WO2005054693A1 - Verfahren zum herstellen einer rohrförmigen antriebswelle, insbesondere kardanwelle für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer rohrförmigen antriebswelle, insbesondere kardanwelle für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2005054693A1
WO2005054693A1 PCT/EP2004/013702 EP2004013702W WO2005054693A1 WO 2005054693 A1 WO2005054693 A1 WO 2005054693A1 EP 2004013702 W EP2004013702 W EP 2004013702W WO 2005054693 A1 WO2005054693 A1 WO 2005054693A1
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WO
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bead
section
diameter
transition section
drive shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/013702
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French (fr)
Inventor
Christine Kienhöfer
Eckhard Morlock
Andreas Becker
Eberhard Rauschnabel
Original Assignee
Rotaform Gmbh
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Publication date
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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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F16C3/03—Shafts; Axles telescopic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/22—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of main drive shafting, e.g. cardan shaft
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles

Definitions

  • the invention is based on a method with the features specified in the preamble of claim 1.
  • a cardan shaft which has a first section with a first diameter and a second section with a second diameter, the second diameter being smaller than the first diameter.
  • the purpose of this design is that when a motor vehicle collides with an obstacle, the cardan shaft can be pushed together with as little energy consumption as possible, by deforming the transition section by moving the first section of the cardan shaft with the larger diameter over the second section of the propeller shaft with the smaller diameter. There is a risk that the cardan shaft will buckle. This is undesirable because the buckling would result in an uncontrolled deformation behavior.
  • DE 41 13 709 C2 therefore discloses providing in the cardan shaft a pipe socket which, with a section of smaller diameter, is stuck in the second section of the cardan shaft with the smaller diameter. From there, the pipe socket extends into the first section of the cardan shaft with the larger diameter and there has a section with a diameter that approximates the inside diameter of the first section of the cardan shaft. If, in the event of an impact, the two sections of the cardan shaft slide into one another, the pipe socket is to provide a guide preventing the cardan shaft from buckling, so that the cardan shaft only absorbs deformation energy until its second section breaks away from its first section.
  • the bead is rolled or turned into this tube at the point where the transition section is later to be located, for which purpose the tube is acted on in a radial direction.
  • the second section of the cardan shaft with the smaller diameter and the transition section are then formed by kneading, pulling or pressing the tube.
  • the prefabricated pipe socket is inserted through the first section of the cardan shaft and into it second section, that is the section with the smaller diameter, pressed in.
  • the object of the present invention is to show a way in which the fluctuations in the deformation behavior of drive shafts of the type mentioned above can be reduced without sacrificing safety.
  • a bead is not rolled or rotated into the tube from which the drive shaft is to be formed before the tube is formed in order to form a second portion with a smaller diameter in addition to a first portion with a larger diameter.
  • the bead is formed during the shaping process or after the shaping process or during a break in the shaping process, which has the second section of the drive shaft with the smaller, second diameter d as a result.
  • the position of the bead in the transition section of the drive shaft can be determined more precisely.
  • the shape of the bead can be determined more precisely.
  • the dimensions of the bead, in particular its depth, can be predetermined with greater accuracy.
  • the bead is characterized by a higher uniformity.
  • ⁇ The risk of the bead being eccentric is reduced.
  • the shaping of the tube to form the second section with the smaller diameter d which can be done in particular by kneading or drawing, does not change the position, the shape and the dimensions of the bead, or at least less than when using the known method.
  • ⁇ The deformation behavior of the drive shaft is subject to fewer fluctuations than before.
  • a locally different hardness which can occur, for example, in the area of a weld seam of the tube, has only a minimal effect on fluctuations in the depth of the bead.
  • Circular kneading and / or drawing are particularly suitable as a method for reshaping the tube in order to achieve a section with a smaller diameter and a transition section to the section with the larger diameter.
  • the bead is preferably formed in the outside of the transition section. There are several ways to do this and it makes it easier to control the work result. Depending on the method selected for forming the bead, it is also possible to form the bead in the inside of the transition section; A bead provided on the inside can be used for turning in and tearing off the tube from which the drive shaft is cheaper than a bead provided on the outside of the transition section. A bead is particularly suitable on the inside if it is pressed into the transition section. Pressing the bead into the transition section is the preferred way to form the bead. Another possibility of forming the bead by non-cutting processing is to roll it into the transition section.
  • an inexpensive way of forming the bead is to use kneading jaws which have a projection on the front side with which they act on the tube, the contour of which is in the emerging transition section of the drive shaft.
  • the bead can be formed not only on the inside or the outside of the transition section, but also on both sides, in particular in the same way.
  • the beads are expediently approximately as deep as the bead in the event that it is the only one provided in the transition section.
