DE4227967A1 - Rohrförmiges Bauteil aus Metall für Kraftfahrzeuge, wie Gelenkwelle, Pralltopf oder dergleichen - Google Patents
Rohrförmiges Bauteil aus Metall für Kraftfahrzeuge, wie Gelenkwelle, Pralltopf oder dergleichenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Bauteil aus Metall
für Kraftfahrzeuge, wie Gelenkwelle, Pralltopf oder derglei
chen, mit einer oder mehreren Zonen mit definiert reprodu
zierbarem plastischen Verformungsverhalten unter im wesent
lichen axialer crashartiger Belastung.
Antriebswellen, Lenkungswellen oder dergleichen werden in
Kraftfahrzeugen zur Übertragung von Drehmomenten ausgelegt.
Aus Gewichtsgründen werden vornehmlich Hohlwellen einge
setzt. Bei modernen Kraftfahrzeugen werden auch diese Bau
teile im Hinblick auf mögliche Crashbeanspruchungen ausge
legt, so daß sie unter im wesentlichen axialer crashartiger
Belastung Energie aufnehmen und verformen. Die Verformung
soll derart erfolgen, daß die rohrförmigen Bauteile nicht
in das Kraftfahrzeuginnere gelangen und keine Verletzungs
gefahren für die Insassen entstehen.
Es ist bereits bekannt, bei Fahrzeughohlwellen eine abge
stufte Zone vorzusehen, bei der ein Rohrabschnitt mit gerin
gerem Durchmesser mit einem Übergangsabschnitt in einen
Rohrabschnitt mit größerem Durchmesser übergeht. Bei axialer
Crashbelastung verformt sich der Übergangsabschnitt in der
Art eines etwa S-förmigen Rollbalges. Durch diese plastische
Verformung wird Crashenergie aufgezehrt. Das entsprechende
Verformungsverhalten einer solchen bekannten Hohlwelle ist
bezüglich der Energieaufnahme und dem Einstellen eines ge
wünschten Kraft-Weg-Verlaufs unzureichend.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein rohrförmiges
Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2 bezüg
lich der Energieaufnahme und seines plastischen Verformungs
verhaltens bei im wesentlichen axialer Belastung zu ver
bessern.
Gelöst wird diese Erfindungsaufgabe mit einem rohrförmigen
Bauteil aus Metall mit den gesamten Merkmalen des Anspruchs
1 oder 2. Infolge der konstruktiven Gestaltung des Bauteils
findet die Anfangsumformung als Biegung im aufgeweiteten Be
reich statt, wodurch der Kraftverlauf stark ansteigt. Am
Ende des Biegevorgangs reißt bei dünneren Wanddicken die
Biegezone durch oder das Material schert ab bei dickeren
Wanddicken. Gleichzeitig schieben sich beide Rohrabschnitte
ineinander und verzehren bei einem nahezu konstanten Kraft-
Weg-Verlauf weitere Crashenergie.
Eine bevorzugte Ausführungsart der Erfindung ist gekenn
zeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 3, insbesondere
in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Durch die
vorgeschlagene Ausbildung der Übergangszone zwischen den
Rohrabschnitten wird das sichere Aufschieben des einen Rohrab
schnittes auf den anderen gewährleistet. Durch Abstimmung
der Durchmesserverhältnisse kann die Energieaufnahme relativ
genau vorherbestimmt werden, so daß das Crashverhalten in
engen Grenzen reproduzierbar ist. Die möglichen Verformungs
wege sind lang, die Gefahr des Ausknickens während der Ver
formung ist gering. Die Sollbruch- oder Sollscherstelle
liegt im Bereich der Aufweitung. Sie kann durch eine Ausbil
dung gemäß Anspruch 4 exakt festgelegt werden.
Anhand eines prinzipiell abgebildeten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Abschnitt eines rohrförmigen Bautei
teiles vor der Verformung,
Fig. 2-4 Phasen während der plastischen Verformung
des Bauteiles unter im wesentlichen axi
aler Crashbelastung bis zum Abscheren,
Fig. 5 die Phase des Aufschiebens unter Aufwei
tung des einen Rohrteiles auf das andere
Rohrteil,
und
Fig. 6 eine grafische Darstellung des Kraft-Weg-
Verlaufes während des Verformungsvorganges.
Das in Fig. 1 dargestellte rohrförmige Bauteil, welches
eine Antriebs- oder eine Lenkungswelle oder ein Pralltopf
sein kann, besteht aus einem ersten Rohrabschnitt 1 und
einem zweiten Rohrabschnitt 2, wobei der Innendurchmesser
d1 des ersten Rohrabschnittes kleiner als der Außendurch
messer D2 des zweiten Rohrabschnittes ist. Im Prinzip kann
daher ein Rohr, vorzugsweise aus einer Leichtmetallegierung,
Verwendung finden mit konstantem Innen- und Außendurchmes
ser. Den Übergangsbereich zwischen den beiden Rohrabschnit
ten 1 und 2 bildet eine sickenartig aufgeweitete Zone 3.
