DE4327908C1 - Gelenkwelle mit Verformungselement - Google Patents
Gelenkwelle mit VerformungselementInfo
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- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle mit Verformungs
element, insbesondere zur Verwendung als Kardanwelle im
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, nach dem Ober
begriff des Hauptanspruchs.
Es ist bereits bekannt, bei einer Gelenkwelle ein Ver
formungselement vorzusehen, das axiale Stoßenergie durch
plastische Verformung aufnehmen kann. Die DE-AS 21 56 783
beschreibt eine solche Gelenkwelle, bei der als Ver
formungselement entweder ein Wellrohr oder ein Stülpzug
als Drehmoment übertragendes Teil in die Gelenkwelle ein
gebaut ist. Wird bei einem Unfall eine der Positionen der
Motor-Getriebeeinheit oder des Achsgetriebes verändert,
so ist die Gelenkwelle aufgrund des Verformungselementes
in der Lage, Stoßenergie durch plastische Verformungs
arbeit aufzunehmen.
Um bei einem solchen Verformungselement den größt
möglichen Nutzeffekt zu erzielen, sollte es durch Ver
formung möglichst viel Stoßenergie aufnehmen können und
gleichzeitig ein günstiges, frühzeitiges Ansprech
verhalten aufweisen. Positiv auf das Ansprechverhalten
wirkt sich ein großer Durchmessersprung aus. Da jedoch
das maximal übertragbare Drehmoment von der Gelenkwelle,
das heißt, dem kleinen Durchmesser, vorgegeben ist, be
nötigt ein großer Durchmessersprung für günstiges
Ansprechverhalten mehr Bauraum.
Ein Verformungselement nach dem Stand der Technik hat da
her den Nachteil, daß es kein günstiges Ansprechverhalten
aufweist, da der Durchmessersprung zu klein ist. Bei grö
ßerem Durchmessersprung würde es im Gegensatz zur Gelenk
welle ohne Verformungselement zu viel Bauraum bean
spruchen.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße
Gelenkwelle mit Verformungselement so auszubilden, daß
das Verformungselement im wesentlichen die radialen Ab
messungen der Gelenkwelle nicht überschreitet, sich schon
bei geringen Axialkräften verformt und dabei noch auf das
maximal von der Gelenkwelle übertragbare Drehmoment aus
gelegt ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach der Erfindung ist das Verformungselement in einer
Gelenkwelle so gestaltet, daß das zu übertragende An
triebsdrehmoment im Verformungselement auf mindestens
zwei, bezüglich des Kraftflusses parallel übertragende,
Elementteile aufgeteilt wird. Die Ausbildung zweier, das
Antriebsdrehmoment parallel übertragender Elementteile
hat den Vorteil, daß beide Teile in ihrer Dimensionierung
bezüglich günstigem Ansprechverhalten auf axiale Stoß
energie und maximal übertragbarem Antriebsdrehmoment von
einander unabhängig gestaltet werden können. Sie sind
deshalb besser an die radialen Abmessungen der Gelenk
welle anzupassen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der
Durchmesser mindestens eines Elementteils kleiner als der
Durchmesser der Gelenkwelle gewählt. Jetzt kann vorteil
hafterweise, bei wiederum im wesentlichen gleichen ra
dialen Abmessungen wie die übrige Gelenkwelle, das andere
Elementteil so gewählt werden, daß das Torsions
widerstandsmoment des Verformungselementes mindestens
gleich oder größer ist als das der Gelenkwelle.
Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist nur
ein Elementteil in der Lage, kinetische Energie durch
Verformung aufzunehmen. Dadurch kann das Elementteil be
sonders einfach und doch beanspruchungsgemäß aufgebaut
werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung
wird das Elementteil, das kinetische Energie aufnehmen
kann, als Einschnürung des Gelenkwellendurchmessers an
einem Teilabschnitt der Gelenkwelle ausgebildet. Das an
dere Elementteil überbrückt diesen Teilabschnitt der Ein
schnürung umgreifend. So kann vorteilhafterweise die Ge
lenkwelle mit dem die kinetische Energie aufnehmenden
Elementteil einstückig hergestellt werden, während das
andere Elementteil, zum Beispiel als Rohr, form- oder
kraftschlüssig mit der Gelenkwelle, die Einschnürung um
greifend, verbunden ist. Wenn der Innendurchmesser des
Rohrs im wesentlichen dem Außendurchmesser der Gelenk
welle entspricht, überragt ein solches Verformungselement
die radialen Abmessungen der Gelenkwelle nur wenig.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung
ist das Rohr ein gewickeltes Faserverbundrohr, dessen
Enden durch eine Klebeverbindung oder einen Festsitz mit
der Gelenkwelle aus Metall verbunden sind. Gewickelte
Faserverbundrohre haben ein hohes Torsionswiderstands
moment und brechen bei axialer Belastung spröde. Sie
können einfach durch Kleben oder Festsitz mit der Gelenk
welle verbunden werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung
näher dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 ein Teilstück einer Gelenkwelle mit Ver
formungselement an einem beliebigen Ab
schnitt der Gelenkwelle,
Fig. 2 einen Teilabschnitt einer Gelenkwelle mit
Verformungselement an einem Ende der Ge
lenkwelle.
Nach Fig. 1 ist auf einem Teilabschnitt einer Gelenk
welle 1 mit dem Durchmesser D2 durch plastische Ver
formung eine Einschnürung 2 auf den Durchmesser D1 ange
bracht. Die Einschnürung 2 mit dem Durchmesser D1 dient
als Elementteil eines Verformungselementes im Falle des
Auftretens von Axialkräften durch Verschiebung mindestens
einer der Positionen eines nicht gezeichneten Getriebes
bzw. Achsgetriebes, mit denen jeweils ein nicht ge
zeichnetes Ende der Gelenkwelle 1 verbunden ist. Im Falle
einer solchen Positionsverschiebung baut das Elementteil
durch innere Reibung kinetische Energie ab, indem
sich ein Bereich der Gelenkwelle 1 mit dem Durchmesser D1
in einen Bereich der Gelenkwelle 1 mit dem Durchmesser D2
hineinschiebt.
Die Gelenkwelle 1 kann im Bereich mit dem Durchmesser D2
entsprechend ihrem Torsionswiderstandsmoment ein größeres
Drehmoment übertragen als an ihrem Durchmesser D1. Des
halb wird der Bereich der Gelenkwelle 1 mit dem Durch
messer D1 durch ein Faserverbundrohr 3 überbrückt, das
mit beiden Gelenkwellenbereichen mit dem Durchmesser D2
verklebt ist. Bezüglich seines Torsionswiderstands
momentes ist das Faserverbundrohr 3 so dimensioniert, daß
es mindestens die Differenz der maximal übertragbaren
Drehmomente zwischen den beiden Durchmessern D1 und D2
der Gelenkwelle 1 übertragen kann.
Damit ist es möglich, die Bereiche der Gelenkwelle 1 mit
dem Durchmesser D2 auf das maximal auftretende Drehmoment
zu dimensionieren, da die Gelenkwelle 1 im Bereich des
Durchmessers D1 aufgrund des Faserverbundrohres 3 ein
mindestens gleiches Torsionswiderstandsmoment besitzt.
Bei einer Verformung der Gelenkwelle 1 in axialer
Richtung, in den Übergangsbereichen vom Durchmesser D1
auf Durchmesser D2, verhält sich das Faserverbundrohr 3
spröde und bricht. Es beeinflußt daher den Verformungs
vorgang zur Aufnahme kinetischer Energie nur un
wesentlich.