  • the transition section If only a single bead is provided in the transition section, then it is preferably formed with a depth of 0.15 mm to 0.3 mm, in particular 0.2 mm. This has proven to be particularly useful for the purpose of the bead and at the same time takes into account that the actual task of the drive shaft is to transmit torques. If two congruent beads are provided, one on the outside and one on the inside, then they are expediently approximately 0.15 mm to 0.3 mm deep when taken together.
  • the forces occurring during the formation of the bead are preferably absorbed by an abutment which is temporarily applied to the transition section of the drive shaft on its side facing away from the bead.
  • a bead which is particularly uniform in shape and depth and is therefore particularly advantageous for purposes of the invention is obtained.
  • FIG. 1 shows in longitudinal section a drive shaft which is produced by a method according to the present invention
  • FIG. 2 shows the detail X from Figure 1
  • FIGS. 2a and 2b show modifications of FIG. 2
  • FIG. 3 shows in longitudinal section a drive shaft with tools for forming a bead
  • FIG. 4 shows in a representation corresponding to FIG. 3 a second example for the production of a bead in the drive shaft
  • FIG. 5 shows, in a representation corresponding to FIG. 3, a third example for molding a bead into a drive shaft
  • FIG. 6 shows a bead with interruptions in a view of the transition section of the drive shaft in a modification of the example from FIG. 1.
  • the drive shaft shown in Figure 1 is formed from a cylindrical tube with the outer diameter D. This tube is first worked over a part of its length by forming, in particular by drawing or kneading. As a result, a first section 1 of the tube remains at its original outside diameter D and a second section 2 with a second, smaller outside diameter d is created. So that in the event of an impact, section 1 can slide over section 2 or the section itself
  • transition section 3 with an S-shaped course in the longitudinal section whose greatest slope relative to the longitudinal axis 4 of the drive shaft is preferably 45 ° to 80 °. In the outside of the transition section
  • FIG. 2 shows the shape of the bead 5 formed in this way in the exemplary embodiment. Since it is only about 0.2 mm deep, it is shown exaggerated in FIG. FIG. 2a and FIG. 2b show alternatives to FIG. 2.
  • the bead 5 is not on the outside but on the inside of the transition section 3.
  • FIG. 2b there is a bead 5 on both sides of the transition section 3, namely they are approximately congruent and are only approximately half as deep as in the examples according to FIGS. 2 and 2a.
  • the outside diameter of the neck 7 is matched to the inside diameter of the second section 2 of the drive shaft in such a way that when the neck 7 is inserted into the second section 2, a press fit results, by means of which the pipe socket 6 is fixed in the drive shaft.
  • the outer diameter of the thicker section 8 of the pipe socket 6 is on the inner diameter of section 1 of the drive shaft approximated, so that there is a guide between the two when sections 1 and 2 of the drive shaft are pushed into one another in the event of an impact.
  • the invention also includes drive shafts in which a pipe socket 6 is not provided.
  • FIG. 3 shows how such a bead 5 can be molded into the transition section 3 of a drive shaft.
  • the drive shaft is clamped with its first section 1 by means of a clamping device 11.
  • an abutment 12 is inserted into the drive shaft, which has a contour that is adapted to the course of the inside of the drive shaft on the transition section 3 and in the vicinity of the transition section 3.
  • the abutment 12 is pressed against the inside of the transition section 3 by means of a first pressure medium cylinder 13.
  • a first pressure medium cylinder 13 In the outside of the transition section 3, an annular bead 5 complementary to the ring bead 15 is pressed into the transition section 3 by means of a hollow stamp 14, which has an annular bead 15 on its front side and is pushed coaxially with respect to the longitudinal axis 4 over the second section 2 of the drive shaft ,
  • a second pressure medium cylinder 16 acts on the stamp 14.
  • the stamp 14 has on its front on both sides of the annular bead 15 a contour 17 which complements the contour which the drive shaft is to have on the outside of its transition section 3 and in the vicinity thereof. If the drive shaft already has the desired contour in the area of the transition section 3 before the bead 5 is formed, then the interaction of the punch 14 with the abutment 12 ensures that the desired contour is not changed when the bead 5 is formed, but is retained.
  • the drive shaft has a contour in the area of the transition section 3 before the bead 5 is formed, which still differs somewhat from the desired contour, then the area of the transition section 3 is given by the Pressing between the punch 14 and the abutment 12 its final contour; in this case, the contour of the front of the stamp 14 has the function of a die, into which the transition section 3 of the drive shaft is pressed and calibrated by the interaction of the stamp 14 and the abutment 12.
  • FIG. 6 A modification of the annular bead 5 thus formed is shown in FIG. 6.
