WO2016062537A1 - Längswellenanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Längswellenanordnung für ein kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
WO2016062537A1
WO2016062537A1 PCT/EP2015/073009 EP2015073009W WO2016062537A1 WO 2016062537 A1 WO2016062537 A1 WO 2016062537A1 EP 2015073009 W EP2015073009 W EP 2015073009W WO 2016062537 A1 WO2016062537 A1 WO 2016062537A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
joint part
cage
longitudinal
longitudinal shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/073009
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Lück
Herbert Cermak
Original Assignee
Gkn Driveline Deutschland Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gkn Driveline Deutschland Gmbh filed Critical Gkn Driveline Deutschland Gmbh
Priority to US15/519,180 priority Critical patent/US10527105B2/en
Priority to JP2017539506A priority patent/JP6313910B2/ja
Priority to CN201580057123.1A priority patent/CN107002770A/zh
Publication of WO2016062537A1 publication Critical patent/WO2016062537A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D3/226—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a cylinder co-axial with the respective coupling part
    • F16D3/227—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a cylinder co-axial with the respective coupling part the joints being telescopic
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D2003/22303—Details of ball cages
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D2003/2232—Elements arranged in the hollow space between the end of the inner shaft and the outer joint member
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls

Definitions

  • the present invention relates to a longitudinal shaft assembly for a motor vehicle, wherein at least a first shaft and a second shaft are provided, which are connected to each other via a ball synchronous pivot to connect a drive side of the motor vehicle with a driven side of the motor vehicle.
  • the longitudinal shaft arrangement is regularly used to transmit torque from the drive (eg engine and / or transmission) to the output (eg differential, axle drive, transmission) of the motor vehicle, the longitudinal shaft arrangement extending in the direction of the vehicle.
  • the longitudinal shaft arrangement transmits the torque to the rear wheels or, if the drive is arranged in the rear area, the driving force to the front wheels.
  • Longitudinal shaft arrangements represent a rigid construction in the motor vehicle, which is to be interpreted in particular with regard to its crash behavior.
  • An essential focus in the design of longitudinal shaft assemblies is therefore that no component of the longitudinal shaft assembly dissolves from the Lssenswellena- arrangement that it would penetrate other vehicle areas.
  • parts of the longitudinal shaft arrangement penetrate into the passenger compartment and / or the fuel tank, whereby an additional injury sgefahr for vehicle occupants or fire hazard could occur due to escaping fuel.
  • the longitudinal shaft arrangement absorbs deformation energy (only) to the extent intended, in particular continuously, during deformation in the event of a crash.
  • Such longitudinal shaft assemblies have at least a first shaft and a second shaft, via which the torques of the drive of the motor vehicle are transmitted.
  • the waves are connected to each other via a ball synchronous joint, preferably over a limited displacement range in an axial direction. Due to the displacement range of the ball-and-cage joint, the movements of individual components of the longitudinal shaft arrangement or the motor vehicle occurring in normal operation in the longitudinal direction of the vehicle (the axial direction) are compensated. In addition, by the ball constant velocity joint occurring in operation entanglement of the waves are balanced by diffraction of the ball constant velocity joint.
  • the displacement region and the pivoting region of the longitudinal shaft arrangement are designed and limited to be application-specific.
  • a range of displacement of the longitudinal wave arrangement of (in total) 30 mm to 65 mm [millimeters] can be assumed.
  • a center bearing is provided regularly on the longitudinal shaft arrangement, which is arranged on at least one of the shafts.
  • This central bearing which is necessary for guiding the longitudinal shaft arrangement, additionally serves to damp and reduce the vibrations occurring in the longitudinal shaft arrangement.
  • Longitudinal shaft arrangements of the aforementioned type are to be interpreted in the respective application, in particular with regard to the driving force to be transmitted.
  • Other parameters include: length of the longitudinal shaft assembly, space in the vehicle, weight of the motor vehicle, crash requirements.
  • the object of the invention is therefore to at least partially solve the problems described with reference to the prior art and in particular to provide a longitudinal shaft arrangement which in a crash, in particular simulated by vehicle crash tests or component crash tests of the longitudinal shaft arrangement, a continuous recording of Allows deformation energy and in particular also space-saving and lightweight. Furthermore, in the event of a crash, a deflection of individual components of the longitudinal shaft arrangement is to be prevented and / or a secure collection of possibly occurring fragments of the components of the longitudinal shaft arrangement is to be achieved.
  • the longitudinal shaft assembly for a motor vehicle comprises at least a first shaft and a second shaft, the first shaft having a pin with a first end and a second end, and further a Kugelrete Sammlungonneverschiebegelenk joint for connecting the first shaft to the second shaft, wherein an inner joint part of the ball tracking sliding joint is mounted on the second end and an outer joint part is disposed on the second shaft.
  • the longitudinal shaft assembly comprises in particular a first shaft which is at least partially designed as a hollow shaft in order to have the greatest possible flexural rigidity and at the same time be able to transmit high torques, and is via a center bearing, in particular in the form of a rolling bearing, with the body connected, so that the longitudinal shaft assembly via the first shaft and the center bearing is supported on the body of the motor vehicle.
  • the rolling bearing has an inner ring and an outer ring with rollers arranged therebetween, wherein the inner ring is arranged on the circumference of the first shaft.
  • the outer ring of the rolling bearing is connected to the body of the motor vehicle.
  • the rolling bearing is supported at least with its inner ring against a stop on the first shaft.
  • the first wave continues in particular in the form of a pin, the end of which receives the inner joint part of the Kugelrete GmbHmaschinebegelenks.
  • the Kugelrete GmbHmaschinebgelenk is with its outer joint part arranged a second wave, which at least partially continues as a hollow shaft, starting from a joint bottom of the ball synchronizing sliding joint, in the axial direction on.
  • the cage Upon further displacement of the shafts (due to a very high axial force), the cage is widened and / or (finally even) exploded at least in the radial direction, whereby the cage and balls are retained by the first stop.
  • the cage is normally seated in a joint, fixed by a spherical cap, axially frictionally engaged on the associated ball hub.
  • the first shaft, together with the pin and the inner joint part fixed thereon, can then be pushed further through the joint bottom into the second shaft.
  • a circumferential free space is provided in the end zone of the displacement region of the ball synchronization sliding joint in the outer joint part radially outside the cage.
  • the cage when it abuts the first stop and the inner joint part relative to the cage is further displaced, be widened (elastically), wherein the cage is pressed into the radial clearance.
  • the inner joint part can be released from the cage and further displaced along the axial direction relative to the cage and outer joint part.
  • the cage is fixed and guided in the displacement area in the radial direction by the outer joint part (through the webs between the ball tracks). Only in the end zone and up to the first stop the free space is provided, in which the cage can escape as a result of the expansion by the inner joint part. In this area, therefore, the leadership of the cage is abandoned in the radial direction.
  • the widening and / or detonation of the cage can take place under a predetermined force, so that, in particular, damage to other components of the longitudinal shaft arrangement is prevented.
  • the crash behavior of the longitudinal shaft arrangement is thus preferably primarily set by an axial force in which the solution or separation of the inner joint part and outer joint part of the Kugel GmbHnnenverschiebegelenks occurs, in particular the cage is deformed and / or damaged so far that the balls no longer in the respective Tracks of inner joint part and Gelenkau- . .
  • a defined crash force can thus be generated, wherein preferably two categories of the crash behavior can be predetermined in such a longitudinal shaft arrangement: a) easily deformable at crash forces in the range of 10 kN to 40 kN [Kilo-Newton], and b) difficult to deform at crash forces in the range of 40 kN to 80 kN.
  • the first shaft is guided in particular by a largest second outer diameter of the inner joint part in a tubular portion with a corresponding second inner diameter of the second second shaft, wherein the second portion connects in the axial direction of the outer joint part.
  • This embodiment of the longitudinal shaft arrangement allows a larger displacement with the largest possible diameter of the immersed shaft compared to the known concepts, which can thus be designed even for a torsionally rigid and more rigid load (as well as higher speeds).
  • These Longitudinal wave arrangement also allows a lower and / or better calculable release force in the event of a crash.
  • This longitudinal shaft arrangement can be better performed in the event of a crash, so that the risk of undesired penetration of the waves into adjacent areas of the longitudinal shaft arrangement can be reduced.
