DE112014000869T5

DE112014000869T5 - Zusammenschiebbare Welle mit angeflanschten Schlitzen

Info

Publication number: DE112014000869T5
Application number: DE112014000869.9T
Authority: DE
Inventors: Joseph Szuba
Original assignee: Szuba Consulting Inc; Value Extraction LLC
Current assignee: Szuba Consulting Inc; Value Extraction LLC
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-11-12
Also published as: MX2015010495A; CA2901444A1; US9638261B2; US20160003303A1; WO2014127352A1

Abstract

Eine Antriebswellenanordnung für ein Fahrzeug, aufweisend ein erstes röhrenförmiges Element und ein zweites röhrenförmiges Element aufgenommen durch das erste röhrenförmige Element, wodurch eine koaxiale Beziehung zwischen den röhrenförmigen Elementen definiert wird. Das erste röhrenförmige Element definiert eine Vielzahl von Vorsprüngen, wobei jeder von den Vorsprüngen eine Seitenwand definiert und das zweite röhrenförmige Element definiert eine Vielzahl von Öffnungen, wobei jede der Öffnungen durch einen Flansch umgebend die Öffnung definiert ist, der sich radial nach Innen von dem zweiten röhrenförmigen Element erstreckt. Jede Öffnung nimmt einen Vorsprung auf, so dass der Vorsprung an den Seitenwänden der Öffnung anliegt und dadurch das erste röhrenförmige Element am zweiten röhrenförmigen Element befestigt ist in einer im Wesentlichen festen umfänglichen Orientierung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine zusammenschiebbare Welle zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine zusammenschiebbare Welle mit einer verbesserten Schnittstelle zwischen koaxialen röhrenförmigen Elementen.
Vorherige Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/765,908, eingereicht am 18. Februar 2013.
Hintergrund
Wellen werden in Kraftfahrzeugen in der Antriebsanordnung verwendet, um eine Antriebskraft von einem Motor auf die Räder, die das Fahrzeug antreiben, zu übertragen und in Lenksäulen, um die Bewegung von einem Lenkrad auf eine Dreheinrichtung zu übertragen. Verschiedene Ausführungen wurden umgesetzt, um es einer Welle zu ermöglichen, sich zusammenzuschieben im Falle einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug oder einem stationären Objekt. Typischerweise wird eine zusammenschiebbare Welle hergestellt durch Einsetzen eines ersten Rohres in ein zweites Rohr und Verbinden der Rohre zur umfänglichen Kraftübertragung. Beim Aufprall schieben sich die Rohre entlang einer Achse definiert durch die Rohre zusammen. Bisher gibt es im Stand der Technik aber keine Ausführungen, die eine adäquate umfängliche und Drehmomentübertragung zwischen den Rohren zulassen. Daher ist es erstrebenswert, eine zusammenschiebbare Rohreinrichtung zur Verfügung zu stellen, die die umfängliche und Drehmomentübertragung zwischen den Rohren verbessert.
Zusammenfassung
Eine Antriebswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein erstes röhrenförmiges Element und ein zweites röhrenförmiges Element aufgenommen durch das erste röhrenförmige Element, so dass eine koaxiale Beziehung zwischen den röhrenförmigen Elementen definiert wird. Das erste röhrenförmige Element definiert eine Vielzahl von Vorsprüngen, wobei jeder von den Vorsprüngen eine Seitenwand definiert und das zweite röhrenförmige Element eine Vielzahl von Öffnungen definiert. Ein Flansch umgibt die Öffnung und erstreckt sich radial nach Innen von dem zweiten röhrenförmigen Element. Jede der Vielzahl von Öffnungen nimmt eine der Vielzahl von Vorsprüngen auf, so dass jeder von den Vorsprüngen anliegt und angeflanscht ist an dem Flansch der die Öffnungen umgibt, zum Befestigen des ersten röhrenförmigen Elements an dem zweiten röhrenförmigen Element in einer im Wesentlichen festen umfänglichen Orientierung.
Der Stand der Technik US-Patent 8,226,490 von Szuba, dessen Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart eine Verbesserung gegenüber anderen zusammenschiebbaren Wellenanordnungen durch die Bildung eines Vorsprungs in dem ersten Rohr in eine Öffnung definiert durch ein zweites Rohr, welches in das erste Rohr eingeführt wird. Die Verbesserung bietet eine Anlagebeziehung zwischen dem im ersten Rohr geformten Vorsprung und der Öffnung, die im zweiten Rohr geformt ist zum Erhöhen der Übertragung der umfänglichen Kraft zwischen den Rohren. Jedoch beschreibt die vorliegende Anmeldung eine Verbesserung der Übertragung der umfänglichen Kraft durch eine Erhöhung der Kontaktfläche zwischen dem Vorsprung und dem zweiten Rohr.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht erkannt werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird:
1 zeigt eine allgemeine Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs;
2 zeigt eine Teilseitenansicht einer Antriebswellenanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine Schnittansicht durch die Linie 3-3 von 2;
4 zeigt eine Schnittansicht durch die Linie 4-4 von 2;
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Formstempels zum Ausbilden eines Vorsprungs in eine Öffnung; und
6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf 1 ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 gezeigt. Der Antriebsstrang beinhaltet einen Motor 12, der ein Drehmoment in bekannter Art und Weise auf eine Antriebswellenanordnung 14 überträgt. Es sollte für den Fachmann bekannt sein, dass auch wenn eine Antriebswelle eine exemplarische Ausführungsform ist, andere Wellen, wie zum Beispiel Lenksäulen von der Erfindung umfasst sind.
