DE102016220597A1 - Propshaft for a motor vehicle and method for producing such - Google Patents
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Abstract
Eine Längswelle (1) für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gleichlaufverschiebegelenk (6) mit einem Gelenkinnenteil (11), einem Gelenkaußenteil (16) und zwischen diesen angeordneten Wälz- und/oder Rollelementen (14), wobei das Gelenkaußenteil (16) an seinem Innenumfang Laufflächen (17) ausbildet, die mit den Wälz- und/oder Rollenelementen (14) in Eingriff stehen, und ein Rohrelement (20). Das Gelenkaußenteil (16) des Gleichlaufverschiebegelenks (6) ist in dem Rohrelement (20; 20') angeordnet und drehfest mit diesem verbunden. Das Rohrelement (20) weist einen Rohrabschnitt (21) aufweist, der axial über das Gelenkaußenteil (16) hinaussteht. Der besagte Rohrabschnitt (21) stellt in Einbaulage einen Freiraum (23) bereit, in den zumindest das Gelenkinnenteil (11) des Gleichlaufverschiebegelenks (6) axial verlagerbar ist.A longitudinal shaft (1) for a motor vehicle comprises a constant velocity sliding joint (6) with an inner joint part (11), an outer joint part (16) and arranged between these rolling and / or rolling elements (14), wherein the outer joint part (16) on its inner circumference treads (17) engaging with the rolling and / or rolling elements (14) and a tubular member (20). The outer joint part (16) of the constant velocity sliding joint (6) is arranged in the tubular element (20; 20 ') and connected to it in a rotationally fixed manner. The tube element (20) has a tube section (21) which protrudes axially beyond the outer joint part (16). The said pipe section (21) provides in the installed position a free space (23), in which at least the inner joint part (11) of the constant velocity sliding joint (6) is axially displaceable.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Längswelle für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Gleichlaufverschiebegelenk mit einem Gelenkinnenteil, einem Gelenkaußenteil und zwischen diesen angeordneten Wälz- und/oder Rollelementen, wobei das Gelenkaußenteil an seinem Innenumfang Laufflächen ausbildet, die mit den Wälz- und/oder Rollenelementen in Eingriff stehen, und ein Rohrelement.The invention relates to a longitudinal shaft for a motor vehicle comprising a constant velocity sliding joint with an inner joint part, an outer joint part and between them arranged rolling and / or rolling elements, wherein the outer joint part forms on its inner periphery running surfaces, which with the rolling and / or roller elements into engagement stand, and a pipe element.
Eine Längswelle der eingangs genannten Art ist aus
Eine weitere Längswelle der eingangs genannten Art ist aus der nachveröffentlichten
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Herstellung einer solchen Längswelle weiter zu verbessern.The object of the present invention is to further improve the production of such a longitudinal shaft.
Dazu wird eine Längswelle mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Längswelle zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Gelenkaußenteil des Gleichlaufverschiebegelenks in dem Rohrelement angeordnet und drehfest mit diesem verbunden ist, und dass das Rohrelement einen Rohrabschnitt aufweist, der axial über das Gelenkaußenteil hinaussteht, wobei dieser Rohrabschnitt in Einbaulage einen Freiraum bereitstellt, in den zumindest das Gelenkinnenteil des Gleichlaufverschiebegelenks axial verlagerbar ist.For this purpose, a longitudinal shaft with the features of claim 1 is proposed. The longitudinal shaft according to the invention is characterized in particular by the fact that the outer joint part of the constant velocity sliding joint is arranged in the tubular element and rotatably connected thereto, and that the tubular element has a pipe section which projects axially beyond the outer joint part, said pipe section in the installed position provides a free space in the at least the inner joint part of the constant velocity sliding joint is axially displaceable.
Im Vergleich zu
Im Vergleich zu der Längswelle gemäß
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of further claims.