  • the bead is interrupted at three points. The interruptions are 120 ° apart. They allow the transmission of larger torques while maintaining the task of indenting and tearing off the outer tube of the drive shaft at a predetermined point in the event of a crash.
  • the embodiment according to FIG. 4 differs from that in FIG. 3 in that the contour of the transition section 3 still differs significantly from the desired final contour: between the first section 1 with the outer diameter D and the second section 2 with the outer diameter d is a preform z. B. before a conical transition area 3 ', which has a greater length than the desired final contour of the transition section 3, which is shown in Figure 4 in the lower half of the drawing.
  • the interaction of the stamp 14 and the abutment 12 forms the final contour of the transition section 3 and at the same time the bead 5 is formed.
  • FIG. 5 differs from the exemplary embodiments shown in FIGS. 3 and 4 in that the tube clamped in a clamping device 11, which is to be formed into a drive shaft, is positioned at the end against a stop 18. From the opposite side, a cylindrical mandrel 19 is inserted into the tube, the outer diameter of which corresponds to the inner diameter that the second section 2 of the drive shaft is to receive. This second section 2 will formed by kneading against the mandrel 19.
  • FIG. 5 shows two kneading jaws 20 schematically for this purpose. At their end facing the stop 18, these have a contour 17 which corresponds to the desired contour in the region of the transition section 3 to be formed.
  • the kneading jaws 20 additionally have sections 21 of an annular bead in their contour, by the action of which on the clamped tube, the bead 5 is formed at the same time as the kneading of the transition section 3.
  • the second section of the drive shaft with the diameter d, which is further away from the transition section 3, can also be formed by pressing instead of round kneading.
  • a pipe socket 6, as shown in FIG. 1 can be inserted through the first section 1, which is larger in diameter, and fixed by pressing into the second section 2.
  • a further transition section 22 in which, according to the invention, a further bead can be formed, the task of which corresponds to the task of the bead 5 in the transition area 3.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Antriebswelle, insbesondere Kardanwelle für ein Kraftfahrzeug, welche einen ersten Abschnitt (1) mit einem ersten Durchmesser D und einen zweiten Abschnitt (2) mit einem zweiten Durchmesser d hat, wobei d kleiner als D ist, und mit einem Übergangs­abschnitt (3), in welchem der Durchmesser der Antriebswelle von D auf d ab­nimmt und sich eine ringförmige Sicke (5) befindet, weiche die Längsachse (4) der Antriebswelle koaxial umgibt, in dessen Verlauf ein Rohr mit dem ersten Durchmesser D zum Bilden des zwei­ten Abschnitts (2) und des Übergangsabschnitts (3) umgeformt und dadurch im Durchmesser verkleinert wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sicke (5) während, nach oder in einer Pause des Umformvorganges gebildet wird, der den zweiten Abschnitt (2) mit dem zweiten Durchmesser d als Ergebnis hat.

Description

RF02E001 WO/ts04s097/TW/ts/29.11.2004
ROTAFORM GmbH, Dieselstraße 2, 75203 Königsbach-Stein
Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Antriebswelle, insbesondere Kardanwelle für ein Kraftfahrzeug
Beschreibung:
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der DE 41 13 709 C2 ist eine Kardanwelle bekannt, welche einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser hat, wobei der zweite Durchmesser kleiner als der erste Durchmesser ist. Zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt gibt es einen Übergangsabschnitt, in welchem der Durchmesser von dem größeren ersten Durchmesser auf den kleineren zweiten Durchmesser abnimmt. Mit dieser Ausbildung wird bezweckt, dass beim Aufprall eines Kraftfahrzeuges auf ein Hin- dernis die Kardanwelle bei möglichst wenig Energieverzehr zusammengeschoben werden kann, indem sich unter Verformung des Übergangsabschnittes der erste Abschnitt der Kardanwelle mit dem größeren Durchmesser über den zweiten Abschnitt der Kardanwelle mit dem kleineren Durchmesser schiebt. Dabei besteht die Gefahr, dass die Kardanwelle ausknickt. Das ist unerwünscht, weil das Ausknicken ein unkontrolliertes Verformungsverhalten zur Folge haben würde. Die DE 41 13 709 C2 offenbart deshalb, in der Kardanwelle einen Rohr- stutzen vorzusehen, welcher mit einem Abschnitt kleineren Durchmessers fest in dem zweiten Abschnitt der Kardanwelle mit dem kleineren Durchmesser steckt. Von dort aus erstreckt sich der Rohrstutzen in den ersten Abschnitt der Kardanwelle mit dem größeren Durchmesser und hat dort einen Abschnitt mit einem Durchmesser, welcher dem Innendurchmesser des ersten Abschnittes der Kar- danwelle angenähert ist. Wenn sich im Falle eines Aufpralls die beiden Abschnitte der Kardanwelle ineinanderschieben, soll der Rohrstutzen eine das Ausknik- ken der Kardanwelle verhindernde Führung bewirken, so dass die Kardanwelle Verformungsenergie nur aufnimmt, bis ihr zweiter Abschnitt von ihrem ersten Abschnitt abreißt.