Bezugnehmend auf 2 umfasst die Antriebswellenanordnung ein erstes röhrenförmiges Element 16, das ein zweites röhrenförmiges Element 18 aufnimmt, so dass die röhrenförmigen Elemente sich entlang der Achse A gleitend bewegen können. Es sollte dem Fachmann bekannt sein, dass der Durchmesser des ersten röhrenförmigen Elements 16 größer ist als der Durchmesser des zweiten röhrenförmigen Elements 18, so dass das zweite röhrenförmige Element 18 von dem ersten röhrenförmigen Element 16 aufgenommen wird. Jedes röhrenförmige Element 16, 18 ist verbunden mit einem Verbindungsbügel 20 an einem Ende gegenüberliegend der Schnittstelle von dem ersten und zweiten röhrenförmigen Element 16, 18.
Das erste röhrenförmige Element 16 definiert eine Vielzahl von Vorsprüngen 22, die sich radial nach Innen in Richtung der Achse A erstrecken. Die Vorsprünge 22 sind umfänglich beabstandet um das erste röhrenförmige Element 16. Jeder Vorsprung 22 erstreckt sich radial nach Innen in einen Schlitz 24 definiert durch das zweite röhrenförmige Element 18. Dabei sind die Schlitze 24 (die durch gestrichelte Linien in 2 dargestellt sind) auch umfänglich beabstandet um das zweite röhrenförmige Element 18 in der gleichen Art und Weise, wie die Vorsprünge 22 umfänglich beabstandet sind um das erste röhrenförmige Element 16. Es sollte vom Fachmann verstanden werden, dass die Schlitze 24 auch Taschen sein können, in denen das erste röhrenförmige Element definiert ist. Eine Manschette 26 ist befestigt über dem distalen Ende 28 von dem ersten röhrenförmigen Element 16 und ist in Dichtungseingriff mit einer äußeren Oberfläche der beiden röhrenförmigen Elemente 16, 18 um zu verhindern, dass Verunreinigungen in das Innere der Antriebswellenanordnung 14 gelangen.
Die Schlitze 24 sind vorgesehen, eine axiale Länge zu haben, die größer ist als eine axiale Länge der Vorsprünge 22, wie es am besten in 3 dargestellt ist, so dass die röhrenförmigen Elemente 16, 18 entlang der Achse A verschiebbar sind wenn nötig. Zum Beispiel wird ein Raum 26 angeordnet zwischen den Schlitzenden 32 von dem Schlitz 24 und den Enden von dem Vorsprung 22. Wenn es dann zu einer Komprimierung der Antriebswellenanordnung 14 kommt durch einen Aufprall des Kraftfahrzeuges, so können die Vorsprünge 22 sich frei bewegen in dem Schlitz 24 bevor sie das Schlitzende 32 erreichen. Jeder Vorsprung 22 bildet eine geneigte Endwand 30, die das Zusammenschieben erleichtert, im Falle dessen, dass die Antriebswellenanordnung 14 sich um eine Distanz komprimiert, die über den Raum 26 definiert zwischen dem Vorsprung 22 und den Schlitzenden 32 hinausgeht.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 von 2 und zeigt am besten die Wand 34 angeordnet um den Umfang jedes Schlitzes 24. In diesem Fall nimmt die Wand 34 die Form eines Flansches an. Die Wand 34 verbessert den Anlagekontakt zwischen dem Vorsprung 22 von dem ersten röhrenförmigen Element 16 und dem zweiten röhrenförmigen Element 18 durch die Länge von der Wand 34 gezeigt als X in 5. Die Wand 34 umgibt den gesamten Umfang von jedem Schlitz 24 und erstreckt sich radial nach Innen in Richtung der Achse A.
Bezugnehmend auf 5 wird ein Formstempel 36 verwendet, um jeden Vorsprung 22 in seinen entsprechenden Schlitz 24 zu verformen. Der Vorsprung 22 wird um eine Länge X verformt, die der Länge X der Wand 34 des Schlitzes 24 entspricht. Die Kontaktfläche zwischen dem Vorsprung 22 und der Wand 34 verbessert die Übertragung von Drehmoment zwischen den röhrenförmigen Elementen 16, 18. Es sollte vom Fachmann verstanden werden, dass durch Formen des Vorsprungs 22 in den Wandschlitz 24, eine Vernetzung zwischen den Seitenwände des Vorsprungs 22 und dem Schlitz 24 erreicht wird. Dieser Kontakt zwischen dem Vorsprung 22 und dem Schlitz 24 eliminiert die Probleme in Hinblick auf die aus dem Stand der Technik bekannten Kerbverzahnung der röhrenförmigen Elemente, wo eine Vernetzung durch Herstellungstoleranzen nicht möglich ist. Es sollte des Weiteren vom Fachmann verstanden werden, dass die Schlitze 24 geformt werden durch stanzen des zweiten röhrenförmigen Elements und Pressen der Schlitzwand 34 auf eine gewünschte Form und Tiefe. Jedoch sind auch alternative Verfahren zur Bildung der Schlitze 24 auch von dieser Erfindung eingeschlossen.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Schlitze 24 entlang der Richtung der Achse A versetzt angeordnet sind, so dass die Endpunkte der Schlitzenden 32 sich abwechseln in axialer Richtung. Es wurde vom Erfinder bedacht, dass das Gleichgewicht der Antriebswellenanordnung 14 durch diese Art und Weise der Anordnung der Schlitze 24 verbessert wird.
Die Erfindung wurde in einer erläuternden Weise beschrieben und es versteht sich, dass die Terminologie die verwendet worden ist, nur dem Zwecke der Beschreibung dient und nicht als einschränkend verstanden werden soll. Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehre möglich. Es sollte daher auch verstanden werden, dass die in der Beschreibung verwendeten Bezugszeichen nur der Einfachheit halber verwendet werden und in keiner Weise einschränkend sind, die Erfindung kann auch anders umgesetzt werden als dies hier beschrieben ist.