  • a largest first outer diameter of the cage is greater than a smallest first inner diameter of the first stop and a largest second outer diameter of the inner joint part is smaller than the smallest first inner diameter of the first stop.
  • the second shaft is tubular at least in one section and has there a smallest second inner diameter, which substantially corresponds to a largest second outer diameter of the inner joint part.
  • a cover is provided (in the joint bottom), which substantially closes the tubular section of the second shaft towards the ball-to-cage displacement joint, the cover having a largest third outer diameter substantially corresponding to the smallest second inner diameter of the section.
  • the cover is contacted, deformed, pierced and / or displaced relative to the second shaft together with the first shaft by the second end of the journal and / or the inner joint part.
  • the largest second outer diameter of the inner joint part and the smallest second inner diameter of the section and / or the largest third outer diameter of the lid and the smallest second inner diameter of the section form a press fit.
  • the interference fit allows the components to be displaced relative to one another, wherein a guide of the first shaft relative to the second shaft is maintained by the sliding of the inner joint part and / or the cover along the wall of the section.
  • existing crash energy is continuously and / or gradually degraded by adjustable with the press-fitting deformation forces of the longitudinal shaft assembly.
  • the largest second outer diameter of the inner joint part corresponds to the smallest second inner diameter of the section, or the largest second outer diameter is smaller.
  • an interference fit can only be formed between the cover and the section.
  • At least one further cover is provided in the section.
  • the lid and / or the at least one further lid forms an interference fit with the portion.
  • different interference fits are formed between the cover and the section on the one hand and between at least one further cover and the portion on the other hand.
  • a stepwise reduction of the existing crash energy is made possible by arranging a plurality of lids along the section, since further lids are displaced, deformed and / or pushed through as the displacement of the first shaft relative to the second shaft progresses.
  • the wall thicknesses of the first shaft and the second shaft as well as the stops are adapted precisely to the respective components of the longitudinal shaft arrangement, so that the existing crash energy is reduced in a predetermined manner by adjustable deformation forces of the longitudinal shaft arrangement, in particular stepwise. On the one hand, this avoids high deformation forces during the crash, which can lead to a deflection of components of the longitudinal shaft arrangement into the vehicle interior while a sufficient guide length within the longitudinal shaft arrangement has not yet been achieved.
  • At least one center bearing is provided from the support of the longitudinal shaft assembly relative to a body.
  • the center bearing is mounted on the first shaft at the first end of the pin, with the further telescoping of the first shaft and the second shaft, and while the inner joint part located at the second end is in the section of the second shaft, the cage on the center bearing or the outer joint part comes to rest on a second stop of the first shaft.
  • Fig. 1 an embodiment of a longitudinal shaft assembly
  • FIG. 2 shows the longitudinal shaft arrangement, the ball synchronous sliding joint being shown in an operating position
  • FIG. 3 shows the longitudinal shaft arrangement, wherein the ball tracking displacement joint is shown in an end position
  • FIG. 4 shows the longitudinal shaft arrangement, wherein the ball synchronization sliding joint is shown in a position in which the cage is blown up
  • FIG 5 shows the longitudinal shaft arrangement, wherein the inner joint part is shown inserted into the second shaft.
  • the longitudinal shaft assembly 1 shows a preferred embodiment of a longitudinal shaft assembly 1 of a motor vehicle 2.
  • the arrangement of the longitudinal shaft assembly 1 in the motor vehicle 2 is parallel to the direction of travel of the motor vehicle 2, ie parallel to the axial direction 28.
  • the longitudinal shaft assembly 1 consists of at least a first shaft 3 and a second Shaft 4 together, which are interconnected via the Kugelrete Sammlunglaufverschiebegelenk 8 shown in the middle.
  • the first shaft 3 is itself composed of several components, as illustrated in FIG. 1.
  • a further ball-synchronizing sliding joint is arranged on a journal of the first shaft 3, shown here on the left in FIG.
  • At the other end of the first shaft 3 is a pin.
  • a center bearing 25 is arranged in the form of a rolling bearing.
  • the center bearing 25 is connected with its inner ring with the first end 6 of the pin 5 and with its outer ring with the body 26 of the motor vehicle.
  • the center bearing 25 connects the longitudinal shaft assembly 1 to the body 26 of the motor vehicle 2 and serves for the vibration damping of the longitudinal shaft assembly 1.
  • the second shaft 4 is connected to the outer joint part 10 of the ball tracking joint 8.
  • the second shaft 4 continues, starting from the ball synchronizing sliding joint 8, as a hollow shaft.
  • a cover 21 is shown here, which seals the Kugelretemaschinebegelenk 8 relative to the second shaft 4.
  • One, two, three or four further covers 23 may be arranged in the second shaft, so that further crash energy can be dissipated successively by displacing or piercing this further cover 23.
  • Fig. 2 shows a detail of the longitudinal shaft assembly 1, wherein the ball tracking - displacement joint 8 is shown in an operating position.
  • the inner joint part 9 can be moved relative to the outer joint part 10 along the axial direction 28 in a predetermined displacement area 12. Torques are transmitted via balls 15 of outer joint part 10 to inner joint part 9 (or vice versa), wherein a cage 14 is provided for guiding the balls 15 within the Kugel GmbHverschiebegelenks 8.
  • balls 15 are located in ball tracks 27 in a middle zone of the sliding area 12 of the ball tracking sliding joint 8.
  • the inner joint part 9 can additionally be displaced along the axial direction 28 with respect to the outer joint part 10.
  • a first stop 13 which has a smallest first inner diameter 17. This is smaller than the largest first outer diameter 16 of the cage 14.
  • the cage 14 sets after displacement of the inner joint part 9 relative to the outer joint part 10 at this first stop 13, so that the displacement portion 12 of the first shaft 3 with respect to the second shaft 4 is limited in the axial direction 28.
  • a further displacement of the first shaft 3 is not possible without deformation / damage / destruction of components, since the inner joint part 9 has a largest second outer diameter 18, which is greater than the inner diameter of the cage 14, so that an undercut, so a positive connection in the axial direction 28, is formed.
  • the second shaft 4 has a smallest second inner diameter 20 in a section 19 which extends from the outer joint part 10 along the axial direction 28. This smallest second inner diameter 20 is in particular smaller than the largest first outer diameter 16 of the cage 14.
  • Fig. 3 shows the longitudinal shaft assembly 1, wherein the Kugelrete Sammlunglaufverschie- hinge 8 is shown in an end position, ie the sliding portion 12 of the outer joint part 10 is fully utilized and the cage 14 abuts against the first stop 13 of the outer joint part 10.
  • the balls 15 are located in an end zone 11 of the displacement region 12 of the outer joint part.
  • Radially outside the cage 14, a circumferential clearance 31 is provided in the outer joint part 10. It can be seen that the inner joint part 9 with respect to the outer joint part 10 is even further displaced in the axial direction 28.
  • a cover 21 is arranged in the region of the joint bottom 30, which seals the ball tracking - Verschiebegelenk 8 relative to the second shaft 4.
  • the lid 21 has a largest third outer diameter 22, which forms a press fit with the smallest second inner diameter 20 of the portion 19.
  • the diameters 16, 17, 18, 20 and 22 can be selected in particular in the following order:
  • FIG. 4 shows the longitudinal shaft arrangement 1, wherein the ball tracking displacement joint 8 is shown in a position in which the cage 14 is blown up / expanded due to the passage of the inner joint part 9.
  • the first shaft 3 is now further displaced in the axial direction 28 relative to the second shaft 4.
  • the cage 14 is located on the first stop 13 on the outer joint part 10.
  • the cage 14 or the undercut formed between cage 14 and inner joint part 9 is blown up and, in particular, the cage 14 destroyed, or the cage 14 is widened, which is thereby made possible that he can lodge radially into the space 3. It is envisaged to provide a clearance fit between the cover 21 and the section 19, whereby a sliding force which is as free of force as possible is to be made possible.
  • the balls 15 leave the Blades 29 on the inner joint part 9 and the inner joint part 9 further penetrates into the second shaft 4.
  • Fig. 5 shows the longitudinal shaft assembly 1, wherein the inner joint part 9 is shown inserted into the second shaft 4.
  • the cage 14 is still at the first stop 13.
  • the first shaft 3 with pin has penetrated into the portion 19 of the second shaft 4.
  • the second end 7 of the pin 5 and / or the inner joint part 9 has moved the cover 21 into the section 19.
  • Lid 21 and section 19 form with the largest third outer diameter 22 and the smallest second inner diameter 20 a press fit, so that during the displacement of the lid 21 along and within the second shaft 4 Crash energie is degraded by deformation energy.
  • Cover 21 and / or inner joint part 9 ensure that the first shaft 3 is guided in the second shaft 4, so that a deflection of individual components of the L josswellenano- rdnung 1 is avoided.
  • a plurality of covers 21 are provided in the second shaft 4, so that in the piercing and / or moving the cover 21 Crash energie can be further reduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Motor Power Transmission Devices (AREA)
  • Superstructure Of Vehicle (AREA)