Für das Gleichlaufverschiebegelenk können grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannte Gelenktypen wie beispielsweise Kugelverschiebegelenke zum Einsatz kommen. Bevorzugt wird an dieser Stelle als Gleichlaufverschiebegelenk ein Tripodegelenk verwendet. Dieses ermöglicht eine Verbesserung des Abkopplungsverhaltens der Längswelle, so dass die Übertragung von Vibrationen eines Antriebsaggregats an die Karosserie des Kraftfahrzeugs vermindert wird. Ein Tripodegelenk bleibt auch unter Drehmoment in Axialrichtung leicht verschiebbar. Hierdurch kann insbesondere beim Anfahren einem Dröhnen im Fahrzeuginnenraum entgegengewirkt werden. Die Verwendung von Tripodegelenken anstelle von Kugelverschiebegelenken ist mit speziellen Problemen wie einer erschwerten Wuchtbarkeit, Abdichtungsproblemen und einem erhöhten Bauraumbedarf verbunden. Mit der vorstehend erläuterten Einbaukonfiguration bleiben diese jedoch vorliegend gut beherrschbar. Hierdurch kann insbesondere der Fahrkomfort bei allrad- und heckgetriebenen Fahrzeugen erhöht werden.For the constant velocity sliding joint principle known from the prior art types of joints such as ball displacement joints can be used. Preferably, a tripod joint is used at this point as a constant velocity joint. This allows an improvement of the decoupling behavior of the longitudinal shaft, so that the transmission of vibrations of a drive unit to the body of the motor vehicle is reduced. A tripod joint remains easily displaceable under torque in the axial direction. This can be counteracted in particular when starting a roar in the vehicle interior. The use of tripod joints instead of ball-and-socket joints involves special problems such as difficult balancing, sealing problems and increased space requirements. With the above-described installation configuration, however, these remain well manageable in the present case. As a result, in particular the ride comfort can be increased in four-wheel drive and rear-wheel drive vehicles.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung ist das Gelenkaußenteil des Gleichlaufverschiebegelenks spielfrei in das Rohrelement eingefügt, so dass im Unterschied zu
Die Befestigung des Gelenkaußenteils und des Rohrelements aneinander kann beispielsweise durch eine Klebverbindung, eine Pressverbindung, eine stoffschlüssige Verbindung oder eine reibschlüssige Verbindung erfolgen. Hierdurch bleibt der Bauraumbedarf für die Befestigung minimal, so dass sich eine besonders kompakte Bauweise ergibt.The attachment of the outer joint part and the tubular element to each other can be done for example by an adhesive bond, a press connection, a cohesive connection or a frictional connection. As a result, the space required for the attachment remains minimal, so that there is a particularly compact design.
Alternativ oder ergänzend ist es möglich, das Gelenkaußenteil in dem Rohrelement in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung mittels eines Formschlusses festzulegen. Insbesondere kann beispielsweise ein Formschluss in Umfangsrichtung vorgesehen werden, um die Drehmomentübertragungskapazität zu erhöhen, wohingegen in Axialrichtung lediglich eine reibschlüssige Verbindung vorgesehen wird, so dass bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenzlast das Gelenkaußenteil relativ zu dem Rohrelement axial verschoben werden kann. Hierdurch kann gegebenenfalls zusätzlich Crashenergie abgebaut werden. Die Haltekraft der reibschlüssigen Verbindung kann dementsprechend bemessen sein. Ferner kann in diesem Zusammenhang der Freiraum des Rohrabschnitts so bemessen werden, um im Crashfall eine Verlagerung des Gelenkaußenteils in denselben zu ermöglichen, d.h. eine entsprechende Teleskopierbarkeit der Längswelle im Bereich des Gleichlaufverschiebegelenks vorzusehen.Alternatively or additionally, it is possible to fix the outer joint part in the tubular element in the circumferential direction and / or in the axial direction by means of a positive connection. In particular, for example, a form fit in the circumferential direction can be provided in order to increase the torque transmission capacity, whereas only a frictional connection is provided in the axial direction, so that when a predetermined limit load is exceeded, the outer joint part can be moved axially relative to the pipe element. In this way, if necessary, additional crash energy can be dissipated. The holding force of the frictional connection can be sized accordingly. Furthermore, in this context, the free space of the pipe section can be dimensioned so as to allow a displacement of the outer joint part in the same in the event of a crash, i. to provide a corresponding telescoping of the longitudinal shaft in the region of the constant velocity joint.
