DE4113709A1 - Rohrfoermige antriebswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Antriebswelle, insbesondere eine Kardanwelle für ein Kraftfahrzeug, mit einem einstückig angeformten Verformungselement zur Auf­ nahme von Aufprallenergie in axialer Richtung.

Eine derartige Gelenkwelle bzw. Kardanwelle zeigt die DE-OS 21 56 783. Dabei ist in der rohrförmigen Welle an einem Abschnitt ein starker Durchmessersprung vorgese­ hen, der einen nahezu radial verlaufenden Wandabschnitt ergibt. Bei einer eine definierte Kraft übersteigenden Axialbelastung der Welle wirkt dieser Abschnitt als Ver­ formungselement, in dem sich die im Durchmesser ver­ schiedenen Wellenabschnitte ineinander verschieben kön­ nen. Ein anderes bekanntes Verformungselement, welches einstückig und freitragend an die rohrförmige Antriebs­ welle angeformt ist, ist wie ein Wellrohr ausgebildet. Derartige Antriebswellen mit unmittelbar angeformten Verformungselement sind zwar robust und einfach in ihrer Konstruktion, genügen aber nicht allen Anforderungen hinsichtlich des gewünschten Verformungsverhaltens.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße An­ triebswelle derart weiterzubilden, daß bei Beibehaltung einer einfachen robusten Konstruktion das Verformungs­ verhalten weiter verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf­ te Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Pa­ tentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß sind im Bereich des Verformungselementes an der Antriebswelle Mittel vorgesehen, die einem Aus­ knicken der Welle beim Crashfall entgegenwirken. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die unmittelbar in die An­ triebswelle integrierten Verformungselemente dazu nei­ gen, bei nicht exakt axial wirkender Aufprallenergie auszuknicken, wodurch der berechnete Energieabbau ge­ stört und gegebenenfalls unkontrollierte Beschädigungen im Umfeld der Antriebswelle auftreten können.

Die einem Abknicken entgegenwirkenden Mittel können be­ vorzugt gemäß Anspruch 2 eine außenliegende Manschette oder gemäß Anspruch 5 ein innerhalb der Antriebswelle liegender Rohrstutzen sein, die das Verformungselement überspannen und jenseits des Verformungselementes wieder an der Antriebswelle abgestützt sind. Diese Mittel las­ sen eine ungehinderte Verformung des Verformungselemen­ tes zu, wirken jedoch ähnlich einer Teleskopführung dem Ausknicken entgegen; sie sind konstruktiv einfach und können bei der Herstellung der Antriebswelle mit ge­ ringem Montageaufwand an dieser angebracht, bevorzugt mittels Schrumpfsitz oder Preßsitz befestigt werden.

Die Konstruktion dieser Mittel ist bevorzugt so, daß diese einerseits des Verformungselementes befestigt, an­ schließend mit einem Abschnitt, der die Verformung des Verformungselementes nicht behindert, über dieses hin­ weggeführt und schließlich in einer Art Schiebeführung an dem jenseits des Verformungselementes liegenden Wel­ lenabschnitt abgestützt ist. Eine konusförmige Erweite­ rung oder Verengung verhindert während der Verformung, daß sich der eine Schiebeführung bildende Stützabschnitt auf der Antriebswelle verkeilt oder verklemmt. Bevorzugt weist der Stützabschnitt einen Ringspalt gegenüber der Antriebswelle auf, um eine ungehinderte Verschiebung im Verformungsfall zu gewährleisten, wobei dieser Ringspalt zur Vermeidung von Geräuschen oder gegen Eindringen von Schmutz, Feuchtigkeit etc. abgedichtet sein kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgen­ den mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die sche­ matische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine teilweise darge­ stellte Kardanwelle eines Kraftfahrzeuges mit einem Verformungselement und einer außenliegen­ den Manschette;

Fig. 2 ebenfalls einen teilweisen Längsschnitt durch eine Kardanwelle eines Kraftfahrzeuges mit einem Verformungselement und einem innenliegen­ den Rohrstutzen.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Abschnitt einer rohrförmi­ gen Kardanwelle für ein Kraftfahrzeug bezeichnet, in den ein Verformungselement 12 eingeformt ist. Das Verfor­ mungselement 12 ist gebildet durch einen radial verlau­ fenden Wandabschnitt 14, der einen Abschnitt größeren Durchmessers 16 und einen Abschnitt kleineren Durch­ messers 18 der Kardanwelle 10 miteinander verbindet. Bei einer auf die Kardanwelle 10 wirkenden Aufprallenergie in axialer Richtung können sich die Abschnitte 18, 16 bei entsprechender Verformung des Wandabschnittes 14 teles­ kopartig ineinander verschieben, wobei entsprechende Aufprallenergie in Verformungsenergie umgewandelt wird.

Um das Verformungselement 12 herum ist eine rohrförmige Manschette 20 angeordnet, die dem Ausknicken des Verfor­ mungselementes 12 entgegenwirkt.

Die Manschette 20 ist auf dem durchmessergrößeren Ab­ schnitt 16 der Kardanwelle 10 durch Aufschrumpfen eines ersten Rohrabschnittes 22 befestigt. Ein im Durchmesser erweiteter, daran anschließender Abschnitt 24 umhüllt mit radialem Abstand das Verformungselement 12 und endet, sich wieder verengend, in einem Stützabschnitt 26. Dieser Stützabschnitt 26 umschließt unter Belassung eines Ringspaltes 28 den Abschnitt geringeren Durch­ messers der Kardanwelle 10 und endet in einer konusför­ migen Erweiterung 30.