Diese im Querschnitt etwa dachförmige Aufweitung 3 besitzt
einen ersten Abschnitt 31 mit einem spitzen Anstiegswinkel
(a), vorzugsweise unter 45° und einen zweiten Abschnitt 32
mit einem demgegenüber steileren Anstiegswinkel (b). Die
anzunehmende im wesentlichen axiale Crashbelastung ist mit
den beiden mit "P" bezeichneten Pfeilen angedeutet.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, schieben sich die
beiden Rohrabschnitte 1 und 2 zunächst aufeinander zu unter
Auffaltung der Aufweitung 3, wobei der Abschnitt 32′ sich
steiler stellt und der Abschnitt 31′ zunächst im wesentli
chen seine Schräglage beibehalt. Im weiteren Verformungs
vorgang in der Phase gemäß Fig. 3 rollt sich der Abschnitt
32′′ um und wird teilweise von dem Abschnitt 31′′ überscho
ben. Es beginnt die Aufweitung, nach dem der Abschnitt 31′′
vom Abschnitt 32′′ abreißt. Die Bruchkante, die im Bereich
einer vorgesehenen Sollbruchstelle liegt, ist mit der
Ziffer 321 bezeichnet. Diese Sollbruchstelle ist in Fig. 1
ebenfalls angedeutet. Sie kann als Schwächung des Quer
schnittes im Bereich des Abschnittes 32 vorgesehen werden.
Die Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt die Phase der Aufweitung
des Rohrabschnittes 1, der sich mit seinem aufgeweiteten
Abschnitt 1′ auf den Rohrabschnitt 2 aufschiebt. Dieser Auf
schiebung entspricht der Kurvenabschnitt 4 der Darstellung
in Fig. 5. Der Kurvenabschnitt 5 liegt im Bereich der Ab
scherung der beiden Rohrabschnitte 1 und 2 voneinander,
während der Kurvenabschnitt 6 den ansteigenden Kraftverlauf
über den Weg im Bereich der Anfangsverformung der Aufwei
tung 3 liegt.
Claims (6)
1. Rohrförmiges Bauteil aus Metall für Kraftfahrzeuge, wie
Gelenkwelle, Pralltopf oder dergleichen, mit einer oder
mehreren Zonen mit definiert reproduzierbarem plastischen
Verformungsverhalten unter im wesentlichen axialer crash
artiger Belastung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zone (33) als radial umlaufende Aufweitung ausge
bildet ist, derart, daß sich bei der axialen Belastung
ein Rohrabschnitt (1, 1′) unter Aufweitung auf den anderen
Rohrabschnitt (2) aufschiebt.
2. Rohrförmiges Bauteil aus Metall für Kraftfahrzeuge, wie
Gelenkwelle, Pralltopf oder dergleichen, mit einer oder
mehreren Zonen mit definiert reproduzierbarem plastischen
Verformungsverhalten unter im wesentlichen axialer crash
artiger Belastung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zone als radial umlaufende Einschnürung ausgebil
det ist, derart, daß sich bei der axialen Belastung ein
Rohrabschnitt unter Aufweitung auf den anderen Rohrab
schnitt aufschiebt.
3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die im Querschnitt etwa dachförmige Aufweitung
(3) einen ersten Abschnitt (31) mit einem spitzen An
stiegswinkel (a), vorzugsweise unter 45°, und einen zwei
ten Abschnitt (32) mit einem demgegenüber steileren An
stiegswinkel (b) aufweist.
4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß im zweiten Abschnitt (32) eine Sollbruch-
bzw. Sollscherstelle (321) vorgesehen ist.
5. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Innendurchmesser (d1) des einen Rohrab
schnittes (1) kleiner als der Außendurchmesser (D2) des
anderen Rohrabschnittes (2) ist.
6. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer Alumi
niumlegierung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4227967A DE4227967A1 (de) | 1992-08-22 | 1992-08-22 | Rohrförmiges Bauteil aus Metall für Kraftfahrzeuge, wie Gelenkwelle, Pralltopf oder dergleichen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4227967A DE4227967A1 (de) | 1992-08-22 | 1992-08-22 | Rohrförmiges Bauteil aus Metall für Kraftfahrzeuge, wie Gelenkwelle, Pralltopf oder dergleichen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4227967A1 true DE4227967A1 (de) | 1994-03-10 |
Family
ID=6466226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4227967A Withdrawn DE4227967A1 (de) | 1992-08-22 | 1992-08-22 | Rohrförmiges Bauteil aus Metall für Kraftfahrzeuge, wie Gelenkwelle, Pralltopf oder dergleichen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4227967A1 (de) |
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- 1992-08-22 DE DE4227967A patent/DE4227967A1/de not_active Withdrawn
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