Das Gelenkaußenteil kann ferner eine nicht-kreiszylindrische Außenkontur aufweisen, während das Rohrelement an die Außenkontur des Gelenkaußenteils des Gleichlaufverschiebegelenks durch Umformen angeformt ist. Dies ist fertigungstechnisch besonders günstig, da auf diese Weise die Festlegung in Axialrichtung wie in Umfangsrichtung durch einen einzigen Fertigungsschritt erzielt werden kann. Dies eignet sich insbesondere für Tripodegelenke, bei denen das Gelenkaußenteil mit einem triloben, d.h. in etwa kleeblattförmigen Außenquerschnitt ausgeführt sein kann. The outer joint part may further comprise a non-circular cylindrical outer contour, while the pipe element is integrally formed on the outer contour of the outer joint part of the constant velocity joint by forming. This is particularly favorable in terms of production, since in this way the fixing in the axial direction, as in the circumferential direction, can be achieved by a single production step. This is particularly suitable for tripod joints, in which the outer joint part can be designed with a trilobe, ie approximately cloverleaf-shaped outer cross-section.
Weiterhin kann ein Anschlusselement für ein Gelenkabdichtungselement an dem Gelenkaußenteil und/oder einem axialen Endabschnitt des Rohrelements eigens befestigt sein. Hierdurch kann ein Rohrelement mit verhältnismäßig geringer Wandstärke zu Einsatz kommen, während gleichzeitig eine gute Anbindung Gelenkabdichtungselements und damit Abdichtung des Gleichlaufverschiebegelenks erzielt wird.Furthermore, a connection element for a joint sealing element on the outer joint part and / or an axial end portion of the tubular element may be specially attached. In this way, a pipe element with relatively small wall thickness can be used, while at the same time a good connection joint sealing element and thus sealing of the constant velocity sliding joint is achieved.
Das Anschlusselement weist zu dem Gelenkaußenteil und/oder Rohrelement vorzugsweise eine Schweißverbindung, insbesondere eine Reibschweißverbindung, die sich mit geringem Aufwand prozesssicher herstellen lässt.The connection element preferably has a welded connection to the outer joint part and / or tubular element, in particular a friction-welded connection, which can be produced reliably with little effort.
Insbesondere kann das Anschlusselement auch als Verbindungsmittel zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Rohrelement vorgesehen werden. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann dieses stirnseitig sowohl an das Gelenkaußenteil als auch an das Rohrteil anschließen.In particular, the connecting element can also be provided as a connecting means between the outer joint part and the tubular element. In a preferred embodiment, this can connect the end face both to the outer joint part and to the pipe part.
Im Hinblick auf gute akustische Abkopplung kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Verbindung zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Rohrelement auf einen Bereich beschränkt werden, welcher zwischen einem antriebsseitigen Ende des Gleichlaufverschiebegelenks und der auf die Einbaulage des Gleichlaufverschiebegelenks bezogene Gelenksmitte liegt. Gegebenenfalls kann die Verbindung sogar auf das Anschlusselement an den Stirnseiten von Gelenkaußenteil und Rohrelement beschränkt werden.With regard to good acoustic decoupling, according to a further advantageous embodiment, the connection between the outer joint part and the tubular element can be limited to a region which lies between a drive-side end of the constant velocity joint and the center of gravity related to the installation position of the constant velocity joint. Optionally, the connection can even be limited to the connection element on the end faces of the outer joint part and the tubular element.