Es ist weiterhin bekannt, eine Kardanwelle der in der DE 41 13 709 C2 beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass sich in der Außenseite des Übergangsabschnittes zwischen dem ersten, im Durchmesser größeren Abschnitt und dem zweiten, im Durchmesser kleineren Abschnitt der Kardanwelle eine ringförmige Sicke befindet, welche koaxial zur Längsachse der Kardanwelle angeordnet ist. Durch diese Sicke soll festgelegt werden, an welcher Stelle sich der Übergangsabschnitt im Falle eines Aufpralls zu falten beginnt und später reißt. Es ist bekannt, eine solche Kardanwelle mit einer Sicke im Übergangsabschnitt dadurch herzustellen, dass man von einem Rohr ausgeht, welches den Durchmesser hat, den die Kardanwelle in ihrem ersten Abschnitt haben soll. In dieses Rohr rollt oder dreht man an der Stelle, an welcher sich später der Übergangsabschnitt befinden soll, die Sicke ein, wozu man in radialer Richtung auf das Rohr einwirkt. Anschließend werden durch Rundkneten, Ziehen oder Pressen des Rohres der zweite Abschnitt der Kardanwelle mit dem kleineren Durchmesser und der Übergangsabschnitt gebildet. Danach wird der vorgefertigte Rohrstutzen durch den er- sten Abschnittes der Kardanwelle hindurch in diese eingeführt und in deren zweiten Abschnitt, dass ist der Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser, eingepresst.
Trotz der Sicke unterliegt das Verformungsverhalten von so hergestellten Kardanwellen Schwankungen, die unerwünscht groß sind. Die Schwankungen sind deshalb unerwünscht, weil sie Vorhersagen über das Verformungsverhalten und davon abhängige konstruktive Vorkehrungen zur Erfüllung eines vorgegebenen Maßes an passiver Sicherheit des Kraftfahrzeuges erschweren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Schwankungen im Verformungsverhalten von Antriebswellen der vorste- hend genannten Art ohne Einbuße an Sicherheit verringert werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine nach dem Verfahren hergestellte Antriebswelle. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird nicht eine Sicke in das Rohr, aus welchem die Antriebswelle zu bilden ist, gerollt oder gedreht, bevor das Rohr umgeformt wird, um neben einem ersten Abschnitt mit größerem Durchmesser einen zweiten Abschnitt mit kleinerem Durchmesser zu bilden. Vielmehr wird die Sicke erfindungsgemäß während des Umformvorganges oder nach dem Umformvorgang oder in einer Pause des Umform Vorganges gebildet, der den zweiten Abschnitt der Antriebswelle mit dem kleineren, zweiten Durchmesser d als Ergebnis hat. Das hat wesentliche Vorteile:
♦ Die Lage der Sicke im Übergangsabschnitt der Antriebswelle läßt sich genauer vorherbestimmen. ♦ Die Form der Sicke läßt sich genauer vorherbestimmen. ♦ Die Abmessungen der Sicke, insbesondere ihre Tiefe, lassen sich mit größerer Genauigkeit vorherbestimmen.
♦ Die Sicke zeichnet sich durch eine höhere Gleichmäßigkeit aus.
♦ Die Gefahr einer exzentrischen Lage der Sicke ist verringert. ♦ Das Umformen des Rohrs zur Bildung des zweiten Abschnitts mit dem kleineren Durchmesser d, welches insbesondere durch Rundkneten oder Ziehen erfolgen kann, verändert die Lage, die Gestalt und die Abmessungen der Sicke nicht oder mindestens weniger als bei Anwendung des bekannten Verfahrens. ♦ Das Verformungsverhalten der Antriebswelle unterliegt weniger Schwankungen als bisher.
♦ Das Gewährleisten eines vorgegebenen Maßes an passiver Sicherheit im Fahrzeug wird erleichtert.
♦ Die Kosten des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen in derselben Größenordnung wie die Kosten des bekannten Verfahrens oder darunter.
♦ Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wirkt sich eine lokal unterschiedliche Härte, welche zum Beispiel im Bereich einer Schweißnaht des Rohres auftreten kann, nur noch minimal auf Schwankungen der Tiefe der Sicke aus.
