bei einem Aufprall des Fahrzeuges beim Ein­ schieben des Verbindungsrohres in den jeweiligen Aufnahme­ flansch die dafür erforderliche Verformungsenergie zu erhö­ hen.

Außerdem eignet sich die Ausführungsform der Verzahnung nach Fig. 4b dazu, das Verbindungsrohr zusätzlich zu seinem verzahnten Bereich auch noch mit einem zylindrischen Man­ telbereich in den betreffenden Aufnahmeflansch 4, 5 einzu­ bringen. Durch den zylindrischen Mantelbereich läßt sich eine besonders gute Abstützung des Verbindungsrohres in dem jeweiligen Flansch gegen auf die starre Verbindung wirken­ de Biegemomente erreichen. Eine solche Art der Verbindung, bei der das Verbindungsrohr 3 sowohl mit einem gezahnten als auch mit einem zylindrischen Mantelbereich in einem Flansch gelagert ist, zeigt der in Fig. 5 dargestellte Ver­ bindungsbereichsausschnitt.

Die das Achsgetriebe 2 mit dem Getriebe der Motor-Getriebe- Einheit verbindende Antriebswelle 9 ist ebenfalls ein gezo­ genes Stahlrohr. Die Anbindung an die jeweiligen Antriebs­ aggregateteile erfolgt über keilverzahnte Schiebesitze. Die Keilverzahnung sichert einerseits eine verdrehsteife Ver­ bindung und gestattet andererseits im Falle eines Fahrzeug­ aufpralles die für eine Verkürzung der starren Verbindung zwischen Motor-Getriebe-Einheit 1 und Achsgetriebe 2 erfor­ derliche Axialverschiebung der Antriebswelle gegenüber den angrenzenden Antriebsaggregateteilen.

Die Antriebswelle 9 kann über ein Wälzlager 10 in dem Ver­ bindungsrohr 3 gelagert sein. Zur akustischen und schwin­ gungsmäßigen Abkopplung zwischen Antriebswelle 9 und Ver­ bindungsrohr 3 ist zwischen dem Wälzlager 10 und dem Auf­ nahmebereich des Verbindungsrohres 3 eine elastische Ring­ einlage 11 vorgesehen. Die Anlagebereiche für das Wälzla­ ger 10 in dem Verbindungsrohr 3 einerseits und an der An­ triebswelle 9 andererseits, die jeweils als gezogene Stahl­ rohe ausgebildet sind, können als Absätze angeformt sein. Hierdurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Her­ stellbarkeit.

Sind an den Verbindungsstellen des Verbindungsrohres 3 mit den Flanschen 4, 5 hohe Biegekräfte zu übertragen, und soll keine Lösung mit einer Ausführung nach Fig. 4b gewählt werden, bei der das Rohr neben der Verzahnung zusätzlich noch mit einem zylindrischen Bereich in den Flansch einge­ paßt ist, so kann die Verzahnung über die axiale Länge des Flanschaufnahmebereiches in einem axial mittleren Bereich unterbrochen sein. Auf diese Weise entstehen bei dem Ein­ fügen des Verbindungsrohres in einen Flansch 4, 5 bei der Montage nicht zu große axiale Fügekräfte.

Die Anbindung der Antriebswelle 9 an die jeweiligen An­ triebsaggregateteile kann in ähnlicher Weise erfolgen wie die Anbindung des Verbindungsrohres 3 an die Flansche 4, 5, wodurch auch die Anbindungsstellen der Antriebswelle zur Aufnahme von Verformungsenergie im Falle eines Fahrzeug­ aufpralles beitragen können.

Bei einer Verkürzung der starren Verbindung zwischen Motor- Getriebe-Einheit 1 und Achsgetriebe 2 kann auch dadurch Verformungsenergie absorbiert werden, daß das Verbindungs­ rohr 3 axial geteilt und dort über eine gezahnte Verbindung miteinander verbunden ist. Bei dieser in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform sind die beiden Einzelstücke 12, 13 des Ver­ bindungsrohres so ineinander verzahnt gehalten, wie es bei der Verbindung des Verbindungsrohres 3 mit den Flanschen 4, 5 weiter oben eingehend beschrieben ist.

