DE4113709C2 - Rohrförmige Antriebswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Antriebswelle, insbesondere eine Kar­ danwelle für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.

Eine derartige Antriebswelle bzw. Kardanwelle zeigt die DE 21 56 783 A1. Mittels einer derartigen Konstruktion kann bei einem Crashtest eines Kraft­ fahrzeuges Verformungsenergie über die Kardanwelle abgebaut werden, in dem sich unter Verformung des radialen Wandbereiches die Wellenab­ schnitte ineinander schieben. Sofern das Verformungselement nicht an ei­ nem Ende der Kardanwelle angeordnet ist, besteht bei der Verformung die Gefahr des Ausknickens mit daran anschließendem, unkontrolliertem Ver­ formungsverhalten.

Zwar zeigt die US 4,181,198 A1 ein Verformungselement in Form von zwei teleskopisch ineinanderschiebbaren Rohren, wobei als Knickschutz eine äußere Manschette vorgesehen ist. Eine derartige, mehrteilige Konstruktion bietet sich jedoch für Antriebswellen aufgrund der zu übertragenden Drehmomente und Schwingungsbeanspruchungen weniger an, zudem sind die Fertigungstoleranzen zur Erzielung eines definiertem Energieabbaus schwer beherrschbar.

Die DE 39 20 793 A1 schließlich zeigt eine Antriebswelle bzw. Kardanwelle mit einem Verformungselement mit einem inneren, rohrförmigen Führungs­ bereich, der an seinem Außenumfang mit einer Verzahnung zur erforderli­ chen Drehmomentübertragung versehen ist. Eine derartige Konstruktion ist jedoch extrem aufwendig und nur für aus Kunststoff bestehende Wellen (Wickeltechnik) sinnvoll.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der gattungsgemäßen An­ triebswelle diese derart weiterzubilden, daß bei Beibehaltung einer einfa­ chen robusten Konstruktion das Verformungsverhalten weiter verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmenbar.

Die erfindungsgemäße Konstruktion hat den Vorteil, daß das dem Ausknicken entgegenwirkende Stützelement innerhalb der Kardanwelle angeordnet ist und damit von Außen weder beschädigt noch durch Umwelteinflüsse ver­ schmutzt oder beeinträchtigt werden kann. Der Umfangsbereich der Kar­ danwelle bleibt mit Ausnahme der Durchmesseränderung durch das Verfor­ mungselement glattflächig und strömungsdynamisch günstig. Durch die ge­ schützte innere Anordnung des Stützelementes ergibt sich zudem eine dau­ erhaft zuverlässige Funktion im Falle eines Crashes.

Eine konusförmige Verengung des Rohrstutzen verhindert während der Verformung, daß sich der eine Schiebeführung bildende Stützabschnitt auf der Antriebswelle verkeilt oder verklemmt. Bevorzugt weist der Stützab­ schnitt einen Ringspalt gegenüber der Antriebswelle auf, um eine ungehin­ derte Verschiebung im Verformungsfall zu gewährleisten, wobei dieser Ringspalt zur Vermeidung von Geräuschen oder gegen Eindringen von Schmutz, Feuchtigkeit etc. abgedichtet sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Kardanwelle eines Kraftfahrzeuges mit einem Ver­ formungselement und einem innenliegenden Rohrstutzen.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Abschnitt einer rohrförmigen Kardanwelle für ein Kraftfahrzeug bezeichnet, in den ein Verformungselement 12 eingeformt ist. Das Verformungselement 12 ist gebildet durch einen radial verlaufenden Wandabschnitt 14, der einen Abschnitt größeren Durchmessers 16 und ei­ nen Abschnitt kleineren Durchmessers 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 Ver­ formung des Wandabschnittes 14 teleskopartig ineinander verschieben, wo­ bei entsprechende Aufprallenergie in Verformungsenergie umgewandelt wird.

Innerhalb der Kardanwelle 10 ist ein Rohrstutzen 34 angeordnet, der mit einem Endabschnitt 36 in den im Durchmesser geringeren Abschnitt 18 der Kardanwelle 10 festgelegt ist, mit einem verlängerten Abschnitt 38 gleichen Durchmessers das Verformungselement 12 überspannt und in einen im Durchmesser erweiterten Stützabschnitt 40 übergeht.

Der Stützabschnitt 40 weist einen schmalen Ringspalt 42 gegenüber dem im Durchmesser größeren Abschnitt 16 der Kardanwelle 10 auf und trägt an seinem Endbereich 33 eine konusförmige Verengung. Der Rohrstutzen 34 ist im Bereich seines Abschnittes 36 mit Preßsitz im Abschnitt 18 der Kar­ danwelle 10 befestigt.

Im Falle einer axial gerichteten Verformung des Verformungselementes 12 kann der Stützabschnitt 40 sich ungehindert innerhalb des Abschnittes 16 der Kardanwelle 10 verschieben. Bei einer schräg zur Längsachse der Kar­ danwelle 10 wirkenden Kraft stützt sich jedoch der Abschnitt 40 unter Bil­ dung einer Teleskopführung an der Kardanwelle 10 bzw. im Abschnitt 16 ab und verhindert somit ein mögliches Ausknicken.

Der Rohrstutzen 34 kann aus einem Stahlrohr oder aus einem hochfesten Leichtmetallrohr gebildet sein. Die Wandstärke ist so auszulegen, daß aus­ reichende Stützkräfte übertragbar sind. Die Befestigung des Rohrstutzens 34 kann durch Schrumpfsitz oder Preßsitz erfolgen, jedoch sind auch andere Befestigungsarten wie Kleben, Schweißen etc. möglich. Die Stützlängen der Abschnitte 36, 40 sowie die Länge der Überspannung des Verformungsele­ mentes 12 sind auf die gegebenen Verhältnisse abzustimmen. Anstelle des Verformungselementes 12 in Form einer radial verlaufenden Wand kann auch ein Verformungselement nach Art eines Wellrohres oder jede andere, eine axiale Verformung begünstigende Form verwendet sein.

Der zwischen dem Wellenabschnitt 16 und dem Stützabschnitt 40 gebildete Ringspalt 42 kann durch eine nicht dargestellte Dichtmasse abgedichtet sein, um ggf. ein Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit und/oder Schwingungserscheinungen zu verhindern.

Claims (5)

1. Rohrförmige Antriebswelle, insbesondere Kardanwelle für ein Kraftfahr­ zeug, mit einem einstückig angeformten Verformungselement in Form ei­ nes radial verlaufenden Wandabschnitts, der einen Abschnitt größeren Durchmessers und einen Abschnitt kleineren Durchmessers der rohrför­ migen Antriebswelle miteinander verbindet, zur Aufnahme von Aufprall­ energie in axialer Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Verformungselementes (12) ein Rohrstutzen (34) vorgesehen ist, der ei­ nerseits des Verformungselementes (12) an der Antriebswelle (18) festge­ legt ist, sich axial über das Verformungselement (12) hinaus erstreckt und einen an den Welleninnendurchmesser angenäherten Stützabschnitt (40) aufweist.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütz­ abschnitt (40) im Endbereich (44) konusförmig nach innen verjüngt ist.

3. Antriebswelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stützabschnitt (40) ein Ringspalt (42) zum benachbar­ ten Wellenabschnitt (16) vorgesehen ist.

4. Antriebswelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring­ spalt (42) durch ein Dichtmittel abgedichtet ist.

5. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rohrstutzen (34) einerseits des Verformungsele­ mentes (12) am Wellenabschnitt (18) durch Preßsitz festgelegt ist.