Im Hinblick auf eine besonders vorteilhafte Herstellung einer Längswelle für ein Kraftfahrzeug wird ferner vorgeschlagen, das Gelenkaußenteil eines Gleichlaufverschiebegelenks in einem Rohrelement anzuordnen und weiterhin ein Anschlusselement für ein Gelenksabdichtungselement an dem Gelenkaußenteil und/oder einem axialen Endabschnitt des Rohrelements zu platzieren, um anschließend die drei genannten Bauteile, nämlich das Gelenkaußenteil, das Rohrelement und das Anschlusselement fertigungstechnisch sehr effizient in einem einzigen Prozessschritt miteinander zu verbinden, insbesondere durch Reitschweißen miteinander zu verbinden.With regard to a particularly advantageous production of a longitudinal shaft for a motor vehicle, it is further proposed to arrange the outer joint part of a constant velocity joint in a tubular element and further to place a connection element for a joint sealing element on the outer joint part and / or an axial end portion of the tubular element, to subsequently the three mentioned Components, namely the outer joint part, the pipe element and the connection element manufacturing technology very efficiently in a single process step to connect together, in particular by riding welding to connect with each other.
In einem alternativ bevorzugten Verfahren zur Herstellung einer Längswelle für ein Kraftfahrzeug wird ein Gelenkaußenteil eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einer nicht-kreiszylindrischen Außenkontur in ein Rohrelement eingesetzt, wobei das Gelenkaußenteil mit einem vorgeformten Rohrelement verpresst wird und/oder nach dem Einsetzen das Rohrelement durch Umformen an die nicht-kreiszylindrische Außenkontur des Gelenkaußenteils angeformt wird, so dass das Gelenkaußenteil spielfrei in dem Rohrelement aufgenommen ist und mit diesem in Umfangsrichtung durch einen Formschluss sowie in Axialrichtung durch einen Reibschluss verbunden ist. Auch dies ermöglicht eine besonders effiziente Fertigung. Durch ein Verpressen können zudem Materialrückfederungseffekte gut beherrscht werden, um Spielfreiheit zu gewährleisten.In an alternative preferred method for producing a propshaft for a motor vehicle, an outer joint part of a constant velocity joint with a non-circular cylindrical outer contour is inserted into a tubular element, wherein the outer joint part is pressed with a preformed tubular element and / or after insertion of the tubular element by forming the not Circular cylindrical outer contour of the outer joint part is formed so that the outer joint part is received without play in the tubular element and is connected thereto in the circumferential direction by a positive connection and in the axial direction by a frictional engagement. This also allows a particularly efficient production. In addition, by means of compression, material resiliency effects can be well controlled in order to ensure freedom from play.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Längswelle für ein Kraftfahrzeug, -
2 eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Längswelle in Einbaulage, wobei vorliegend lediglich der Bereich um deren Gleichlaufverschiebegelenk dargestellt ist, -
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in2 , -
4 eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Längswelle in Einbaulage, wobei vorliegend lediglich der Bereich um deren Gleichlaufverschiebegelenk dargestellt ist, und in -
5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in4 .