Abstract

Längswellenanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), zumindest aufweisend •eine erste Welle (3) und eine zweite Welle (4), wobei die erste Welle (3) einen Zapfen (5) mit einem ersten Ende (6) und einem zweiten Ende (7) aufweist, und •ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk (8) zur Verbindung der ersten Welle (3) mit der zweiten Welle (4), wobei ein Gelenkinnenteil (9) des Kugelgleichlaufverschiebegelenks (8) am zweiten Ende (7) montiert und ein Gelenkaußenteil (10) an der zweiten Welle (4) angeordnet ist, wobei das Gelenkaußenteil (10) in einer Endzone (11) eines Verschiebebereichs (12) einen ersten Anschlag (13) für einen Käfig (14) des Kugelgleichlaufverschiebegelenks (8) aufweist, so dass der Käfig (14) bei Ineinanderschieben von erster Welle (3) und zweiter Welle (4) an dem ersten Anschlag (13) zur Anlage gebracht wird.

Description

Längswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Längswellenanordnung für ein Kraftfahr- zeug, wobei zumindest eine erste Welle und eine zweite Welle vorgesehen sind, die über ein Kugelgleichlaufdrehgelenk miteinander verbunden sind, um eine Antriebsseite des Kraftfahrzeugs mit einer Abtriebsseite des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Die Längswellenanordnung wird regelmäßig zur Übertragung eines Drehmoments vom Antrieb (z. B. Motor und/oder Getriebe) zum Abtrieb (z. B. Differential, Achsgetriebe, Getriebe) des Kraftfahrzeugs eingesetzt, wobei die Längswellenanordnung sich in Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Bei Einbau des Antriebs im vorderen Bereich des Fahrzeugs überträgt die Längswellenanordnung das Drehmoment auf die hinteren Räder bzw. bei Anordnung des Antriebs im hinteren Bereich die Antriebskraft auf die vorderen Räder.
Längswellenanordnungen stellen im Kraftfahrzeug eine steife Konstruktion dar, die insbesondere hinsichtlich ihres Crash- Verhaltens auszulegen ist. Ein wesentlicher Schwerpunkt bei der Auslegung von Längswellenanordnungen ist daher, dass keine Komponente der Längswellenanordnung sich derart aus der Längswellena- nordnung löst, dass sie andere Fahrzeugbereiche durchdringen würde. So soll insbesondere vermieden werden, dass Teile der Längswellenanordnung in den Fahrgastinnenraum und/oder den Kraftstofftank eindringen, wodurch eine zusätzliche Verletzung sgefahr für Fahrzeuginsassen oder Brandgefahr durch austretenden Treibstoff auftreten könnte. Weiterhin soll sichergestellt werden, dass die Längs- wellenanordnung während einer Verformung im Crashfall Verformungsenergie (nur) im beabsichtigen Maße, insbesondere kontinuierlich, aufnimmt.
Solche Längs wellenanordnungen weisen zumindest eine erste Welle und eine zweite Welle auf, über die die Drehmomente des Antriebs des Kraftfahrzeuges übertragen werden. Die Wellen werden dabei über ein Kugelgleichlaufdrehgelenk miteinander verbunden, das bevorzugt über einen begrenzten Verschiebebereich in einer axialen Richtung verfügt. Durch den Verschiebebereich des Kugelgleichlaufgelenkes werden die im üblichen Betrieb auftretenden Bewegungen von einzelnen Komponenten der Längswellenanordnung oder des Kraftfahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeugs (die axiale Richtung) kompensiert. Zudem werden durch das Kugelgleichlaufgelenk auch im Betrieb auftretende Verschränkungen der Wellen zueinander durch Beugung des Kugelgleichlaufgelenkes ausgeglichen. Der Verschiebebereich und der Verschwenkbereich der Längswellenanordnung sind anwendungsspezifisch ausgelegt und beschränkt. Gerade im Automobilbereich kann beispielsweise von einem Verschiebebereich der Längswellenanord- nung von (insgesamt) 30 mm bis 65 mm [Millimeter] ausgegangen werden. Im gleichen Anwendungsfall kann von einem Verschwenkbereich von 0° bis 4° bzw. sogar bis 8° [Winkelgrad] ausgegangen werden. Wird der Verschiebeweg eines Gelenks in der Längswellenanordnung betrachtet, so ergibt sich hier beispielsweise für denselben Anwendungsfall ein Gelenk- Verschiebebereich von 10 mm bis 20 mm [Millimeter].
Zur Lagerung der Längswellenanordnung an dem Kraftfahrzeug ist regelmäßig an der Längswellenanordnung ein Mittellager vorgesehen, das an zumindest einer der Wellen angeordnet ist. Dieses zur Führung der Längswellenanordnung notwendi- ge Mittellager dient zusätzlich der Dämpfung und Reduzierung der auftretenden Schwingungen der Längswellenanordnung.
Längswellenanordnungen der vorgenannten Art sind auf den jeweiligen Einsatzfall, insbesondere hinsichtlich der zu übertragenden Antriebskraft auszulegen. Weitere Parameter sind unter anderem: Baulänge der Längswellenanordnung, Platzangebot im Kraftfahrzeug, Gewicht des Kraftfahrzeuges, Crashanforderungen.
Aus der DE 10 2008 048 388 AI ist eine Längswellenanordnung bekannt, bei der im Crashfall die erste Welle in die rohrförmige und entsprechend hohle zweite Welle eingeschoben wird. Dabei verlassen die Kugeln des Kugelgleichlauf gelenks ihre Position zwischen Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil und wandern (während der weiteren Verschiebung der Wellen) entlang des Zapfens der ersten Welle bis sie an dem Mittellager anliegen. Die Kugeln werden nun durch das Mittellager mitgenommen und dienen der definierten Verformung der Wandung der zweiten Welle. Während des Ineinanderschiebens der ersten Welle in die zweite Welle werden Gelenkinnenteil und Käfig und im weiteren Verlauf des Crashs auch die Kugeln in die rohrförmige zweite Welle eingeführt. Dafür muss der Innendurchmesser der zweiten Welle aber entsprechend groß sein, so dass eine definierte Verformung ermöglicht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Längswellenanordnung bereitzustellen, die in einem Crash-Fall, insbesondere simuliert durch Fahrzeugcrashversuche bzw. Komponentencrashversuche der Längswellen- anordnung, eine kontinuierliche Aufnahme von Verformungsenergie ermöglicht und dabei insbesondere auch platzsparend aufgebaut und leicht ist. Weiterhin soll im Crash-Fall eine Auslenkung von einzelnen Komponenten der Längswellenanordnung verhindert und/oder auch ein sicheres Auffangen von ggf. anfallenden Bruchstücken der Komponenten der Längswellenanordnung erreicht werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Längswellenanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Längswellenanordnung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln auf- geführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Die Längswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine erste Welle und eine zweite Welle, wobei die erste Welle einen Zapfen mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, und weiter ein Kugelgleichlaufver- schiebegelenk zur Verbindung der ersten Welle mit der zweiten Welle, wobei ein Gelenkinnenteil des Kugelgleichlaufverschiebegelenks am zweiten Ende montiert und ein Gelenkaußenteil an der zweiten Welle angeordnet ist. Dabei weist das Gelenkaußenteil in einer Endzone eines Verschiebebereichs einen ersten Anschlag für einen Käfig des Kugelgleichlaufverschiebegelenks auf, so dass der Käfig bei Ineinanderschieben von erster Welle und zweiter Welle an dem ersten Anschlag zur Anlage gebracht wird, wobei bei einem weiteren Ineinanderschieben von erster Welle und zweiter Welle der Käfig und die Kugeln des Kugelgleichlaufver- schiebegelenks zurückgehalten werden und sich das am zweiten Ende montierte Gelenkinnenteil mit der ersten Welle in die zweite Welle hinein bewegt. Die Längs wellenanordnung umfasst insbesondere eine erste Welle, die wenigstens zum Teil als Hohlwelle ausgeführt ist, um bei leichter Bauart eine möglichst große Biegesteifigkeit aufzuweisen und gleichzeitig hohe Drehmomente übertragen zu können, und ist über ein Mittellager, insbesondere in Form eines Wälzlagers, mit der Karosserie verbunden, so dass die Längswellenanordnung über die erste Welle und das Mittellager an der Karosserie des Kraftfahrzeuges abgestützt ist.
