DE4113709C2 - Tubular drive shaft - Google Patents

Tubular drive shaft

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Antriebswelle, insbesondere eine Kar­ danwelle für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.The invention relates to a tubular drive shaft, in particular a Kar danwelle for a motor vehicle, according to the preamble of claim 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.Such a drive shaft or cardan shaft is shown in DE 21 56 783 A1. By means of such a construction, a force can be tested in a crash test vehicle deformation energy are reduced via the cardan shaft, in which the waves from deforming the radial wall area push cuts into each other. If the deformation element is not on egg is arranged at the end of the cardan shaft, there is the deformation Risk of buckling with subsequent, uncontrolled ver molding behavior.

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.US 4,181,198 A1 shows one deformation element in the form of two telescopically telescopic tubes, one as a kink protection outer cuff is provided. Such a multi-part construction offers itself for drive shafts due to the to be transmitted Torques and vibration stresses are less the manufacturing tolerances to achieve a defined energy reduction difficult to control.

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.DE 39 20 793 A1 finally shows a drive shaft or cardan shaft with a deformation element with an inner, tubular guide area that is required on its outer circumference with a toothing Chen torque transmission is provided. Such a construction is however extremely complex and only for shafts made of plastic (Winding technology) makes sense.

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.The object of the invention is based on the generic type drive shaft to further develop such that while maintaining a simple chen robust construction the deformation behavior is further improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmenbar.This object is achieved with the features of the claim solved. Advantageous developments of the invention can be found in the other claims.

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.The construction according to the invention has the advantage that the buckling counteracting support element arranged within the propeller shaft and is therefore neither damaged from the outside nor ver by environmental influences dirty or impaired. The peripheral area of the Kar danwelle remains with the exception of the change in diameter due to the deformation mung element smooth and fluid dynamically favorable. By the ge protected inner arrangement of the support element also results in a duration reliable function in the event of a crash.

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.A conical narrowing of the pipe socket prevents during the Deformation that the support section forming a sliding guide the drive shaft is wedged or jammed. The support preferably has cut an annular gap in relation to the drive shaft to an unheard of to ensure the shift in the event of deformation, this Annular gap to avoid noise or to prevent the ingress of Dirt, moisture, etc. can be sealed.

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.An embodiment of the invention is in the following with further details explained in more detail. The schematic drawing shows a partial Longitudinal section through a propeller shaft of a motor vehicle with a Ver forming element and an internal pipe socket.

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.In the drawing, 10 denotes a section of a tubular cardan shaft for a motor vehicle, into which a deformation element 12 is molded. The deformation element 12 is formed by a radially extending wall section 14 , which connects a section of larger diameter 16 and a section of smaller diameter 18 of the propeller shaft 10 with one another. In the case of an impact energy acting on the propeller shaft 10 in the axial direction, the sections 18 , 16 can be telescopically shifted into one another with a corresponding deformation of the wall section 14 , where, with corresponding impact energy, conversion energy is converted into deformation energy.

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.Arranged inside the cardan shaft 10 is a pipe socket 34 , which is fixed with an end section 36 into the section 18 of the cardan shaft 10 with a smaller diameter, spans the deformation element 12 with an extended section 38 of the same diameter, and merges into a support section 40 with an enlarged diameter.

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.The support section 40 has a narrow annular gap 42 with respect to the larger diameter section 16 of the propeller shaft 10 and has a conical narrowing at its end region 33 . The pipe socket 34 is attached in the region of its section 36 with a press fit in section 18 of the Kar danwelle 10 .

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.In the event of an axially directed deformation of the deformation element 12 , the support section 40 can move freely within the section 16 of the propeller shaft 10 . In one obliquely to the longitudinal axis of the Kar danwelle 10 acting force, however, the section 40 is supported by a telescopic guide Bil dung on the propeller shaft 10 or in section 16, and thus prevents a possible buckling.

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.The pipe socket 34 can be formed from a steel pipe or from a high-strength light metal pipe. The wall thickness is to be designed in such a way that reaching supporting forces can be transferred. The pipe socket 34 can be fastened by a shrink fit or a press fit, but other types of fastening such as gluing, welding, etc. are also possible. The support lengths of the sections 36 , 40 and the length of the overvoltage of the deformation element 12 are to be matched to the given conditions. Instead of the deformation element 12 in the form of a radially extending wall, a deformation element in the manner of a corrugated tube or any other shape which favors an axial deformation can also be used.

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.The annular gap 42 formed between the shaft section 16 and the support section 40 can be sealed by a sealing compound, not shown, in order to prevent dirt or moisture and / or vibrations from penetrating, if necessary.

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.1. Tubular drive shaft, in particular cardan shaft for a motor vehicle, with an integrally molded deformation element in the form of a radially extending wall section which connects a section of larger diameter and a section of smaller diameter of the tubular drive shaft to each other, for receiving impact energy in the axial direction , characterized in that a pipe socket (34) is provided inside the deformation member (12), the egg nerseits of the deformation element (12) Festge on the drive shaft (18) is inserted, extends axially through the deformation member (12) out and in has the support portion ( 40 ) approximating the inner shaft diameter. 2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütz­ abschnitt (40) im Endbereich (44) konusförmig nach innen verjüngt ist.2. Drive shaft according to claim 1, characterized in that the supporting section ( 40 ) in the end region ( 44 ) is tapered inwards. 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.3. Drive shaft according to claims 1 and 2, characterized in that between the support section ( 40 ) an annular gap ( 42 ) to the neighboring th shaft section ( 16 ) is provided. 4. Antriebswelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring­ spalt (42) durch ein Dichtmittel abgedichtet ist.4. Drive shaft according to claim 3, characterized in that the annular gap ( 42 ) is sealed by a sealant. 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.5. Drive shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the pipe socket ( 34 ) on the one hand of the Verformungsele element ( 12 ) on the shaft section ( 18 ) is fixed by an interference fit.
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