Als Verfahren zum Umformen des Rohrs, um einen Abschnitt kleineren Durchmessers und einen Übergangsabschnitt zum Abschnitt mit dem größeren Durchmesser zu erreichen, eignen sich insbesondere das Rundkneten und/oder das Ziehen.
Die Sicke wird vorzugsweise in der Außenseite des Übergangsabschnittes gebil- det. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten und es erleichtert die Kontrolle des Arbeitsergebnisses. Je nach dem Verfahren, welches für das Bilden der Sicke ausgewählt wird, ist es jedoch auch möglich, die Sicke in der Innenseite des Übergangsabschnittes zu bilden; eine an der Innenseite vorgesehene Sicke kann für das Einstülpen und Abreißen des Rohres, aus welchem die Antriebswelle gebildet ist, günstiger sein als eine auf der Außenseite des Übergangsabschnitts vorgesehene Sicke. An der Innenseite kommt eine Sicke insbesondere dann in- frage, wenn sie in den Übergangsabschnitt gedrückt wird. Die Sicke in den Übergangsabschnitt zu drücken ist die bevorzugte Art und Weise, die Sicke zu bilden. Eine andere Möglichkeit, die Sicke durch spanlose Bearbeitung zu bilden, ist, sie in den Übergangsabschnitt zu rollen. Wenn das Rohr durch Rundkneten umgeformt werden soll, besteht eine günstige Möglichkeit, die Sicke zu formen, darin, dass man Knetbacken einsetzt, welche an ihrer Vorderseite, mit welcher sie auf das Rohr einwirken, mit einem Vorsprung versehen sind, dessen Kontur sich in dem entstehenden Übergangsabschnitt der Antriebswelle abbildet.
Es ist aber auch möglich, wenn auch nicht bevorzugt, die Sicke an der Außenseite durch spanende Bearbeitung, insbesondere durch Drehen, zu bilden.
Die Sicke kann nicht nur auf der Innenseite oder der Außenseite des Übergangsabschnitts gebildet werden, sondern auch auf beiden Seiten, insbesondere dek- kungsgleich. Zweckmäßigerweise sind die Sicken in diesem Fall zusammengenommen ungefähr so tief wie die Sicke in dem Fall, dass sie als einzige im Übergangsabschnitt vorgesehen ist.
Ist in dem Übergangsabschnitt nur eine einzige Sicke vorgesehen, dann wird sie vorzugsweise mit einer Tiefe von 0,15 mm bis 0,3 mm, insbesondere 0,2 mm aus- gebildet. Das hat sich für den Zweck der Sicke als besonders zweckmäßig erwiesen und nimmt zugleich darauf Rücksicht, dass es die eigentliche Aufgabe der Antriebswelle ist, Drehmomente zu übertragen. Sind zwei deckungsgleiche Sik- ken vorgesehen, eine auf der Außenseite und eine auf der Innenseite, dann sind sie zweckmäßigerweise zusammengenommen ungefähr 0,15 mm bis 0,3 mm tief.
Die beim Formen der Sicke auftretenden Kräfte werden vorzugsweise von einem Widerlager aufgefangen, welches dem Übergangsabschnitt der Antriebswelle auf seiner der Sicke abgewandten Seite zeitweilig angelegt wird. Auf diese Weise erhält man eine in Gestalt und Tiefe besonders gleichmäßige und damit für Zwek- ke der Erfindung besonders vorteilhafte Sicke. Es ist aber auch möglich, eine Sik- ke auszubilden, welche sich nicht ohne Unterbrechung über einen Umfangswin- kel von 360 ° erstreckt, sondern welche an einigen Stellen unterbrochen ist. Die- se Stellen sind vorzugsweise regelmäßig über den Umfang des Übergangsabschnitts verteilt. Sie ermöglichen das Übertragen größerer Drehmomente bei gleichzeitigem Erfüllen der Aufgabe der Sicke, im Falle eines Crash ein Einstülpen und Abreißen der Antriebswelle am vorbestimmter Stelle herbeizuführen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen darge- stellt, in welchen gleiche oder einander entsprechende Teile mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet sind.