Das Wälzlager weist einen Innenring und einen Außenring mit dazwischen angeordneten Rollkörpern auf, wobei der Innenring auf dem Umfang der ersten Welle angeordnet ist. Der Außenring des Wälzlagers ist mit der Karosserie des Kraft- fahrzeuges verbunden.
Das Wälzlager stützt sich zumindest mit seinem Innenring gegen einen Anschlag auf der ersten Welle ab. Auf der diesem Anschlag gegenüberliegenden Seite des Wälzlagers setzt sich die erste Welle insbesondere in Form eines Zapfens fort, dessen Ende das Gelenkinnenteil des Kugelgleichlaufverschiebegelenks aufnimmt. Das Kugelgleichlaufverschiebegelenk ist mit seinem Gelenkaußenteil an einer zweiten Welle angeordnet, die sich zumindest abschnittsweise als hohle Welle, ausgehend von einem Gelenkboden des Kugelgleichlaufverschiebegelenks, in der axialen Richtung weiter fortsetzt. Im Crashfall, insbesondere im Rahmen eines Crashversuches des Kraftfahrzeuges oder nur einzelner Komponenten, bevorzugt bei einem Frontalcrash (EURO-NCAP, US-NCAP, IIHS, FMVSS 208), durch den die Längswellenanordnung in der axialen Richtung verkürzt wird, taucht die erste Welle mit dem Zapfen und dem Gelenkinnenteil des Kugelgleichlaufdrehgelenks in die zweite (Hohl-)Welle ein. Der Verschiebeweg des Gelenks wird dabei zunächst vollständig ausgenutzt, so dass alle Bauteile unzerstört und funktionsfähig bleiben, bis der Käfig in der Endzone des Verschiebewegs des Kugelgleichlaufverschiebegelenks an einen ersten Anschlag anstößt. Bei weiterem Verschieben der Wellen (aufgrund einer sehr hohen axialen Krafteinwirkung) wird der Käfig zumindest in der radialen Richtung aufgeweitet und/oder (final sogar) gesprengt, wobei Käfig und Kugeln durch den ersten Anschlag zurückgehalten werden. Der Käfig sitzt in einem Gelenk normalerweise, über eine Kugelkalotte festgelegt, axial kraftschlüssig auf der zugehörigen Kugelnabe. Die erste Welle, zusammen mit dem Zapfen und dem darauf fixierten Gelenkinnenteil, kann dann weiter durch den Gelenkboden hindurch in die zweite Welle eingeschoben werden.
Insbesondere ist in der Endzone des Verschiebebereichs des Kugelgleichlaufver- schiebegelenks in dem Gelenkaußenteil radial außerhalb des Käfigs ein umlaufender Freiraum vorgesehen. Insbesondere kann der Käfig, wenn er an den ersten Anschlag anstößt und das Gelenkinnenteil gegenüber dem Käfig weiter verschoben wird, (elastisch) aufgeweitet werden, wobei der Käfig in den radialen Freiraum gedrückt wird. Infolge dieser Aufweitung kann sich das Gelenkinnenteil von dem Käfig lösen und weiter entlang der axialen Richtung gegenüber Käfig und Gelenkaußenteil verschoben werden. Insbesondere wird bis hin zu dieser Endzone der Käfig in dem Verschiebebereich in der radialen Richtung durch das Gelenkaußenteil (durch die Stege zwischen den Kugelbahnen) fixiert und geführt. Erst in der Endzone und bis hin zu dem ersten Anschlag ist der Freiraum vorgesehen, in den der Käfig infolge der Aufweitung durch das Gelenkinnenteil ausweichen kann. In diesem Bereich wird also die Führung des Käfigs in der radialen Richtung aufgegeben.
Die Aufweitung und/oder Sprengung des Käfigs kann unter einer vorbestimmten Krafteinwirkung erfolgen, so dass insbesondere eine Schädigung anderer Komponenten der Längswellenanordnung verhindert wird. Das Crash- Verhalten der Längswellenanordnung wird somit bevorzugt vorrangig durch eine Axialkraft eingestellt, bei der die Lösung bzw. Trennung von Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil des Kugelgleichlaufverschiebegelenks eintritt, wobei insbesondere der Käfig insoweit verformt und/oder beschädigt wird, dass die Kugeln nicht mehr in den jeweiligen Bahnen von Gelenkinnenteil und Gelenkau- ßenteil gehalten werden können. Im Crash-Fall, insbesondere bei Automobilen, kann so eine definierte Crash-Kraft erzeugt werden, wobei bevorzugt zwei Kategorien des Crash- Verhaltens bei einer solchen Längswellenanordnung vorbestimmt sein können: a) leicht verformbar bei Crash-Kräften im Bereich von 10 kN bis 40 kN [Kilo-Newton], und b) schwer verformbar bei Crash-Kräften im Be- reich von 40 kN bis 80 kN.
Bei dem Ineinanderschieben von erster Welle und zweiter Welle wird die erste Welle insbesondere durch einen größten zweiten Außendurchmesser des Gelenkinnenteils in einem rohrförmigen Abschnitt mit einem entsprechenden zwei- ten Innendurchmesser der zweiten Welle geführt, wobei der zweite Abschnitt sich in axialer Richtung an das Gelenkaußenteil anschließt.
Diese Ausgestaltung der Längswellenanordnung ermöglicht gegenüber den bekannten Konzepten einen größeren Verschiebeweg bei größtmöglichem Durch- messer der eintauchenden Welle, die so selbst für eine torsionssteifere und biegesteifere Belastung (wie auch höhere Drehzahlen) ausgelegt werden kann. Diese Längs wellenanordnung ermöglicht auch eine geringere und/oder besser kalkulierbare Auslösekraft im Crash-Fall. Diese Längswellenanordnung kann im Crash- Fall besser geführt werden, so dass das Risiko eines unerwünschten Eindringens der Wellen in benachbarte Bereiche der Längswellenanordnung reduziert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein größter erster Außendurchmesser des Käfigs größer als ein kleinster erster Innendurchmesser des ersten Anschlags und ein größter zweiter Außendurchmesser des Gelenkinnenteils kleiner als der kleinste erste Innendurchmesser des ersten Anschlags. Damit wird sichergestellt, dass der erste Anschlag den Käfig an einer weiteren Verschiebung gegenüber dem Gelenkaußenteil und der zweiten Welle hindert und das Gelenkinnenteil aber gerade nicht mit dem ersten Anschlag zusammenwirkt. Insbesondere ist die zweite Welle im Anschluss an das Gelenkaußenteil/den Gelenkboden zumindest in einem Abschnitt rohrförmig ausgeführt und weist dort einen kleinsten zweiten Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen einem größten zweitem Außendurchmesser des Gelenkinnenteils entspricht. Insbesondere ist (in dem Gelenkboden) ein Deckel vorgesehen, der den rohrförmig ausgeführten Abschnitt der zweiten Welle hin zum Kugelgleichlaufverschie- begelenk im Wesentlichen verschließt, wobei der Deckel einen größten dritten Außendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem kleinsten zweiten Innendurchmesser des Abschnitts entspricht.