Schließlich ist der Ringspalt 28 mittels einer Dicht­ masse 32 abgedichtet, so daß in den Zwischenraum zwi­ schen Manschette 20 und Verformungselement 12 kein Schmutz oder Feuchtigkeit eindringen können.

Bei einer auftretenden Verformung des Verformungselemen­ tes 12, wobei sich die Abschnitte 18, 16 der Kardanwelle 10 ineinanderschieben, kann der Stützabschnitt 26 ohne Übertragung von Kräften relativ zum Rohrabschnitt 18 sich verschieben, so daß die Verformung des Verformungs­ elementes 12 in axialer Richtung nicht behindert ist.

Zugleich wirkt jedoch die Manschette 20 ähnlich einer Teleskopführung einem Abknicken bei schräg zur Drehachse der Kardanwelle 10 auftretenden Verformungskräften ent­ gegen.

Die Fig. 2 zeigt einen gleichen Abschnitt 16, 18 der Kar­ danwelle 10 mit einem Verformungselement 12 wie vorbe­ schrieben.

Innerhalb der Kardanwelle 10 ist ein Rohrstutzen 34 an­ geordnet, der mit einem Endabschnitt 36 in den im Durch­ messer geringeren Abschnitt 18 der Kardanwelle 10 fest­ gelegt ist, mit einem verlängerten Abschnitt 38 gleichen Durchmessers das Verformungselement 12 überspannt und in einen im Durchmesser erweiterten Stützabschnitt 40 über­ geht.

Der Stützabschnitt 40 weist einen geringen Ringspalt 42 gegenüber dem im Durchmesser größeren Abschnitt 16 der Kardanwelle 10 auf und trägt an seinem Endbereich 44 eine konusförmige Verengung. Der Rohrstutzen 34 ist im Bereich seines Abschnittes 36 mit Preßsitz im Abschnitt 18 der Kardanwelle 10 befestigt.

Im Falle einer axial gerichteten Verformung des Verfor­ mungselementes 12 kann der Stützabschnitt 40 sich unge­ hindert innerhalb des Abschnittes 16 der Kardanwelle 10 verschieben. Bei einer schräg zur Längsachse der Kardan­ welle 10 wirkenden Kraft stützt sich jedoch der Ab­ schnitt 40 unter Bildung einer Teleskopführung an der Kardanwelle 10 bzw. im Abschnitt 16 ab und verhindert somit ein mögliches Ausknicken.

Die Manschette 20 bzw. der Rohrstutzen 34 können aus einem Stahlrohr oder aus einem hochfesten Leichtmetall­ rohr gebildet sein. Die Wandstärke ist so auszulegen, daß ausreichende Stützkräfte übertragbar sind. Die Be­ festigung der Manschette 20 bzw. des Rohrstutzens 34 kann wie beschrieben durch Schrumpfsitz (außen) oder Preßsitz (innen) erfolgen, jedoch sind auch andere Be­ festigungsarten wie Kleben, Schweißen etc. möglich. Die Stützlängen der Abschnitte 22, 26 bzw. 36, 40 sowie die Länge der Überspannung des Verformungselementes 12 sind auf die gegebenen Verhältnisse abzustimmen. Anstelle des Verformungselementes 12 in Form einer radial verlaufen­ den Wand kann auch ein Verformungselement nach Art eines Wellrohres oder jede andere, eine axiale Verformung be­ günstigende Form verwendet sein.

Claims (10)

1. Rohrförmige Antriebswelle, insbesondere Kardanwelle für ein Kraftfahrzeug, mit einem einstückig ange­ formten Verformungselement zur Aufnahme von Auf­ prallenergie in axialer Richtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Antriebswelle (10) Mittel (20, 34) befestigt sind, die einem Ausknicken der Welle (10) bei einer Verformung des Verformungselementes (12) entgegenwirken.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Mittel eine das Verformungselement (12) umhüllende und beiderseits an der Antriebs­ welle (10) abgestützte Manschette (20) ist.

3. Antriebswelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (20) einerseits des Verformungselementes (12) an der Antriebswelle (16) festgelegt ist, sich mit einem erweiterten Ab­ schnitt (24) über das Verformungselement (12) er­ streckt und dann in einen wiederum verengten Stütz­ abschnitt (26) übergeht.

4. Antriebswelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Manschette (20) im Endbereich (30) des Stützabschnittes (26) konusförmig erweitert ist.

5. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß innerhalb des Verformungselementes (12) ein Rohrstutzen (34) vorgesehen ist, der in der Welle (10) abgestützt das Verformungselement (12) in axialer Richtung überspannt.

6. Antriebswelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rohrstutzen (34) einerseits des Ver­ formungselementes (12) an der Antriebswelle (18) festgelegt ist, sich axial über das Verformungsele­ ment hinaus erstreckt und einen an den Welleninnen­ durchmesser angenäherten Stützabschnitt (40) auf­ weist.

7. Antriebswelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stützabschnitt (40) im Endbereich (44) konusförmig nach innen verjüngt ist.

8. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stützabschnitten (26; 40) der Mittel (20, 34) ein Ringspalt (28; 42) zum benachbarten Wellenabschnitt (16; 18) vorgesehen ist.

9. Antriebswelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ringspalt (28) durch ein Dichtmittel (32) abgedichtet ist.

10. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (20) einerseits des Verformungselementes (12) am Wellenabschnitt (16; 18) durch Schrumpfsitz festge­ legt ist.