Figur 1 zeigt im Längsschnitt eine Antriebswelle, welche nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist,
Figur 2 zeigt das Detail X aus Figur 1 , die
Figuren 2a und 2b zeigen Abwandlungen von Figur 2
Figur 3 zeigt im Längsschnitt eine Antriebswelle mit Werkzeugen für das Einformen einer Sicke,
Figur 4 zeigt in einer Darstellung entsprechend der Figur 3 ein zweites Beispiel für die Herstellung einer Sicke in der Antriebswelle,
Figur 5 zeigt in einer Darstellung entsprechend der Figur 3 ein drittes Beispiel für das Einformen einer Sicke in eine Antriebswelle, und
Figur 6 zeigt in einer Ansicht auf den Übergangsabschnitt der Antriebswelle in Abwandlung des Beispiels aus Figur 1 eine Sicke mit Unterbrechungen. Die in Figur 1 dargestellte Antriebswelle ist ausgehend von einem zylindrischen Rohr mit dem Außendurchmesser D gebildet. Dieses Rohr wird zunächst durch Umformen, insbesondere durch Ziehen oder Rundkneten, auf einem Teil seiner Länge bearbeitet. Dadurch verbleibt ein erster Abschnitt 1 des Rohres bei seinem ursprünglichen Außendurchmesser D und es entsteht ein zweiter Abschnitt 2 mit einem zweiten, kleineren Außendurchmesser d. Damit sich im Falle eines Aufpralls der Abschnitt 1 über den Abschnitt 2 schieben kann oder sich der Abschnitt
2 in den Abschnitt 1 hineinschieben kann, ist der Außendurchmesser d wenigstens um die Wandstärke des ersten Abschnittes 1 kleiner als der Innendurch- messer des Abschnittes 1. Zwischen den Abschnitten 1 und 2 befindet sich ein Übergangsabschnitt 3 mit einem im Längsschnitt andeutungsweise S-förmigen Verlauf, dessen größte Steigung gegenüber der Längsachse 4 der Antriebswelle vorzugsweise 45 ° bis 80 ° beträgt. In die Außenseite des Übergangsabschnittes
3 ist eine ringförmige Sicke 5 eingeformt, welche koaxial in Bezug auf die Längs- achse 4 angeordnet ist. Figur 2 zeigt, welche Gestalt die auf diese Weise gebildete Sicke 5 im Aüsführungsbeispiel hat. Da sie nur ungefähr 0,2 mm tief ist, ist sie in Figur 2 übertrieben dargestellt. Figur 2a und Figur 2b zeigen Alternativen zu Figur 2. In Figur 2a befindet sich die Sicke 5 nicht auf der Außenseite, sondern auf der Innenseite des Übergangsabschnitts 3. In Figur 2b befindet sich auf beiden Seiten des Übergangsabschnitts 3 eine Sicke 5, und zwar liegen sie ungefähr deckungsgleich und sind nur ungefähr halb so tief wie in den Beispielen gemäß den Figuren 2 und 2a.
Ein Rohrstutzen 6 mit einem dünneren Hals 7 und einem dickeren Abschnitt 8, der in einen sich verjüngenden, kurzen Abschnitt 9 ausläuft, steckt mit seinem Hals 7 fest im zweiten Abschnitt 2 der Antriebswelle. Der Außendurchmesser des Halses 7 ist so auf den Innendurchmesser des zweiten Abschnittes 2 der An- triebswelle abgestimmt, dass sich beim Einführen des Halses 7 in den zweiten Abschnitt 2 ein Presssitz ergibt, durch welchen der Rohrstutzen 6 in der Antriebswelle fixiert wird. Der Außendurchmesser des dickeren Abschnittes 8 des Rohr- Stutzens 6 ist an den Innendurchmesser des Abschnittes 1 der Antriebswelle angenähert, so dass sich zwischen beiden eine Führung ergibt, wenn im Falle eines Aufpralls die Abschnitte 1 und 2 der Antriebswelle ineinandergeschoben werden. Die Erfindung schließt aber auch Antriebswellen ein, in welchen ein Rohrstutzen 6 nicht vorgesehen ist.
Anhand der Figur 3 wird erläutert, wie eine solche Sicke 5 in den Übergangsabschnitt 3 einer Antriebswelle eingeformt werden kann. Dazu wird die Antriebswelle mit ihrem ersten Abschnitt 1 mittels einer Spanneinrichtung 11 eingespannt.