Claims

Eine Antriebswellenanordnung für ein Fahrzeug, aufweisend: ein erstes röhrenförmiges Element und ein zweites röhrenförmiges Element aufgenommen durch das erste röhrenförmige Element, wodurch eine koaxiale Beziehung zwischen den röhrenförmigen Elementen definiert wird, das erste röhrenförmige Element definiert eine Vielzahl von Vorsprüngen, wobei jeder der Vorsprünge eine Seitenwand definiert und das zweite röhrenförmige Element definiert eine Vielzahl von Öffnungen, wobei jede der Öffnungen durch einen Flansch umgebend die Öffnung definiert ist, der sich radial nach Innen von dem zweiten röhrenförmigen Element erstreckt, und wobei jede der Vielzahl von Öffnungen eine der Vielzahl von Vorsprüngen aufnimmt, so dass jeder der Vorsprünge an den Seitenwänden der jeweiligen Öffnungen anliegt und dadurch das erste röhrenförmige Element am zweiten röhrenförmigen Element befestigt wird in einer im Wesentlichen festen umfänglichen Orientierung.
Die Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Öffnungen eine Länge entlang einer Achse des ersten und zweiten röhrenförmigen Elements definiert und die Vielzahl von Vorsprüngen eine Länge entlang der Achse des ersten und zweiten röhrenförmigen Elements definieren, die kürzer ist als die Länge der Vielzahl von Öffnungen, wodurch ermöglicht wird, dass sich das erste röhrenförmige Element axial relativ zum zweiten röhrenförmigen Element bewegt.
Die Anordnung nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von Vorsprüngen eine Vorsprungsweite definiert und jede der Vielzahl von Öffnungen eine Öffnungsweite definiert, wobei die Weiten im Wesentlichen gleich sind wodurch umfängliche Bewegung zwischen dem ersten röhrenförmigen Element und dem zweite röhrenförmigen Element reduziert wird.
Die Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Flansch sich radial nach Innen um den Umfang der Öffnung erstreckt.
Die Anordnung nach Anspruch 1, wobei jede von der Vielzahl von Vorsprüngen zusammenziehbar ist während der axialen Bewegung von dem ersten röhrenförmigen Element relativ zu dem zweiten röhrenförmigen Element von mehr als einer halben Differenz einer Länge von der Vielzahl von Vorsprüngen und einer Länge von der Vielzahl von Öffnungen.
Die Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Vorsprüngen definiert durch das erste röhrenförmige Element sich radial nach Innen erstreckt in die Vielzahl von Öffnungen definiert durch das zweite röhrenförmige Element.
Die Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Flansch sich radial nach Innen erstreckt um eine Länge, die im Wesentlichen ähnlich zu einer Länge des Vorsprungs ist, der sich radial nach Innen erstreckt.
Die Anordnung nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von Vorsprüngen umfänglich beabstandet ist in einer gemeinsamen axialen Beziehung.
Die Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Schlitze versetzt entlang einer Achse angeordnet sind, die definiert ist durch das erste röhrenförmige Element und dem zweiten röhrenförmigen Element.
Die Anordnung nach Anspruch 9, wobei die Vorsprünge versetzt angeordnet sind in einer komplementären Art und Weise zu den Schlitzen.