DE3822640A1

DE3822640A1 - Antriebsaggregat eines kraftfahrzeuges mit starrer verbindung zwischen motor und achsgetriebe

Info

Publication number: DE3822640A1
Application number: DE19883822640
Authority: DE
Inventors: Wolf Dr Ing Boll; Karl-Heinz Dipl Ing Kempka; Karl Zeilinger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1990-01-18
Also published as: DE3822640C2

Description

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

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Crashverhalten eines Kraftfahrzeuges, das mit einem an sich bekannten gattungsgemäßen Antriebsaggregat mit starrem Ver bindungs-Rohr zwischen Motor-Getriebe-Einheit und Achsge triebe ausgerüstet ist, zu verbessern. Dabei sollen sowohl das starre Verbindungsrohr sowie die darin liegende An triebswelle zur kostengünstigen Herstellung und Anbindung an die betreffenden Antriebsaggregateteile möglichst ein fach aufgebaut sein.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung der starren Verbindung zwischen Motor-Getriebe-Einheit und Achsgetriebe nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Damit bei einem Frontalaufprall eines Fahrzeuges mit Front motor die Aufprallenergie nicht ausschließlich von dem Fahrzeugvorderteil absorbiert werden muß, kann die zwischen Motor-Getriebe-Einheit und entfernt liegendem Achsgetriebe (Hinterradantrieb) vorgesehene starre Verbindung mit defi nierte Verformungsenergie aufnehmenden Verformungszonen ausgestattet sein. Dabei können diese Verformungszonen be vorzugt in die Anbindungsbereiche des Verbindungsrohres ge legt werden. Unter Anbindungsbereichen sind diejenigen Zonen zu verstehen, in denen das Verbindungsrohr entweder mit der Motor-Getriebe-Einheit und/oder dem Achsgetriebe verbunden ist. Außerdem kann das Verbindungsrohr auf seiner Länge auch quergeteilt sein und an der Teilungsstelle axial verformungsfähig verbunden sein.

Zweckmäßige Formen verformungsfähiger Verbindungsbereiche sowie spezieller Ausführungsformen des Verbindungsrohres sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammen hang mit der Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispie le noch näher erläutert werden.

Bei allen Ausführungsarten von grundsätzlich gleicher Be deutung ist, daß die Verbindungen bei gegebener Verdreh steifigkeit unter bei einem Fahrzeugaufprall auftretenden Kräften, wenn diese ein vorbestimmtes Maß überschreiten, eine Verkürzung durch axiale Verschiebung gestatten. Für diese axiale Verschiebung kann darüber hinaus eine bestimm te Verformungsenergie zur Absorption von Aufprallenergie notwendig sein. Dabei ist das Maß der notwendigen Verformungsenergie durch entsprechende konstruktive Aus legung der Verbindung bestimmbar. Konstruktive Möglichkei ten bestehen insbesondere darin, die Verbindung so zu gestalten, daß ein axiales Zusammenschieben eine vorbe stimmte Materialverformung im Verbindungsbereich bewirkt.

Um eine gewünschte Verformung des starren Verbindungsbe reiches erzielen zu können, ist es selbstverständlich er forderlich, daß auch die innerhalb des starren Verbindungs rohres 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. 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. 3 und 4 gewählt werden. Bei der Ausführung nach Fig. 3 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 3-Verzahnung nach Fig. 4 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

1. Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges mit einer Motor- Getriebe-Einheit und einem über ein Verbindungsrohr starr mit der Motor-Getriebe-Einheit verbundenen Achsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung zwischen der Motor-Getriebe- Einheit (1) und dem Achsgetriebe (2) für den Fall eines Fahrzeugaufpralles axial nachgiebig ausgebildet ist.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung zwischen Motor-Getriebe-Einheit (1) und Achsgetriebe (2) mit definierten Verformungszonen zur Aufnahme eines vorbestimmbaren Maßes an Verformungs energie für den Fall eines Fahrzeugaufpralles versehen ist.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszonen in mindestens eine der Anbin dungsstellen des Verbindungsrohres (3), das auf seiner Länge geteilt sein kann, gelegt sind.

4. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Eingangsstelle des Verbindungsrohres (3) in die miteinander zu verbindenden Antriebsaggregate teile (1, 2) oder an einer axialen Teilung des Rohres selbst eine Verbindung vorgesehen ist, bei der das Verbindungsrohr (3) bzw. eines seiner Einzelstücke (12, 13) im Verbin dungsbereich mit einer Unrundmantelfläche versehen ist und mit dieser in oder auf einen lediglich in Umfangsrichtung formschlüssig angepaßten Aufnahmebereich des anzubindenden Teiles verdrehfest, aber unter definierter Kraft axial ver schiebbar eingreift.

5. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der mindestens einen axial verschiebbaren Verbindung des Verbindungsrohres (3) Bereiche (7, 8) vorge sehen sind, die sich bei einer axialen Verschiebung gezielt verformen.

6. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch eine Art Verzahnung (6) gegeben ist.

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

8. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß Zahnrippen (6) des Verbindungsrohres (3) nach radial außen über den Außendurchmesser des ungezahnten Verbin dungsrohres hinaus angeformt sind.

9. Antriebsaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Übergang der an zumindest einem Rohrende nach radial außen angeformten Zahnrippen (6) in den ungezahnten Bereich des betreffenden Rohres (3) nach radial außen über stehende Erhebungen (7) angeformt sind.

10. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnrippen (6) des Verbindungsrohres (3) nach radial innen in den Außendurchmesser des ungezahnten Rohres hineingeformt sind.

11. Antriebsaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die an zumindest einem Rohrende nach radial innen ange formten Zahnrippen (6) radial außen innerhalb der äußeren ungezahnten Mantelfläche des betreffenden Rohres (3) liegen (Ringabsatz 8).

12. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Verbindung des Verbindungsrohres (3) auch ein glatter Zylindermantelbereich des Verbindungsrohres (3) liegen kann (Fig. 5) .

13. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebsenergie von der Motor-Getriebe-Einheit (1) an das Achsgetriebe (2) übertragende Antriebswelle (9) innerhalb des Verbindungsrohres (3) verläuft und als zumindest an einem Ende als Rohr ausgebildet über eine axial verschiebliche Verzahnung mit den zugehörigen An triebsaggregateteilen verbunden ist.

14. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü chen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (9) innerhalb des Verbindungsrohres (3) über mindestens ein etwa im axial mittleren Bereich an geordnetes Wälzlager (10) gestützt ist, wobei das Wälzlager (10) zu radial einer Seite in einer schwingungs- und geräuschdämmenden elastischen Ringeinlage (11) eingebettet ist.