In einer von einer Manschette 14 abgedeckten Ringfuge 15 kann ein Druckschmiermittel (z. B. Zinksulfitpaste) vorge­ sehen sein, um bei einem Ineinanderstauchen der Rohr-Ein­ zelstücke 13, 14 einen definierten Reibwert einstellen zu können.

In der gleichen Weise, in der das Verbindungsrohr 3 geteilt und miteinander verbunden ist, kann auch die Antriebswelle 9 geteilt und miteinander verbunden werden.

Claims (7)

1. Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges mit einer Motor- Getriebe-Einheit und einem über ein starres Verbindungsrohr verdrehfest, jedoch axial verschieblich, mit der Motor-Getriebe-Einheit verbundenen Achsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem der Verbindungsbereiche des quer zu seiner Längsrichtung ein- oder mehrteiligen Verbindungsrohres (3) mit der Motor-Getriebe-Einheit (1) und dem Achsgetriebe (2) eine Verbindung vorgesehen ist, bei der das Verbindungsrohr (3) oder eines seiner Einzelteile (12, 13) im Verbindungsbereich mit einer Unrundmantelfläche versehen ist und mit dieser in oder auf einen in Umfangsrichtung formschlüssig angepaßten Aufnahmebereich der Motor-Getriebe-Einheit (1), des Achsgetriebes (2) oder der Einzelteile (12, 13) des Verbindungsrohres (3) axial ein- oder übergreift, wobei die umfangsmäßig formschlüssig ineinanderliegenden Verbindungsbereiche axial an einem ein mit geringer Kraft weiteres Ineinanderschieben verhindernden Anschlag anliegen und daß die miteinander verbundenen Teile des Antriebsaggregats (1, 2, 3; 12, 13) durch bei einem Fahrzeugaufprall frei werdende Stoßenergie unter plastischer Verformung ihrer übereinandergreifenden Verbindungsbereiche über den jeweiligen Anschlag hinaus ineinander einschiebbar sind.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche des Verbindungsrohres (3) für eine keilverzahnungsartige Verbindung ausgebildet sind, wobei an dem Verbindungsrohr (3) beschränkt auf diese Verbindungsbereiche Zahnrippen (6) nach radial außen über den Außenumfang des sich axial anschließenden ungezahnten Bereiches des Verbindungsrohres (3) hinaus angeformt sind, über die das zu verbindende Teil des Antriebsaggregats (1, 2, 3; 12, 13) mit einem formschlüssigen Gegenbereich überschiebbar ist, und daß zwischen diesen Zahnrippen (6) und dem sich axial anschließenden ungezahnten Bereich des Verbindungsrohres (3) nach radial außen über die Zahnrippen (6) überstehende radial plastisch verformbare Erhebungen (7) angeformt sind.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche des Verbindungsrohres (3) für eine keilverzahnungsartige Verbindung ausgebildet sind, wobei an dem Verbindungsrohr (3) beschränkt auf diese Verbindungsbereiche Zahnrippen (6) nach radial außen über den Außenumfang des sich axial anschließenden ungezahnten Bereiches des Verbindungsrohres hinaus angeformt sind, in die das zu verbindende Teil des Antriebsaggregats (1, 2; 12, 13) mit einem formschlüssigen Gegenbereich einschiebbar ist.

4. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche des Verbindungsrohres (3) für eine keilverzahnungsartige Verbindung ausgebildet sind, wobei an dem Verbindungsrohr (3) beschränkt auf diese Verbindungsbereiche Zahnrippen (6) nach radial innen über den Innenumfang des sich axial anschließenden ungezahnten Bereiches des Verbindungsrohres (3) hinaus angeformt sind, auf die das anzubindende Teil des Antriebsaggregats (1, 2; 12, 13) mit einem formschlüssigen Gegenbereich aufschiebbar ist.

5. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (3) ein Stahlrohr, insbesondere ein gezogenes Stahlrohr ist.

6. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebsenergie von der Motor-Getriebe-Einheit an das Achsgetriebe (2) übertragende Antriebswelle (9) innerhalb des Verbindungsrohres (3) verläuft und als zumindest an einem Ende als Rohr über eine axial verschiebliche Verzahnung nach den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4 mit den zugehörigen Antriebsaggregateteilen verbunden ist.

7. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Teile (1, 2; 12, 13) in den jeweiligen Verbindungsbereichen in zwei axial benachbarten Bereichen abwechselnd verzahnt und unverzahnt ineinandergreifen.