Von der Seite des ersten Abschnittes 1 her wird zweckmäßigerweise z. B. ein Widerlager 12 in die Antriebswelle eingeführt, welches eine Kontur hat, die dem Verlauf der Innenseite der Antriebswelle an dem Übergangsabschnitt 3 und in der Nachbarschaft des Übergangsabschnitts 3 angepasst ist. Das Widerlager 12 wird mittels eines ersten Druckmittelzylinders 13 an die Innenseite des Übergangsabschnittes 3 gedrückt. In die Außenseite des Übergangsabschnittes 3 wird mittels eines hohlen Stempels 14, welcher an seiner Vorderseite eine Ringwulst 15 hat und koaxial bezüglich der Längsachse 4 über den zweiten Abschnitt 2 der Antriebswelle geschoben wird, eine der Ringwulst 15 komplementäre ringförmige Sicke 5 in den Übergangsabschnitt 3 gedrückt. Dazu wird mittels eines zweiten Druckmittelzylinders 16 auf den Stempel 14 eingewirkt. Der Stempel 14 hat an seiner Vorderseite zu beiden Seiten der Ringwulst 15 eine Kontur 17, welche komplementär mit der Kontur übereinstimmt, welche die Antriebswelle auf der Außenseite ihres Übergangsabschnittes 3 und in dessen Nachbarschaft haben soll. Hat die Antriebswelle bereits vor dem Einformen der Sicke 5 im Bereich des Übergangsabschnittes 3 die gewünschte Kontur, dann stellt das Zusammenwirken des Stempels 14 mit dem Widerlager 12 sicher, dass die gewünschte Kontur beim Einformen der Sicke 5 nicht verändert, sondern beibehalten wird.
Hat die Antriebswelle jedoch im Bereich des Übergangsabschnittes 3 vor dem Einformen der Sicke 5 eine Kontur, welche von der gewünschten Kontur noch etwas abweicht, dann erhält der Bereich des Übergangsabschnittes 3 durch das Pressen zwischen dem Stempel 14 und dem Widerlager 12 seine endgültige Kontur; die Kontur der Vorderseite des Stempels 14 hat in diesem Fall die Funktion einer Matrize, in welche der Übergangsabschnitt 3 der Antriebswelle durch das Zusammenwirken des Stempels 14 und des Widerlagers 12 hineingedrückt und kalibriert wird.
Eine Abwandlung der so gebildeten ringförmigen Sicke 5 ist in Figur 6 darstellt. Bei dieser Abwandlung ist die Sicke an drei Stellen unterbrochen. Die Unterbrechungen sind um 120 ° gegeneinander versetzt. Sie erlauben das Übertragen größerer Drehmomente unter Bewahrung der Aufgabe, im Crashfall ein Einstül- pen und Abreißen des äußeren Rohrs der Antriebswelle an vorbestimmter Stelle herbeizuführen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 unterscheidet sich von dem in Figur 3 darin, dass die Kontur des Übergangsabschnittes 3 noch deutlich von der gewünschten endgültigen Kontur abweicht: Zwischen dem ersten Abschnitt 1 mit dem Außendurchmesser D und dem zweiten Abschnitt 2 mit dem Außendurchmesser d liegt als Vorform z. B. ein konischer Übergangsbereich 3' vor, welcher noch eine größere Länge als die gewünschte endgültige Kontur des Übergangsabschnittes 3 aufweist, welche in Figur 4 in der unteren Hälfte der Zeichnung dargestellt ist. In diesem Fall wird durch das Zusammenwirken des Stempels 14 und des Widerlagers 12 die endgültige Kontur des Übergangsabschnittes 3 gebildet und dabei zugleich die Sicke 5 geformt.
Das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen darin, dass das in einer Spanneinrichtung 11 eingespannte Rohr, welches zu einer Antriebswelle umge- formt werden soll, endseitig gegen einen Anschlag 18 positioniert ist. Von der gegenüberliegenden Seite wird in das Rohr ein zylindrischer Dorn 19 eingeführt, dessen Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser übereinstimmt, den der zweite Abschnitt 2 der Antriebswelle erhalten soll. Dieser zweite Abschnitt 2 wird durch Rundkneten gegen den Dorn 19 gebildet. In Figur 5 sind für diesen Zweck zwei Knetbacken 20 schematisph dargestellt. Diese haben an ihrem dem Anschlag 18 zugewandten Ende eine Kontur 17, welche der gewünschten Kontur im Bereich des zu bildenden Übergangsabschnittes 3 entspricht. Dabei haben die Knetbacken 20 in ihrer Kontur zusätzlich Abschnitte 21 einer Ringwulst, durch deren Einwirken auf das eingespannte Rohr zugleich mit den Kneten des Übergangsabschnittes 3 die Sicke 5 geformt wird.
Der vom Übergangsabschnitt 3 weiter entfernte zweite Abschnitt der Antriebswelle mit dem Durchmesser d kann auch durch Pressen anstatt durch Rundkneten gebildet werden.
Sind der zweite Abschnitt 2 und der Übergangsabschnitt 3 der Antriebswelle geformt, kann durch den im Durchmesser größeren ersten Abschnitt 1 ein Rohrstutzen 6, wie in Figur 1 dargestellt, eingeführt und durch Einpressen in den zweiten Abschnitt 2 fixiert werden.