-
1 a schematic representation of a longitudinal shaft according to the invention for a motor vehicle, -
2 a longitudinal sectional view of an embodiment of a longitudinal shaft in the installed position, wherein in the present case only the area is shown around the constant velocity joint, -
3 a cross-sectional view taken along the line III-III in2 . -
4 a longitudinal sectional view of an embodiment of a longitudinal shaft in the installed position, wherein in the present case only the area around the constant velocity joint is shown, and in -
5 a cross-sectional view along the line VV in4 ,
Die in
Der Bereich der Kopplung der beiden Wellenteile
Weiterhin weist das Tripodegelenk
Das Tripodegelenk
Das Gelenkaußenteil
Die Laufflächen
Ein entsprechender Schwenkfreiheitsgrad kann beispielsweise zwischen den Zapfen
Der Aufbau des dargestellten Tripodegelenks
Die Längswelle
Der Rohrabschnitt
Bei dem in
Der Rohrabschnitt
Werden die Rollelemente
Der Deckel
In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann der Deckel
Weiterhin ist es möglich, die Laufflächen
Wie
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein separates Anschlusselement
Das Anschlusselement
Durch eine stirnseitige Anordnung des Anschlusselements
Ein hierfür besonders geeignetes Herstellungsverfahren gestaltet sich wie folgt: zunächst wird das Gelenkaußenteil
Die Verbindung von Gelenkaußenteil
Im Hinblick auf gute akustische Abkopplung kann es zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen dem Gelenkaußenteil
Antriebsseitig wird das Gleichlaufverschiebegelenk
Die Welle
Dem Wälzlager
Kommen Wälzlager
Die Abstützung über das Wälzlager
Die vorstehend erläuterte Längswelle
Es ist auch ein umgekehrter Einbau möglich. In diesem Fall muss dann allerdings die Längswelle
In den
Das Tripodegelenk
Wird eine solche Energieabsorption nicht gewünscht, kann durch das Anformen eine Lagefestlegung des Gelenkaußenteils
Ein zur Herstellung einer solchen Längswelle
Alternativ kann das Rohrelement 20' in einem vorgelagerten Prozessschritt in eine der Außenkontur des Gelenkaußenteils
Das zweite Ausführungsbespiel zeigt ferner, dass gegebenenfalls ein eigenes Anschlusselement
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained in more detail above with reference to exemplary embodiments and further modifications. In particular, individual technical features, which have been explained above in the context of further individual features, can be implemented independently of these and in combination with further individual features, even if this is not expressly described, as long as this is technically possible. The invention is therefore expressly not limited to the described embodiments and modifications, but includes all embodiments defined by the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Längswellelongitudinal wave
- 22
- erster Wellenteilfirst shaft part
- 33
- erster Flanschfirst flange
- 44
- zweiter Wellenteilsecond wave part
- 55
- zweiter Flanschsecond flange
- 66
- GleichlaufverschiebegelenkConstant velocity joint
- 77
- Stützesupport
- 88th
- Wälzlagerroller bearing
- 99
- GelenkdichtungselementJoint sealing element
- 1010
- Tripodegelenktripod
- 1111
- GelenkinnenteilInner race
- 1212
- Wellenabschnittshaft section
- 1313
- Zapfenspigot
- 1414
- Rollelementrolling element
- 1515
- Lauffläche am Außenumfang des RollelementsTread on the outer circumference of the rolling element
- 16, 16'16, 16 '
- GelenkaußenteilOuter race
- 1717
- Lauffläche des GelenkaußenteilsTread of the outer joint part
- 2020
- Rohrelementtube element
- 2121
- Rohrabschnittpipe section
- 2222
- Aufnahmeabschnittreceiving portion
- 2323
- Freiraumfree space
- 2424
- Deckelcover
- 24'24 '
- Bodenground
- 2525
- Anschlusselementconnecting element
- 2626
- Befestigungsabschnittattachment section
- 2222
- Eingriffsabschnittengaging portion
- 3030
- Balgbellows
- 4040
- Wellewave
- 4141
- Schultershoulder
- 4242
- Hohlwellehollow shaft
- 5151
- Aufnahmeadmission
- AA
- Drehachse des GelenkinnenteilsRotary axis of the inner joint part
- B B
- Drehachse des GelenkaußenteilsRotary axis of the outer joint part
- VV
- VorwärtsfahrtrichtungForward direction
- ZZ
- Längsachse des ZapfensLongitudinal axis of the pin
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008026063 A1 [0002, 0003, 0006]DE 102008026063 A1 [0002, 0003, 0006]
- DE 102015219464 A1 [0003, 0006, 0007, 0010, 0024, 0045]DE 102015219464 A1 [0003, 0006, 0007, 0010, 0024, 0045]
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