Insbesondere wird der Deckel bei einer Verschiebung der ersten Welle gegenüber der zweiten Welle über den Gelenkboden hinaus von dem zweiten Ende des Zapfens und/oder dem Gelenkinnenteil kontaktiert, verformt, durchstoßen und/oder gegenüber der zweiten Welle zusammen mit der ersten Welle verschoben. Insbesondere bilden der größte zweite Außendurchmesser des Gelenkinnenteils und der kleinste zweite Innendurchmesser des Abschnitts und/oder der größte dritte Außendurchmesser des Deckels und der kleinste zweite Innendurchmesser des Abschnitts eine Presspassung. Die Presspassung ermöglicht ein Verschieben der Bauteile gegeneinander, wobei eine Führung der ersten Welle gegenüber der zweiten Welle durch das Gleiten des Gelenkinnenteils und/oder des Deckels entlang der Wandung des Abschnitts beibehalten wird. Gleichzeitig wird vorhandene Crashenergie durch mit der Presspassung einstellbare Verformungskräfte der Längswellenanordnung kontinuierlich und/oder stufenweise abgebaut.
Insbesondere entspricht der größte zweite Außendurchmesser des Gelenkinnenteils dem kleinsten zweiten Innendurchmesser des Abschnitts oder der größte zweite Außendurchmesser ist kleiner ausgeführt. Eine Presspassung kann insbesondere ausschließlich nur zwischen Deckel und Abschnitt gebildet werden.
Insbesondere ist in dem Abschnitt zumindest ein weiterer Deckel vorgesehen. Insbesondere bildet der Deckel und/oder der zumindest eine weitere Deckel mit dem Abschnitt eine Presspassung. Bevorzugt werden unterschiedliche Presspassungen zwischen Deckel und Abschnitt einerseits und zwischen zumindest einem weiteren Deckel und dem Abschnitt andererseits ausgebildet. Insbesondere wird durch Anordnung mehrerer Deckel entlang des Abschnitts ein stufenweiser Abbau der vorhandenen Crashenergie ermöglicht, da mit fortschreitender Verschiebung von erster Welle gegenüber zweiter Welle weitere Deckel mitverschoben, verformt und/oder durchgestoßen werden. Durch die Führung der ersten Welle beim Eintauchen in die zweite Welle mittels des Gelenkinnenteils und/oder des mindestens einen Deckels wird ein Auslenken der ersten Welle gegenüber der zweiten Welle verhindert, so dass ein gerichtetes Ineinanderschieben der Längswellenanordnung ermöglicht ist. Dabei sind insbesondere die Wanddicken der ersten Welle und der zweiten Welle sowie die Anschläge genau auf die jeweiligen Komponenten der Längswellenanordnung ange- passt, so dass in vorbestimmter Weise die vorhandene Crashenergie durch einstellbare Verformungskräfte der Längswellenanordnung insbesondere stufenweise abgebaut wird. Damit werden einerseits hohe Verformungskräfte während des Crashs vermieden, die zu einem Auslenken von Komponenten der Längswellenanordnung in das Fahrzeuginnere führen können während eine ausreichende Füh- rungslänge innerhalb der Längswellenanordnung noch nicht gegeben ist. Andererseits wird ein Höchstmaß an Verformungsenergie verbraucht, weil die Längswellenanordnung in vorbestimmten Wegabschnitten maximal mögliche Verformungskräfte zulässt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Mittellager zur Ab Stützung der Längswellenordnung gegenüber einer Karosserie vorgesehen ist. Das Mittellager ist am ersten Ende des Zapfens auf der ersten Welle montiert, wobei bei dem weiterem Ineinanderschieben von erster Welle und zweiter Welle und während sich das an dem zweiten Ende angeordnete Gelenkin- nenteil in dem Abschnitt der zweiten Welle befindet, der Käfig an dem Mittellager oder das Gelenkaußenteil an einem zweiten Anschlag der ersten Welle zur Anlage kommt.
Bei der hier vorgeschlagenen Längswellenanordnung dringt lediglich das Gelenk- innenteil in den rohrförmigen Abschnitt der zweiten Welle ein, so dass die zweite Welle mit einem geringen zweiten Innendurchmesser (und einem entsprechend kleinen Außendurchmesser) ausgeführt sein kann.
Die eingangs gestellten Aufgaben werden weiter durch ein Kraftfahrzeug mit ei- ner erfindungsgemäßen Längswellenanordnung gelöst. Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sind. Für gleiche Gegenstände werden in den Figuren auch gleiche Be- zugszeichen verwendet. Es zeigen schematisch:
Fig. 1: eine Ausführungsform einer Längswellenanordnung;
Fig. 2: die Längswellenanordnung, wobei das Kugelgleichlaufverschie- begelenk in einer Betriebslage dargestellt ist;
Fig. 3: die Längswellenanordnung, wobei das Kugelgleichlaufverschie- begelenk in einer Endlage dargestellt ist; Fig. 4: die Längswellenanordnung, wobei das Kugelgleichlaufverschie- begelenk in einer Position dargestellt ist, in der der Käfig gesprengt wird; und
Fig. 5: die Längswellenanordnung, wobei das Gelenkinnenteil in die zwei- te Welle eingeschoben dargestellt ist.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Längswellenanordnung 1 eines Kraftfahrzeugs 2. Die Anordnung der Längswellenanordnung 1 im Kraftfahrzeug 2 erfolgt parallel zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 2, also parallel zur axialen Richtung 28. Die Längswellenanordnung 1 setzt sich zumindest aus einer ersten Welle 3 und einer zweiten Welle 4 zusammen, die über das in der Mitte gezeigte Kugelgleichlaufverschiebegelenk 8 miteinander verbunden sind. Die erste Welle 3 setzt sich dabei selbst aus mehreren Bauteilen zusammen, wie in der Fig. 1 verdeutlicht. Insbesondere ist an der ersten Welle 3 ein weiteres Kugel- gleichlaufverschiebegelenk an einem Zapfen der ersten Welle 3 angeordnet, hier links in Fig. 1 gezeigt. An dem anderen Ende der ersten Welle 3 ist ein Zapfen 5 vorgesehen, der sich in das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 8 der Längswellenanordnung 1 hinein erstreckt. Dieser Zapfen 5 ist mit seinem zweiten Ende 7 mit dem Gelenkinnenteil 9 des Kugelgleichlaufdrehgelenks 8 verbunden. Das erste Ende 6 erstreckt sich hin zu einem Hohlwellenabschnitt der ersten Welle 3. An dem ersten Ende 6 ist ein Mittellager 25 in Form eines Wälzlagers angeordnet. Das Mittellager 25 ist mit seinem Innenring mit dem ersten Ende 6 des Zapfens 5 und mit seinem Außenring mit der Karosserie 26 des Kraftfahrzeugs verbunden. Das Mittellager 25 bindet die Längswellenanordnung 1 an die Karosserie 26 des Kraftfahrzeugs 2 an und dient der Schwingungsdämpfung der Längswellenanord- nung 1.