Erst nach dem Einführen des Rohrstutzens 6 wird entsprechend der Darstellung in Figur 1 ein dem zweiten Abschnitt 2 abgewandter dritter Abschnitt 10 der Antriebswelle durch Umformen, insbesondere durch Ziehen oder Rundkneten ausgehend vom Außendurchmesser D des ersten Abschnittes 1 geformt. Der dritte Abschnitt 10, welcher bei Betrachtung der Figur 5 in dem an den Anschlag 18 an- grenzenden Abschnitt des Rohrs geformt wird, weist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, denselben Durchmesser d auf, den auch der zweite Abschnitt 2 aufweist. Zwischen dem ersten Abschnitt 1 und dem dritten Abschnitt 10 ergibt sich ein weiterer Übergangsabschnitt 22, in welchem erfindungsgemäß eine weitere Sicke gebildet werden kann, deren Aufgabe der Aufgabe der Sicke 5 im Übergangsbereich 3 entspricht. Bezugszahlenliste:
1. erster Abschnitt
2. zweiter Abschnitt
3. Übergangsabschnitt
3'. konischer Übergangsbereich
4. Längsachse
5. Sicke
6. Rohrstutzen
7. Hals von 6
8. dickerer Abschnitt von 6
9. sich verjüngender Abschnitt von 8
10. dritter Abschnitt
11. Spanneinrichtung
12. Widerlager
13. erster Druckmitteizylinder
14. Stempel
15. Ringwulst
16. zweiter Druckmitteizylinder
17. Kontur
18. Anschlag
19. zylindrischer Dorn
20. Knetbacken
21. Abschnitte einer Ringwulst
22. weiterer Übergangsabschnitt
23. Unterbrechungen

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Antriebswelle, insbesondere Kardanwelle für ein Kraftfahrzeug, welche einen ersten Abschnitt (1) mit einem ersten Durchmesser D und einen zweiten Abschnitt (2) mit einem zwei- ten Durchmesser d hat, wobei d kleiner als D ist, und mit einem Übergangsabschnitt (3), in welchem der Durchmesser der Antriebswelle von D auf d abnimmt und sich eine ringförmige Sicke (5) befindet, welche die Längsachse (4) der Antriebswelle koaxial umgibt, in dessen Verlauf ein Rohr mit dem ersten Durchmesser D zum Bilden des zweiten Abschnitts (2) und des Übergangsabschnitts (3) umgeformt und dadurch im Durchmesser verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) während, nach oder in einer Pause des Umformvorganges gebildet wird, der den zweiten Abschnitt (2) mit dem zweiten Durchmesser d als Ergebnis hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr durch Rundkneten und/oder durch Ziehen umgeformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) in der Außenseite des Übergangsabschnittes (3) gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke in der Innenseite des Übergangsabschnittes (3) gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Sicke (5) in der Außenseite und eine zweite Sicke in der Innenseite des Übergangsabschnittes (3) gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) so gebildet wird, dass sie sich ohne Unterbrechung über den gesamten Umfang des Übergangsabschnittes (3) erstreckt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) so gebildet wird, dass sie sich mit Unterbrechungen (23) über den Umfang des Übergangsabschnittes (3) erstreckt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) durch spanende Bearbeitung, insbesondere durch Drehen, gebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) durch spanlose Bearbeitung gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) in den Übergangsabschnitt (3) gerollt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) in den Übergangsabschnitt (3) gedrückt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) durch Rundkneten gebildet wird.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (5) 0,15 mm bis 0,3 mm tief ausgebildet wird.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft, mit welcher beim Formen der Sicke (5) auf den Übergangsabschnitt (3) eingewirkt wird, eine zur Längsachse (4) der Antriebswelle parallele Komponente hat.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die achsparallele Komponente der Kraft eine radiale Komponente der Kraft überwiegt.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft nur achsparallel einwirkt.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass beim Einformen der Sicke (5) in den Übergangsabschnitt (3), insbesondere beim Einformen der Sicke (5) durch Drücken, die dabei auftretenden Kräfte durch ein Widerlager (14) aufgefangen werden, welches dem Übergangsabschnitt (3) auf seiner der Sicke (5) abgewandten Seite zeitweilig angelegt wird.
18. Rohrförmige Antriebswelle, insbesondere Kardanwelle für ein Kraftfahrzeug, welche einen ersten Abschnitt (1) mit einem ersten Durchmesser D und einen zweiten Abschnitt (2) mit einem zweiten Durchmesser d hat, wobei d kleiner als D ist, und mit einem Übergangsabschnitt (3), in welchem der Durchmesser der Antriebswelle von D auf d abnimmt und sich eine ringförmige Sicke (5) befindet, welche die Längsachse (4) der Antriebswelle koaxial umgibt, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
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