In Fig. 2 ist eine Gelenkwelle 1 dargestellt, bei der
der Durchmesserbereich D1 der Einschnürung 2 an ein Ende
der Gelenkwelle 1 gelegt ist. Ein Anschlußflansch 4, der
die Gelenkwelle 1 mit einer nicht gezeichneten Getriebe
ausgangswelle koppelt, ist sowohl mit dem Metallrohr 5,
als auch mit dem Faserverbundrohr 3 verbunden. Das Faser
verbundrohr 3 ist mit dem Anschlußflansch 4 und der Ge
lenkwelle 1 im Bereich des Durchmessers D2 verklebt. Das
Metallrohr 5 ist durch eine Schweißverbindung 6 am An
schlußflansch 4 angebracht. Auch bei dieser Ausführung
der Erfindung wird die kinetische Energie in axialer
Richtung durch Verformung des Metallrohrs 5 im Bereich
des Durchmesserübergangs von D1 auf D2 aufgenommen. Das
Faserverbundrohr 3 bricht dabei spröde und splittert ab.
Die Gelenkwelle 1 kann am Durchmesser D2 auf das maximal
auftretende Drehmoment ausgelegt werden, da der Bereich
des Durchmessers D1 aufgrund der Verstärkung durch das
Faserverbundrohr 3 ein mindestens gleichgroßes
Torsionswiderstandsmoment hat.
Claims (9)
1. Gelenkwelle (1), insbesondere zur Verwendung als
Kardanwelle im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges,
mit zwei Anschlußelementen zur Verbindung einer Ge
triebeausgangswelle mit einer Achsgetriebeein
gangswelle und mit einem Verformungselement zur Auf
nahme kinetischer Energie bei Verschiebung min
destens einer der Positionen von Ge
triebeausgangswelle oder Achsgetriebeeingangswelle,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement
aus mindestens zwei Elementteilen besteht, auf die
das zu übertragende Antriebsdrehmoment parallel auf
geteilt ist.
2. Gelenkwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Durchmesser (D1) mindestens eines
Elementteiles kleiner ist als der Durchmesser (D2)
der Gelenkwelle (1) und daß der Durchmesser (D3) des
anderen Elementteiles (3) so gewählt ist, daß das
Torsionswiderstandsmoment des Verformungselementes
mindestens gleich oder größer ist als das der Ge
lenkwelle (1).
3. Gelenkwelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß nur ein Elementteil kinetische
Energie durch Verformung aufnehmen kann.
4. Gelenkwelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Elementteil, das kinetische Ener
gie aufnehmen kann, als Einschnürung des Gelenk
wellendurchmessers (D2) an einem Teilabschnitt der
Gelenkwelle (1) ausgebildet ist, während das andere
Elementteil (3) den gesamten Teilabschnitt der Ein
schnürung umgreifend überbrückt.
5. Gelenkwelle (1) nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das andere Elementteil ein Rohr (3)
ist, dessen Innendurchmesser im wesentlichen dem
Außendurchmesser (D2) der Gelenkwelle entspricht und
das an seinen Enden mit dem Außendurchmesser (D2)
der Gelenkwelle (1) form- oder kraftschlüssig ver
bunden ist.
6. Gelenkwelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gelenkwelle (1) aus einem me
tallischen Werkstoff besteht und daß das Rohr (3)
ein gewickeltes Faserverbundrohr ist.
7. Gelenkwelle (1) nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Enden des Faserverbundrohres (3)
durch eine Klebeverbindung mit der Gelenkwelle (1)
verbunden sind.
8. Gelenkwelle (1) nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Enden des Faserverbundrohres (3)
durch einen Festsitz mit der Gelenkwelle (1) ver
bunden sind.
9. Gelenkwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Gelenkwelle (1)
mehrere Verformungselemente ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4327908A DE4327908C1 (de) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | Gelenkwelle mit Verformungselement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4327908A DE4327908C1 (de) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | Gelenkwelle mit Verformungselement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4327908C1 true DE4327908C1 (de) | 1994-12-15 |
Family
ID=6495555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4327908A Expired - Fee Related DE4327908C1 (de) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | Gelenkwelle mit Verformungselement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4327908C1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-08-19 DE DE4327908A patent/DE4327908C1/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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