Die zweite Welle 4 ist mit dem Gelenkaußenteil 10 des Kugelgleichlaufverschie- begelenks 8 verbunden. Die zweite Welle 4 setzt sich, ausgehend von dem Kugel- gleichlaufverschiebegelenk 8, als Hohlwelle fort. In der zweiten Welle 4 ist hier ein Deckel 21 dargestellt, der das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 8 gegenüber der zweiten Welle 4 abdichtet. In der zweiten Welle können ein, zwei, drei oder vier weitere Deckel 23 angeordnet sein, so dass durch ein Verschieben oder Durchstoßen dieser weiteren Deckel 23 weitere Crashenergie sukzessive abgebaut werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Detail der Längswellenanordnung 1, wobei das Kugelgleichlauf - verschiebegelenk 8 in einer Betriebslage dargestellt ist. Bei dem Kugelgleichlauf- verschiebegelenk 8 lässt sich das Gelenkinnenteil 9 gegenüber dem Gelenkaußenteil 10 entlang der axialen Richtung 28 in einem vorgegebenen Verschiebebereich 12 bewegen. Drehmomente werden über Kugeln 15 von Gelenkaußenteil 10 zu Gelenkinnenteil 9 (oder umgekehrt) übertragen, wobei ein Käfig 14 zur Führung der Kugeln 15 innerhalb des Kugelgleichlaufverschiebegelenks 8 vorgesehen ist. In Fig. 2 befinden sich Kugeln 15 in Kugelbahnen 27 in einer mittleren Zone des Verschiebebereichs 12 des Kugelgleichlaufverschiebegelenks 8. Hier ist lediglich der Verschiebebereich 12 der Kugeln 15 in dem Gelenkaußenteil 10 dargestellt. Das Gelenkinnenteil 9 kann zusätzlich entlang der axialen Richtung 28 gegenüber dem Gelenkaußenteil 10 verschoben werden.
In einer Endzone 11 des Verschiebebereichs 12 in der Nähe von dem Gelenkbo- den 30 des Gelenkaußenteils 10 ist ein erster Anschlag 13 vorgesehen, der einen kleinsten ersten Innendurchmesser 17 aufweist. Dieser ist kleiner als der größte erste Außendurchmesser 16 des Käfigs 14. Damit legt sich der Käfig 14 nach Verschiebung des Gelenkinnenteils 9 gegenüber dem Gelenkaußenteil 10 an diesem ersten Anschlag 13 an, so dass der Verschiebebereich 12 der ersten Welle 3 ge- genüber der zweiten Welle 4 in der axialen Richtung 28 begrenzt ist. Eine weitere Verschiebung der ersten Welle 3 ist ohne Verformung/Beschädigung/Zerstörung von Bauteilen nicht möglich, da das Gelenkinnenteil 9 einen größten zweiten Außendurchmesser 18 aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser des Käfigs 14, so dass ein Hinterschnitt, also eine formschlüssige Verbindung in der axialen Richtung 28, gebildet wird. Die zweite Welle 4 weist in einem Abschnitt 19, der sich ausgehend von dem Gelenkaußenteil 10 entlang der axialen Richtung 28 erstreckt, einen kleinsten zweiten Innendurchmesser 20 auf. Dieser kleinste zweite Innendurchmesser 20 ist insbesondere kleiner als der größte erste Außendurchmesser 16 des Käfigs 14.
Fig. 3 zeigt die Längswellenanordnung 1, wobei das Kugelgleichlaufverschie- begelenk 8 in einer Endlage dargestellt ist, d. h. der Verschiebebereich 12 des Gelenkaußenteils 10 ist voll ausgenutzt und der Käfig 14 liegt an dem ersten Anschlag 13 des Gelenkaußenteils 10 an. Die Kugeln 15 befinden sich einer Endzone 11 des Verschiebebereichs 12 des Gelenkaußenteils. Radial außerhalb des Käfigs 14 ist ein umlaufender Freiraum 31 in dem Gelenkaußenteil 10 vorgesehen. Es ist erkennbar, dass das Gelenkinnenteil 9 gegenüber dem Gelenkaußenteil 10 noch weiter in der axialen Richtung 28 verschiebbar ist. In der zweiten Welle 4 ist im Bereich des Gelenkbodens 30 ein Deckel 21 angeordnet, der das Kugelgleichlauf - verschiebegelenk 8 gegenüber der zweiten Welle 4 abdichtet. Der Deckel 21 weist einen größten dritten Außendurchmesser 22 auf, der eine Presspassung mit dem kleinsten zweiten Innendurchmesser 20 des Abschnitts 19 bildet.
Ausgehend von einem kleinsten Wert hin zu einem größten Wert lassen sich die Durchmesser 16, 17, 18, 20 und 22 insbesondere in der folgende Reihenfolge auswählen:
1. Kleinster zweiter Innendurchmesser 20 des Abschnitts 19;
2. Größter dritter Außendurchmesser 22 des Deckels 21 (bildet Presspassung mit kleinstem zweiten Innendurchmesser 20);
3. Größter zweiter Außendurchmesser 18 des Gelenkinnen teils 9 (bildet insbesondere Presspassung mit kleinstem zweiten Innendurchmesser 20);
4. Kleinster erster Innendurchmesser 17 des ersten Anschlags 13 (kann aber auch dem Wert des kleinsten zweiten Innendurchmessers 20 entsprechen);
5. Größter erster Außendurchmesser 16 des Käfigs 14 (ist größer als kleinster erster Innendurchmesser 17).
Fig. 4 zeigt die Längswellenanordnung 1, wobei das Kugelgleichlaufverschie- begelenk 8 in einer Position dargestellt ist, in der der Käfig 14 aufgrund des Durchtritts des Gelenkinnenteils 9 gesprengt/aufgeweitet wird. Gegenüber der Lage des Gelenkinnenteils 9 und der ersten Welle 3 in Fig. 3 ist hier ersichtlich, dass die erste Welle 3 nun noch weiter in der axialen Richtung 28 gegenüber der zweiten Welle 4 verschoben ist. Der Käfig 14 liegt am ersten Anschlag 13 am Gelenkaußenteil 10 an. Wird die erste Welle 3 mit Gelenkinnenteil 9 im Crashfall nun noch weiter in der axialen Richtung 28 gegenüber der zweiten Welle 4 ver- schoben, so wird der Käfig 14, bzw. der zwischen Käfig 14 und Gelenkinnenteil 9 ausgebildete Hinterschnitt gesprengt und insbesondere der Käfig 14 zerstört, bzw. der Käfig 14 wird aufgeweitet, was dadurch ermöglicht wird, dass er radial in den Freiraum 3 lausweichen kann. Es ist vorgesehen, zwischen dem Deckel 21 und dem Abschnitt 19 eine Spielpassung vorzusehen, wodurch ein möglichst kraft- freies Ineinandergleiten ermöglicht werden soll. Die Kugeln 15 verlassen die Ku- gelbahnen 29 am Gelenkinnenteil 9 und das Gelenkinnenteil 9 dringt weiter in die zweite Welle 4 vor.
Fig. 5 zeigt die Längswellenanordnung 1, wobei das Gelenkinnenteil 9 in die zweite Welle 4 eingeschoben dargestellt ist. Der Käfig 14 liegt noch immer am ersten Anschlag 13 an. Die erste Welle 3 mit Zapfen ist in den Abschnitt 19 der zweiten Welle 4 eingedrungen. Das zweite Ende 7 des Zapfens 5 und/oder das Gelenkinnenteil 9 hat den Deckel 21 mit in den Abschnitt 19 hinein verschoben. Deckel 21 und Abschnitt 19 bilden mit dem größten dritten Außendurchmesser 22 und dem kleinsten zweiten Innendurchmesser 20 eine Presspassung, so dass bei dem Verschieben des Deckels 21 entlang und innerhalb der zweiten Welle 4 Crashenergie durch Verformungsenergie abgebaut wird. Deckel 21 und/oder Gelenkinnenteil 9 gewährleisten, dass die erste Welle 3 in der zweiten Welle 4 geführt wird, so dass eine Auslenkung einzelner Komponenten der Längswellenano- rdnung 1 vermieden wird.
Insbesondere sind mehrere Deckel 21 in der zweiten Welle 4 vorgesehen, so dass bei dem Durchstoßen und/oder Verschieben der Deckel 21 Crashenergie weiter abgebaut werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Längswellenanordnung
2 Kraftfahrzeug
3 Erste Welle
4 Zweite Welle
5 Zapfen
6 Erstes Ende
7 Zweites Ende
8 Kugelgleichlauf verschiebegelenk
9 Gelenkinnenteil
10 Gelenkaußenteil
11 Endzone
12 Verschiebebereich
13 Erster Anschlag
14 Käfig
15 Kugel
16 Größter erster Außendurchmesser (des Käfigs)
17 Kleinster erster Innendurchmesser (des ersten Anschlags) 18 Größter zweiter Außendurchmesser (des Gelenkinnenteils)
19 Abschnitt
20 Kleinster zweiter Innendurchmesser (des Abschnitts)
21 Deckel
22 Größter dritter Außendurchmesser (des Deckels)
23 Weiterer Deckel
24 Presspassung
25 Mittellager
26 Karosserie
27 Kugelbahn
28 Axiale Richtung
29 Kugelbahn Gelenkboden Freiraum

Claims

Patentansprüche
Längs wellenanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), zumindest aufweisend eine erste Welle (3) und eine zweite Welle (4), wobei die erste Welle (3) einen Zapfen (5) mit einem ersten Ende (6) und einem zweiten Ende (7) aufweist, aufweisend weiter ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk (8) zur Verbindung der ersten Welle (3) mit der zweiten Welle (4), wobei ein Gelenkinnenteil (9) des Kugelgleichlaufverschiebegelenks (8) am zweiten Ende (7) montiert und ein Gelenkaußenteil (10) an der zweiten Welle (4) angeordnet ist, und zudem das Gelenkaußenteil (10) in einer Endzone (11) eines Verschiebebereichs (12) einen ersten Anschlag (13) für einen Käfig (14) des Kugelgleichlaufverschiebegelenks (8) aufweist, so dass der Käfig (14) bei Ineinanderschieben von erster Welle (3) und zweiter Welle (4) an dem ersten Anschlag (13) zur Anlage gebracht wird, wobei bei einem weiterem Ineinanderschieben von erster Welle (3) und zweiter Welle (4) der Käfig (14) und Kugeln (15) des Kugelgleichlaufverschiebegelenks (8) zurückgehalten werden und sich das am zweiten Ende (7) montierte Gelenkinnenteil (9) mit der ersten Welle (3) in die zweite Welle (4) hinein bewegt.
Längswellenanordnung (1) nach Patentanspruch 1, wobei ein größter erster Außendurchmesser (16) des Käfigs (14) größer ist als ein kleinster erster Innendurchmesser (17) des ersten Anschlags (13) und ein größter zweiter Außendurchmesser (18) des Gelenkinnenteils (9) kleiner ist als der kleinste erste Innendurchmesser (17) des ersten Anschlags (13).
Längs wellenanordnung (1) nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die zweite Welle (4) im Anschluss an das Gelenkaußenteil (10) zumindest in einem Abschnitt (19) rohrförmig ausgeführt ist und einen kleinsten zweiten In- nendurchmesser (20) aufweist, der im Wesentlichen einem größten tem Außendurchmesser (18) des Gelenkinnenteils (9) entspricht.
Längs wellenanordnung (1) nach Patentanspruch 3, wobei der größte zweite Außendurchmesser (18) des Gelenkinnenteils (9) dem kleinsten zweiten Innendurchmesser (20) des Abschnitts (19) entspricht oder kleiner ausgeführt ist.
Längs wellenanordnung (1) nach einem der Patentansprüche 3 oder 4, wobei ein Deckel (21) vorgesehen ist, der den rohrförmig ausgeführten Abschnitt (19) der zweiten Welle (4) hin zum Kugelgleichlaufverschiebege- lenk (8) verschließt, wobei der Deckel (21) einen größten dritten Außendurchmesser (22) aufweist, der im Wesentlichen dem kleinsten zweiten Innendurchmesser (20) des Abschnitts (19) entspricht.
Längs wellenanordnung (1) nach Patentanspruch 5, wobei in dem Abschnitt (19) zumindest ein weiterer Deckel (23) vorgesehen ist.
Längswellenanordnung (1) nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei der Deckel (21) oder der zumindest eine weitere Deckel (23) mit dem Abschnitt (19) eine Presspassung (24) bildet.
Längs wellenanordnung (1) nach einem der Patentansprüche 3 bis 7, wobei zumindest ein Mittellager (25) zur Abstützung der Längswellenordnung (1) gegenüber einer Karosserie (26) vorgesehen ist, das am ersten Ende (6) des Zapfens (5) auf der ersten Welle (3) montiert ist, wobei bei dem weiterem Ineinanderschieben von erster Welle (3) und zweiter Welle (4) und während sich das an dem zweiten Ende (7) angeordnete Gelenkinnenteil (9) in dem Abschnitt (19) befindet, der Käfig (14) an dem Mittellager (25) zur Anlage kommt. Längs wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in der Endzone (11) des Verschiebebereichs (12) in dem Gelenkaußenteil (10) radial außerhalb des Käfigs (14) ein umlaufender Freiraum (31) vorgesehen ist, so dass der Käfig (14), wenn er an den ersten Anschlag (13) anstößt und das Gelenkinnenteil (9) gegenüber dem Käfig (14) in einer axialen Richtung (28) weiter verschoben wird, zumindest teilweise aufgeweitet oder gesprengt und in den Freiraum (31) gedrückt wird.
PCT/EP2015/073009 2014-10-20 2015-10-06 Längswellenanordnung für ein kraftfahrzeug WO2016062537A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/519,180 US10527105B2 (en) 2014-10-20 2015-10-06 Longitudinal shaft arrangement for a motor vehicle
JP2017539506A JP6313910B2 (ja) 2014-10-20 2015-10-06 自動車両用の長手軸構造
CN201580057123.1A CN107002770A (zh) 2014-10-20 2015-10-06 用于机动车的纵轴组件

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014115269.7 2014-10-20
DE102014115269.7A DE102014115269B4 (de) 2014-10-20 2014-10-20 Längswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016062537A1 true WO2016062537A1 (de) 2016-04-28

Family

ID=54249510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/073009 WO2016062537A1 (de) 2014-10-20 2015-10-06 Längswellenanordnung für ein kraftfahrzeug

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10527105B2 (de)
JP (1) JP6313910B2 (de)
CN (1) CN107002770A (de)
DE (1) DE102014115269B4 (de)
WO (1) WO2016062537A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN214092774U (zh) 2017-08-25 2021-08-31 德纳汽车系统集团有限责任公司 传动轴组件
US11047426B2 (en) * 2017-12-08 2021-06-29 Neapco Intellectual Property Holdings, Llc Propeller shaft with crash feature
EP3730946B1 (de) * 2019-04-23 2023-04-26 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. Wellenanordnung für ein fahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4224201A1 (de) * 1992-07-22 1994-01-27 Gkn Automotive Ag Längswelle im Antriebsstrang eines Fahrzeugs
US20030008716A1 (en) * 2001-07-05 2003-01-09 Gkn Automotive, Inc. Crash optimized plunging CV joint
US20070105461A1 (en) * 2005-11-10 2007-05-10 James Lyon Propeller shaft assembly with energy absorbing material
DE102008048388A1 (de) 2008-09-22 2010-03-25 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Längswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3820449A1 (de) 1988-06-16 1989-12-21 Loehr & Bromkamp Gmbh Gleichlaufverschiebegelenk mit anschlaegen
DE4344177C1 (de) * 1993-12-23 1995-02-16 Loehr & Bromkamp Gmbh Längsantriebswelle für Kraftfahrzeuge
JPH11227479A (ja) * 1998-02-16 1999-08-24 Ntn Corp 自動車用プロペラシャフト
US6585601B2 (en) * 2001-08-31 2003-07-01 Gkn Automotive, Inc. Long plunge VL joint
JP3964186B2 (ja) * 2001-11-16 2007-08-22 株式会社日立製作所 動力伝達装置
DE20221924U1 (de) * 2002-08-14 2009-07-16 Shaft-Form-Engineering Gmbh Gelenkwelle
US20040157670A1 (en) * 2003-02-06 2004-08-12 James Lyon Propshaft having multiple crash features
US7040991B2 (en) * 2003-12-11 2006-05-09 Gkn Driveline North America, Inc. Plunging constant velocity joint for a propshaft tuned for energy absorption
JP2005247125A (ja) * 2004-03-04 2005-09-15 Hitachi Ltd プロペラシャフトの緩衝機構
DE102008058476B4 (de) * 2008-11-21 2013-06-20 Ifa-Technologies Gmbh Mehrteilige Längsantriebswelle für Kraftfahrzeuge
JP5334780B2 (ja) * 2009-09-29 2013-11-06 株式会社ショーワ 自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置
JP2011252547A (ja) * 2010-06-02 2011-12-15 Ntn Corp 等速自在継手
JP5608821B2 (ja) * 2010-11-16 2014-10-15 エヌティエヌ ベアリング コーポレーション オブ アメリカ グリース保持ベントキャップを有するプロペラシャフト組立体
DE202013003111U1 (de) 2013-03-30 2013-04-30 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Kugelgleichlaufverschiebegelenk

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4224201A1 (de) * 1992-07-22 1994-01-27 Gkn Automotive Ag Längswelle im Antriebsstrang eines Fahrzeugs
US20030008716A1 (en) * 2001-07-05 2003-01-09 Gkn Automotive, Inc. Crash optimized plunging CV joint
US20070105461A1 (en) * 2005-11-10 2007-05-10 James Lyon Propeller shaft assembly with energy absorbing material
DE102008048388A1 (de) 2008-09-22 2010-03-25 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Längswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014115269A1 (de) 2016-04-21
JP2017531772A (ja) 2017-10-26
JP6313910B2 (ja) 2018-04-18
US10527105B2 (en) 2020-01-07
CN107002770A (zh) 2017-08-01
DE102014115269B4 (de) 2022-09-08
US20170241483A1 (en) 2017-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10240192B4 (de) VL-Gelenk mit langem Verschiebeweg
WO2010105589A1 (de) Fliehkraftpendel
WO2007036344A1 (de) Verschiebeeinheit und gelenkwelle mit einer verschiebeeinheit
DE102008028396A1 (de) Verbindungsanordnung und Gelenkwelle hiermit
DE112009002345T5 (de) Verarbeitung von Videodaten in Geräten mit eingeschränkten Ressourcen
DE102005032865B4 (de) Kardanwelle
WO2016062537A1 (de) Längswellenanordnung für ein kraftfahrzeug
DE102005046301A1 (de) Verschiebeeinheit und Gelenkwelle mit einer Verschiebeeinheit
EP3568603B1 (de) Wellenverbindung
EP2102518B2 (de) Längsantriebswelle für kraftfahrzeuge
DE102009005544A1 (de) Antriebsgelenk und Gelenkwelle
DE102008048388B4 (de) Längswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE10353674B3 (de) Mehrteilige Längsantriebswelle
EP1692002B1 (de) Teleskopierbares antriebsgelenk
DE102013000984B3 (de) Homokinetisches Festgelenk mit Crashfunktion
DE112006003536B4 (de) Gleichlaufdrehgelenk mit Anschlagmitteln für eine mehrteilige Antriebswelle
DE202013003111U1 (de) Kugelgleichlaufverschiebegelenk
DE102005035578A1 (de) Antriebswelle mit einem Antriebsgelenk für ein Kraftfahrzeug
DE102010036989B4 (de) Gelenkwellenanordnung mit Längsverschiebeeinheit
EP2189319B1 (de) Mehrteilige Längsantriebswelle für Kraftfahrzeuge
WO2006060985A1 (de) Teleskopierbares antriebsgelenk
DE102016121660A1 (de) Aufprallenergie absorbierende antriebswelle für ein motorfahrzeug
DE202015000226U1 (de) Längswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102020105174A1 (de) Fliehkraftpendel mit axial ausgestellter Rollenbahn; sowie Drehmomentübertragungsvorrichtung
DE102005056313A1 (de) Teleskopierbares Antriebsgelenk

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15774639

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15519180

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017539506

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15774639

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1